Universidad de Colima Facultad de Telemática DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN LABORATORIO DE RECEPCIÓN SATELITAL CONTROLADO A TRAVÉS DE UNA PÁGINA WEB TESIS Que para obtener el grado de: Maestría en Ciencias, Área Telemática Presenta: I.S.C. Inés Angélica de León Sigg Asesor: M. en C. José Moctezuma Hernández Colima, Colima, Julio de 2004 Dedico este trabajo a mi papá y a mi hermana por ser ejemplo para seguir superándome en mi vida personal y profesional. Agradezco profundamente: Al M. en C. José Moctezuma Hernández por compartir conmigo sus conocimientos y por la asesoría y paciencia en el presente trabajo. A mis tías por su cariño, confianza, apoyo, comprensión y ánimos brindados para resistir estos dos años; así como a mi hermano por su apoyo en esta etapa en mi vida profesional. Al Ing. Alejandro Martínez Pinto por su valiosa ayuda y tiempo dedicado para la realización de este trabajo. Al M. en C. Rubén Marentes por sus conocimientos compartidos y tiempo dedicado para el desarrollo de este trabajo. A mis maestros: M. en C. María Andrade, M. en C. Román Gallardo, M. en C. Erika Ramos, Dr. Miguel García, M. en C. Carlos Flores, M. en C. Juan Antonio Guerrero, M. en C. Omar Álvarez y M. en C. Silvia Fajardo por transmitirnos sus conocimientos durante los dos años de la maestría. A la M. en C. Sara Sandoval por su ayuda y apoyo durante la maestría y el desarrollo de este trabajo. A mis compañeros por su ayuda y paciencia y por haber hecho agradables los dos años en esta ciudad de Colima: Omar T. Chávez, Luis M. Meléndez, Aaron C. Lacayo, Dante I. Tapia, Aldo C. Ortega, Xavier G. Lucatero, Sammanta G. Cisneros, Lenin A. Cervantes, Mario E. Guzmán, José A. Ortega, Ironelis Valdez, Noemí L. Guerra y Lyz E. Martínez. De igual forma agradezco a todas las personas que de alguna manera intervinieron en la selección y desarrollo de este trabajo con sus comentarios y opiniones. A todos, muchas gracias. Contenido Pag. RESUMEN 1 SUMMARY 2 INTRODUCCIÓN 3 CAPÍTULO 1 Conceptos Básicos de Satélites 6 1.1 Historia de los Satélites 1.2 Fundamentos de Satélites 6 11 1.2.1 Satélites Orbitales o Asíncronos 11 1.2.2 Satélites Geoestacionarios 12 1.2.3 Estructura y Funcionamiento de los Satélites de Comunicaciones 15 1.2.4 Separación entre Satélites 21 1.2.5 Ángulos de Vista 24 1.2.6 Interferencia y Atenuación de Señales 26 1.3 Estaciones Terrenas 27 1.4 Aplicaciones y Usos de Señales Satelitales 32 CAPÍTULO 2 Estación Terrena 2.1 Instalación de la Estación Terrena 35 37 2.1.1 Ubicación de la Antena Satelital 37 2.1.2 Instalación de la Antena Satelital 39 2.1.3 Ajustes de Apuntamiento 40 2.1.4 Instalación del Receptor Satelital 46 2.1.5 Conexión del sistema motor 49 2.2 Interfaz Electrónica 50 2.3 Pruebas y Resultados en Estación Terrena e Interfaz Electrónica 54 CAPÍTULO 3 Software de Control y Transmisión 57 3.1 Diseño del Software 58 3.2 Módulos del Diseño del Software 59 3.2.1 Servidor 60 3.2.2 Cliente 64 3.2.3 Cálculo de ángulos de apuntamiento de satélites 66 3.2.4 Servidor de Transmisión de Vídeo 67 3.2.5 Página Web 70 3.3 Integración de los Módulos 73 3.4 Prueba y Resultados de Transmisión 73 CAPÍTULO 4 Materiales 75 4.1 Estación Terrena 75 4.2 Interfaz Electrónica 79 4.3 Software 80 4.4 Costos de Material 81 CAPÍTULO 5 Implementación y Montaje 82 5.1 Configuraciones de Cables 83 5.2 Instalación de la Interfaz Electrónica 84 5.3 Conexión de Capturadora de Video y Cámara Web 85 5.4 Implementación de Software 88 5.5 Pruebas y Resultados Finales 88 CONCLUSIONES Y FUTUROS TRABAJOS 90 BIBLIOGRAFÍA 93 GLOSARIO 97 ANEXOS 103 Coordenadas de Satélites 104 Rastreo de Satélites en 3D 105 Pantalla Inicio Página Web 106 Pantalla Conceptos Satelitales Página Web 107 Pantalla Orientación Satelital Página Web 108 Pantalla Estación Terrena Página Web 109 Pantalla Historia de los Satélites Página Web 110 Pantalla Sistema Página Web 111 Pantalla Sistema con Control Remoto Página Web 112 Pantalla con Software Para Cálculos de Apuntamiento Página Web 113 Pantalla Enlaces Página Web 114 Pantalla Ayuda Página Web 115 Pantalla Acerca de Página Web 116 Software de módulo Servidor 117 Software de módulo Cliente 128 Lista de Figuras Pag. Fig. 1. Satélites orbitales 12 Fig. 2. Órbitas de satélite 13 Fig. 3. Satélite Morelos II. 14 Fig. 4. Satélite con estabilización triaxial. 15 Fig. 5. Huellas satelitales. 17 Fig. 6. Separación espacial de satélites 22 Fig. 7. Modelo de subida del satélite. 22 Fig. 8. Transponder del satélite. 23 Fig. 9. Modelo de bajada del satélite. 23 Fig. 10. Enlace intersatelital. 24 Fig. 11. Ángulo de elevación. 24 Fig. 12. Angulo de azimut. 25 Fig. 13. Diagrama de bloques genérico de una estación terrena. 27 Fig. 14. Antena de foco central. 30 Fig. 15. Iluminador. 31 Fig. 16. Posición vertical. 31 Fig. 17. Posición horizontal. 31 Fig. 18. Polarrotor. 32 Fig. 19. Convertidor. 32 Fig. 20. Diagramas de funcionamiento 35 Fig. 21. Plano de edificio de Posgrado de la Facultad de Telemática 38 Fig. 22. Partes de una estación terrena 38 Fig. 23. Foto del plato satelital antes de ser unido (SRT, 2003). 39 Fig. 24. Antena satelital 40 Fig. 25. Representación del ángulo de elevación 41 Fig. 26. Triángulo representativo de δ . 42 Fig. 27. Triángulo representativo de θ . 43 Fig. 28. Lóbulos de una antena parabólica pequeña. 46 Fig. 29. Lóbulos de una antena parabólica grande. 46 Fig. 30. Controles del panel frontal del receptor satelital. 47 Fig. 31. Indicadores del panel frontal. 47 Fig. 32. Elementos del panel posterior. 48 Fig. 33. Conexión de la antena satelital al receptor satelital. 49 Fig. 34. Conexión del motor. 50 Fig. 35. Diagrama de relevadores 51 Fig. 36. Diagrama de fuente de poder de 24V. 51 Fig. 37. Diagrama de circuito electrónico 52 Fig. 38. Diagrama de circuito electrónico para cambio de canales 53 Fig. 39. Plantilla de circuito electrónico. 54 Fig. 40. Plantilla para arreglo de actuador. 54 Fig. 41. Plantilla para arreglo de frecuencias. 54 Fig. 42. Última fase del circuito electrónico 55 Fig. 43. Señal Satelital 57 Fig. 44. Monitoreo de Antena 58 Fig. 45. Icono del servidor en barra de tareas 62 Fig. 46. Servidor desconectado y servidor en espera 62 Fig. 47. Pantalla de acceso a control remoto. 64 Fig. 48. Control remoto 65 Fig. 49. Cálculo de ángulos azimut y elevación. 67 Fig. 50. Señales de entrada y salida de video 69 Fig. 51. Transmisión de imagen de cámara Web. 69 Fig. 52. Menú del Laboratorio de Recepción Satelital 70 Fig. 53. Página de inicio del Laboratorio de Recepción Satelital 70 Fig. 54. Menú información 71 Fig. 55. Página Sistema del Laboratorio de Recepción Satelital 72 Fig. 56. Menú Cálculos 72 Fig. 57. Menú Ayuda 72 Fig. 58. Listas de equipos conectados a la página del laboratorio. 73 Fig. 59. Foto del plato parabólico (SRT, 2003). 75 Fig. 60. Foto de LNB banda C 75 Fig. 61. Foto del polarrotor 76 Fig. 62. Receptor satelital 76 Fig. 63. Foto PC IBM 76 Fig. 64. Foto capturadora de video 77 Fig. 65. Foto cámara Web 78 Fig. 66. Foto laptop 79 Fig. 67. Imagen de ángulo superior del circuito electrónico. 82 Fig. 68. Imagen de ángulo lateral del circuito electrónico. 83 Fig. 69. Conector DB25 procedente del puerto paralelo. 83 Fig. 70. Conector DB9 procedente de los controles de canales del receptor satelital. 84 Fig. 71. Diagrama de bloques de interfaz electrónica 85 Fig. 72. Conexión entre capturadora de video y receptor satelital. 86 Fig. 73. Conexiones de webcam y capturadora de video a equipo servidor. 87 Fig. 74. Diagrama de bloques del laboratorio de recepción satelital. 87 Lista de Tablas Pag. Tabla 1. Subsistemas de un satélite de comunicaciones. 16 Tabla 2. Espectro de frecuencias electromagnéticas. 18 Tabla 3. Frecuencias asignadas para servicios por satélite fijo y de radiodifusión. 18 Tabla 4. Combinaciones lógicas. 52 Tabla 5. Valores asignados a los pines del puerto paralelo. 61 Tabla 6. Configuración de dispositivos en Windows Media Encoder. 68 Tabla 7. Precio por artículo. 81 Tabla 8. Código de conector DB25 M. 84 Tabla 9. Código conectores DB9 (H y M). 84 Tabla 10. Código de cable de actuador. 84 1 Resumen El Laboratorio de Recepción Satelital es un sistema capaz de manipular a través de la red y con múltiples accesos, una estación terrena y las frecuencias recibidas desde el satélite por medio de una página Web. Este laboratorio está constituido por una parte en hardware y otra en software. La parte de hardware consiste en los elementos de la estación terrena y, además una interfaz electrónica independiente del equipo que controla el brazo motor de la antena parabólica, basado en relevadores y manipulado por el puerto paralelo de la computadora. El software consiste en un sistema con arquitectura cliente servidor desarrollado en Visual Basic 6, utilizando sockets para la comunicación; además utiliza las señales del puerto paralelo para el control de la antena satelital y los canales del receptor. La transmisión de video es a través de un servidor de video broadcast generado en una aplicación de software libre por medio de una página Web montada en un servidor http gratuito. 2 Summary The Laboratory of Satellite Reception is a system able to be manipulated through the network and with multiple accesses, an earth station and the frequencies received from the satellite by means of a Web page. This laboratory is constituted by a hardware module and another one of software. The hardware part consists of the elements of the earth station and in addition an independent electronic interface to the equipment that controls the arm motor of the satellite dish, based on relays and manipulated by the parallel port of the computer. The software consists of a “client and server” system developed in Visual BASIC 6, using sockets for communication; in addition to this, it uses the signals of the parallel port for the control of the satellite antenna and the channels of the receiver. The video transmission is through a broadcast video server generated in a free software application by means of a Web page mounted on an http gratuitous server. 3 Introducción El uso de las señales satelitales para comunicaciones digitales a través de las aplicaciones electrónicas actuales se ha vuelto indispensable, ya que ha logrado interconectar dos puntos distantes, sin necesidad de utilizar cableado físico, accediendo a lugares remotos; así como para dar coberturas globales, permitiendo una mayor calidad de comunicación internacional. Los países con poco desarrollo en sus sistemas de telecomunicaciones y con problemas geográficos de grandes desiertos, grandes espacios oceánicos, selvas, bosques o tundras de difícil acceso, utilizan este sistema como una solución a largo plazo para complementar sus sistemas terrestres. En algunos casos las señales satelitales han llegado a desplazar a los cables, aún cuando por su alto costo no han recibido la atención necesaria. Sin embargo, el uso de cableado, en algunos casos, también puede resultar demasiado costoso, o hasta puede llegar a ser casi imposible de instalar. Las ondas de radio, aunque son prácticas y eficientes, no llegan a alcanzar grandes distancias debido a la curvatura de la tierra, la orografía y la atenuación que sufre la señal a medida que se aleja de su fuente de emisión. Para poder lograr una comunicación óptima son necesarias las instalaciones de estaciones retransmisoras para asegurar que la recepción de la señal sea clara y completa. Sin embargo, en algunas ocasiones se torna casi imposible la colocación de este tipo de estaciones. Actualmente es más sencillo ponerse en comunicación con cualquier persona en cualquier punto de la Tierra. Un sistema satelital se puede emplear para múltiples aplicaciones, como puede ser televisión (permitiendo ser testigos de cualquier evento en algún rincón del mundo), la telefonía (permite hablar con quien sea independientemente de su ubicación geográfica), el Internet (permite acceder a toda clase de información científica, histórica, tecnológica, comercial, entretenimiento, cultural, turística, hacer compras, ventas, transacciones, etc.), la radio satelital, el video satelital, la navegación marítima y aérea, la localización GPS, meteorología, etc. Los sistemas satelitales cuentan con estaciones terrenas en distintas zonas, en las cuales, algunas veces, es necesario realizar ajustes en los ángulos de sus antenas, lo cual provoca una inversión 4 en tiempo y costo. Con un sistema capaz de controlar las antenas remotamente, habría un ahorro en ese tiempo y dinero. En muchas instituciones donde son impartidas materias de temas satelitales, como es el caso de la Facultad de Telemática de la Universidad de Colima, es necesario que los alumnos se relacionen con las tecnologías satelitales, realizando prácticas de tal manera que todos puedan acceder y controlar el equipo de una manera ordenada y fácil, y que miembros del mismo equipo o todo un grupo, incluso el propio profesor de la materia, sean testigos de las prácticas sin necesidad de estar presentes. El objetivo principal del Laboratorio de Recepción Satelital, es poner a disposición de los estudiantes la manera de conocer los satélites geoestacionarios del Cinturón de Clarke, sintonizándolos con un sólo equipo y de manera remota, de tal forma que puedan acceder a él desde cualquier lugar con acceso a Internet, pudiendo mover la antena satelital siguiendo la línea del ecuador para localizar los diferentes satélites geoestacionarios existentes, y poder cambiar la sintonía del receptor entre las distintas frecuencias de transmisión de los satélites. Así como aprovechar los recursos con que cuenta la Facultad de Telemática de la Universidad de Colima, sin necesidad de realizar gastos adicionales para cada usuario. Un grupo completo de alumnos podrá observar los movimientos realizados por la antena y será testigo de las señales captadas. A partir de aquí se desprenden los siguientes objetivos generales: • Mover el plato satelital mediante el uso de una computadora, así como recibir las señales transmitidas por el satélite. • Desarrollar un software para realizar las operaciones de control y manipulación del plato satelital. • Implementar una interfaz electrónica para interconectar una estación terrena con la computadora que permita manipular los movimientos del plato satelital. • Controlar el software de manera local en el servidor y tener acceso remotamente a los controles a través de Internet por medio de una página Web. El equipo con el que se cuenta es económico y de uso comercial, por lo que sólo trabaja con un brazo motor, limitando los movimientos de la antena controlados automáticamente a un grado de libertad, mecánicamente se pueden tener los dos grados de libertad; además, no se cuenta con un decodificador, por lo que sólo pueden ser recibidas las frecuencias libres de satélites geoestacionarios. 5 Los capítulos contenidos en este documento describen la instalación e implementación del laboratorio de Recepción Satelital. El capítulo 1 trata sobre la historia y los conceptos básicos de los satélites y estaciones terrenas. El capítulo 2 describe la forma en que se instaló la estación terrena, el apuntamiento de la antena satelital y el diseño del circuito electrónico utilizado para los movimientos del brazo motor. En el capítulo 3 se describe el software encargado de manipular la antena satelital por Internet. Los materiales utilizados para este trabajo se mencionan en el capítulo 4. 6 Capítulo 1 Conceptos Básicos de Satélites Desde años inmemorables, el hombre ha buscado la manera de comunicarse con los demás desde puntos remotos de una manera rápida y segura. Estas necesidades se han visto más claras en los tiempos de guerra, cuando es necesario el envío de mensajes puntual y oportuno. En siglos pasados era común ver palomas mensajeras o botellas flotando en el mar con mensajes dentro; o bien, hombres tenían que recorrer distancias muy largas y peligrosas para llevar documentos importantes a sus destinatarios. Algunas veces llegaba la información sin ningún percance, sin embargo, en otras ocasiones podía llegar alterada o simplemente no llegaba. Pasaban días, incluso meses para que el remitente pudiera recibir una respuesta del destinatario. Con estas necesidades han ido surgiendo nuevas ideas de comunicación a través de los años. Uno de estos avances tecnológicos han sido las telecomunicaciones, que no son otra cosa más que la comunicación por medio de la electricidad, surgiendo en el siglo XIX. Hoy en día, un mensaje llega en cuestión de segundos a su destinatario; o bien, se puede realizar una videoconferencia en tiempo real. 1.1 Historia de los Satélites Gracias a la necesidad de la comunicación, el hombre ha tenido la idea de crear satélites artificiales en la superficie de la Tierra, capaces de cubrir espacios territoriales muy extensos para transmitir información a diferentes lugares remotos e inaccesibles y mantener comunicación entre los continentes de la Tierra. 7 El primero en concebir la idea de un satélite geoestacionario fue un oficial inglés de la Segunda Guerra Mundial, llamado Arthur C. Clarke, quien en 1945 publicó un artículo llamado “Extra-Terrestrial Relays”, en donde describía un sistema de comunicaciones de tres satélites en órbita síncrona para lograr una cobertura global de la superficie terrestre (Neri Vela, 2003), (Rosado, 1999). Durante los años de 1946 a 1957, se trabajó en la construcción de cohetes suficientemente potentes para lograr poner en órbita un satélite. Se crea el proyecto RAND (Research And Development) por la compañía Douglas Aircraft y la Army Air Force, ambas estadounidenses, para examinar los planes del satélite artificial. Pero no fue hasta el 4 de octubre de 1957 cuando los rusos enviaron al espacio el primer satélite mundial, llamado Sputnik; físicamente era una esfera de aluminio pulida para reflejar las radiaciones y así mantener la temperatura interna del satélite. Su diámetro era de 58 cm y su peso de 84 Kg Transportaba dos radiotransmisores. Sus baterías de alimentación eran de plata y zinc. Su vida útil fue de 21 días (Hecl, 2003). El 31 de enero de 1958, Estados Unidos lanza su primer satélite científico, el Explorer I. En ese mismo año, lanza el satélite Score con una grabación de un mensaje navideño del presidente Eisenhower (Stern, 2002), (Barnes & Nombles, 2003). De 1950 a 1960, Estados Unidos utiliza la Luna como satélite para la comunicación entre barcos y tierra firme, rebotando las señales en ella (Barnes & Nombles, 2003). El primer satélite de comunicaciones fue puesto en órbita el 12 de agosto de 1960 por Estados Unidos, fue nombrado Echo I. Era un globo de 30 metros de diámetro forrado de aluminio. Realizó la primera transmisión entre New Jersey y Arizona (Falasco, 2003). Para el 4 de octubre de ese mismo año, fue lanzado el satélite estadounidense Courier 1B, siendo el primer satélite activo de comunicaciones puesto en órbita y en utilizar células solares para la retransmisión. Utilizaba cuatro receptores, cinco grabadoras y cuatro transmisores. Su vida útil fue de 18 días, retransmitiendo 118 millones de palabras (Falasco, 2003), (Rosado, 1999). El Telstar I fue el primer satélite en transmitir imágenes televisivas desde Europa a Estados Unidos, pesaba 72 Kg y tenía un diámetro de 87 cm. Fue lanzado por la compañía AT&T el 10 de julio de 1962. El 13 de diciembre de ese mismo año se lanza el satélite Relay I, construido por RCA para la 8 NASA, con dimensiones similares al Telstar I. Un año después es lanzado el Telstar II (Falasco, 2003), (Barnes & Nombles, 2003), (Rosado, 1999). En Febrero de 1963 se lanza el Syncom I de la NASA, fallando su equipo de radio, por lo que se envió el Syncom II el 26 de julio de ese mismo año, enlazó a Río de Janeiro (Brasil), Lagos (Nigeria) y New Jersey (EEUU) (Barnes & Nombles, 2003). La ceremonia de inauguración de los juegos olímpicos en Japón fue transmitida vía satélite a través del satélite Syncom 3, el cual fue lanzado el 19 de agosto de 1964. En ese mismo año se formó la organización internacional de comunicaciones, INTELSAT (ídem). El primer satélite lanzado por esta organización fue el INTELSAT I o Early Bird, el 28 de junio de 1965. Fue diseñado para una vida útil de dos años y medio, funcionando un total de cuatro años (ídem). En ese mismo año, la URSS lanza el satélite Molniya I, satélite de transmisión de programas televisivos. Entre 1965 y 1975 se lanzaron 29 satélites Molniya (Rosado, 1999). En 1967 son lanzados tres satélite INTELSAT II. Logrando INTELSAT una cobertura global. Para los años de 1968 a 1970, INTELSAT realizó 8 lanzamientos de su nueva generación de satélites INTELSAT III, teniendo un fracaso a pesar de sus mejoras. Entre 1971 y 1973 se lanzan 4 satélites INTELSAT IV (ídem). Canadá fue el primer país en contar con un sistema interior, lanzando el Anik I en noviembre de 1972 (Barnes & Nombles, 2003). En 1974 en un proyecto entre Francia y Alemania, es lanzado el satélite Simphonie I (Rosado, 1999). Desde entonces a la fecha, han sido varios los satélites lanzados por INTELSAT y por distintos países. 9 Satélites Mexicanos México no se ha quedado atrás en cuanto a las comunicaciones satelitales. En 1968 inicia su participación en la era satelital al inaugurar una estación emisora y receptora de imágenes satelitales en Tulancingo, Guerrero, con el propósito de transmitir los Juegos Olímpicos de México (Servín, 2000). A finales de los años 70’s y principios de los 80’s, con la idea de cubrir las emisiones televisivas a ciudades de Estados Unidos, fue rentado el espacio de tres satélites extranjeros, dos de ellos pertenecían al consorcio INTELSAT y el tercero fue el satélite estadounidense Westar III (Telecomm, 2003). El 17 de junio de 1985 se lanza el Morelos I, primer satélite mexicano, a través del transbordador espacial Discovery desde Cabo Cañaveral, Florida. Inicia operaciones el 29 de agosto enlazando la casa de José María Morelos, en Morelia, Michoacán y la Torre Central de Telecomunicaciones de México, D. F. (Telecomm, 2003). Su función básica fue la transmisión de señales televisivas de las compañías Televisa e IMEVISION, así como el canal 11 del sistema TV CANITEC; de radiodifusión a grupo ACIR, OIR, Radio Centro, Estéreo Rey y Raza, además la cobertura de eventos especiales. En cuanto a datos, en la banda Ku transmitía para empresas paraestatales como CFE, PEMEX, SCT, diario El Nacional, agencias noticiosas como NOTIMEX y AP (SCT, 1987). En marzo de 1994 queda fuera de servicio. Teniendo una vida útil de 9 años (Telecomm, 2003). El 27 de Noviembre de 1985 se lanza el segundo satélite mexicano, el Morelos II, también desde Cabo Cañaveral, en el transbordador Atlantis, del cual era tripulante el Dr. Rodolfo Neri Vela. Con una capacidad de 32 canales de televisión y una vida útil de 13 a 14 años (Telecomm, 2003), (Guerrero, Juárez, & Valera, 2003). Al principio sólo como un satélite de reserva por si llegaba a fallar el Morelos I (SCT, 1987). El 20 de noviembre de 1993 fue lanzado en Kourou, Guyana Francesa, el satélite Solidaridad I. Quedando fuera de servicio el 28 de Agosto de 2000 después de un desperfecto, adelantando a 7 años el fin de su vida útil (Telecomm, 2003), (COFETEL, 2000). 10 El satélite Solidaridad II fue lanzado, al igual que el Solidaridad I, desde Kourou, Guyana Francesa, el 8 de octubre de 1994. Es un satélite de comunicaciones de órbita geoestacionaria que aún se encuentra en órbita (Servín, 2000). El 28 de marzo de 1995, gracias a la cooperación de la Universidad de Moscú, en Plesetsk, Rusia, se lanzó el primer satélite mexicano, con piezas mecánicas fabricadas en el Instituto de Física y en el Centro de Instrumentos de la UNAM, el UNAMSAT-A, construido en la UNAM. El microsatélite se caracterizaba por tener un peso de 10.7 Kg, contando con celdas solares y baterías como fuente de energía. Sin embargo, el cohete explotó en el aire antes de ser puesto en órbita debido a que no estaba diseñado para tal operación (ídem). En 1996, fue lanzado el microsatélite UNAMSAT-B, el cual era una réplica de su antecesor UNAMSAT-A. Este nuevo satélite funcionó y transmitió señales durante 46 días (ídem). El 6 de diciembre de 1998 es lanzado el satélite SATMEX 5, desde Kourou, Guyana Francesa. Satélite geoestacionario que aún da servicios de comunicaciones comerciales (Telecomm, 2003). La empresa Satélites Mexicanos (SATMEX), cuenta con un nuevo satélite, SATMEX 6. Este satélite está listo para su lanzamiento, sin embargo aún no ha sido puesto en órbita debido a inconvenientes económicos con las empresas de seguros, siendo detenido en la Guyana Francesa (Yuste, 2004). Será el más poderoso en América Latina. Cuenta con una capacidad de 36 y 24 transponders en las bandas C y Ku, respectivamente (Satmex, 2004b). Su cobertura será continental, abarcando desde Estados Unidos hasta Argentina. SATMEX 6 será lanzado desde Kourou, Guayana Francesa. Tendrá una vida útil estimada de 15 años (Satmex, 2003). Por último, el satélite mexicano más reciente, SATEX 1 (Satélites Experimentales), que aún se encuentra en construcción. Es un microsatélite de propósitos para actividades de investigación, como mediciones atmosféricas, enseñanza vía satélite y para tomar fotografías del globo terráqueo para seguir el proceso de desertificación, crecimiento de la mancha urbana y avances de incendios forestales. Tiene un peso de 55 Kg y sus dimensiones son de 55 cm por lado. Estará a 800 kilómetros de la Tierra, teniendo un contacto con México cuatro veces al día con una duración de 15 minutos aproximadamente. Tendrá una vida útil aproximada de 10 años y se lleva un 85 % de avance. A cargo están la SCT, Telecom, Cofetel, el IPN, el CICESE, el CIMAT, la UAP, la UNAM (Viayra, 2004). 11 1.2 Fundamentos de Satélites En el mundo de las telecomunicaciones, los satélites han tenido un papel muy importante, siendo en muchos lugares un medio de comunicación indispensable. Los satélites son cuerpos que giran alrededor de otros. Existen dos tipos de satélites, los satélites naturales y los satélites artificiales. Los satélites naturales existen en la naturaleza desde siempre, el hombre no ha tenido nada que ver con su presencia. La Luna es el satélite natural de la Tierra. Aquellos objetos puestos en órbita por el hombre y que giran alrededor de la Tierra son satélites artificiales. Estos satélites son utilizados con fines científicos, tecnológicos y militares. Dentro de los satélites artificiales se encuentran los satélites orbitales o asíncronos y los satélites geoestacionarios. 1.2.1 Satélites Orbitales o Asíncronos Los satélites orbitales o asíncronos giran alrededor de la Tierra trazando un patrón elíptico o circular. No son estacionarios con relación a ningún punto de la Tierra, por tal razón sólo pueden ser vistos durante poco tiempo. La figura 1 muestra un ejemplo de satélites orbitales. Este tipo de satélites se subdivide en 2 tipos más: - Satélites de órbita progrado, los cuales giran en el mismo sentido que la Tierra y a una velocidad mayor. - Satélites de órbita retrógrada giran en sentido contrario a la Tierra o en la misma dirección pero con una menor velocidad a ella (PUCP, 2003). 12 Fig. 1 Satélites orbitales Por su tipo de órbita y altura, los satélites orbitales o asíncronos se clasifican en LEO y MEO: - Los satélites LEO son satélites de órbita baja, pesan cerca de 700 Kg, cubren una órbita circular a una altura entre los 200 y los 1,400 Km aproximadamente, cubriendo un periodo de una hora con 40 minutos y un tiempo de visibilidad de 10 minutos desde un punto estático de la Tierra (ídem). - Los satélites MEO son satélites de órbita media, tienen un peso cercano a los 1,000 Kg, cubren una órbita elíptica a una altura entre los 40,000 Km en el apogeo y 500 Km en el perigeo, en un periodo de 12 horas y un tiempo de visibilidad de 8 horas (ídem). 1.2.2 Satélites Geoestacionarios Los satélites geoestacionarios (GEO) tienen un peso aproximado a los 1,500 Kg, mantienen una posición “fija” con respecto a la Tierra, debido a que la altura de la órbita en la cual se encuentran, está en una órbita ecuatorial a 35,786 Km, orbitando de forma circular y geosincrónica, de tal manera que su periodo de rotación coincide con el de la Tierra, y ambos tienen la misma dirección. Su periodo de visibilidad es de 24 horas (García, 2003). La figura 2 muestra los tres tipos de patrones orbitales (Tomasi, 1996): 13 Fig. 2 Órbitas de satélite: (a) baja altitud, de órbita circular (LEO); (b) altitud media, órbita elíptica (MEO); (c) alta altitud, órbita geosíncrona (GEO). Dependiendo del uso que se les dé a los satélites, éstos pueden ser: • Satélites meteorológicos. • Satélites de navegación. • Satélites militares y espías. • Satélites de observación de la tierra. • Satélites científicos y de propósitos experimentales. • Satélites de radioaficionados. • Satélites de comunicaciones Los satélites meteorológicos son utilizados para tomar fotos a la superficie terrestre proporcionando datos meteorológicos para predecir condiciones atmosféricas. En la navegación los satélites son útiles ya que permiten determinar posiciones en el mar, localizar iceberg’s y trazar corrientes oceánicas. Los satélites militares y espías tienen una mayor precisión y seguridad, se usan para guía de misiles, localización y seguimiento de los efectivos militares, movimientos de tropas o control de los vehículos y naves militares. Con los satélites de observación de la Tierra como los satélites geodésicos es posible establecer las coordenadas en determinados puntos de la Tierra; o bien, con los satélites astronómicos son 14 realizadas exploraciones en las capas superiores de la atmósfera y es posible recolectar datos relativos a diversos cuerpos celestes. Los satélites científicos son usados para hacer pruebas en la atmósfera o probar leyes físicas. Los satélites de radioaficionados permiten investigar, estudiar y experimentar con equipos de radiocomunicaciones, prestando sus servicios para la ayuda comunitaria y como reserva en telecomunicaciones para la defensa nacional. Los satélites de comunicaciones se encargan de transmitir señales de televisión, de radio, de telefonía y datos. El presente trabajo está basado en los satélites de comunicaciones, los cuales son sólo objetos en el espacio que sirven como repetidores de las señales enviadas desde la Tierra. Por su tipo de construcción se pueden dividir en hiladores o spinners, y estabilizadores en tres ejes (Tomasi, 1996). En los spinners (hiladores) o estabilizados por giro, una parte de la estructura del satélite gira sobre su propio eje, manteniendo el equilibrio de todo el equipo; la otra parte permanece fija, al igual que las antenas, las cuales están orientadas hacia la Tierra. La unión entre estas secciones es sólo un mecanismo de rodamiento y transferencia de energía eléctrica con poca fricción (Neri Vela, 2003). La figura 3 muestra un satélite con estructura tipo spinner o hilador (Satmex, 2004a). Fig. 3 Satélite Morelos II. Estructura tipo Spinner. 15 Los satélites estabilizados en tres ejes están formados por una estructura que conserva su estabilización debido a tres volantes giratorios internos en cada uno de los tres ejes, los cuales son utilizados como referencia para lograr la orientación hacia la Tierra. Aparentemente se mantienen estáticos con los paneles solares extendidos en el vacío y con las antenas dirigidas a la Tierra (Neri Vela, 2003). La figura 4, muestra un satélite con estabilización triaxial (EDUSAT, 2003). Fig. 4 Satélite con estabilización triaxial. 1.2.3 Estructura y Funcionamiento de los Satélites de Comunicaciones Al estar en el espacio los satélites se vuelven vulnerables a diversas fuerzas perturbadoras, para enfrentar este tipo de obstáculos, sus estructuras requieren un buen diseño, una supervisión constante y un control efectivo y permanente. Si se llegara a presentar alguna falla en cualquiera de sus componentes ocasionaría el fin de la vida útil del satélite (Neri Vela, 2003). La estructura de los satélites está formada por los subsistemas descritos en la tabla 1 (Neri Vela, 2003), la cual es presentada a continuación. 16 Subsistema Antenas Función Encargadas de la recepción y la transmisión de las señales de radiofrecuencia desde o hacia la zona geográfica respectiva. Comunicaciones Encargado de amplificar las señales recibidas, ampliar su frecuencia y pasarlas a las antenas para su retransmisión hacia la Tierra. Energía Eléctrica Suministra electricidad a todos los equipos, con los niveles de voltaje y corriente adecuados, bajo todo tipo de condiciones, ya sean normales o en caso de eclipses. Control Térmico Regula la temperatura del satélite durante el día y la noche. Posición y Se encarga de determinar y mantener la posición y la orientación del satélite. Orientación Así como la estabilización y posición correcta de las antenas y paneles solares. Propulsión Es la última etapa que se usa para la colocación del satélite en su órbita geoestacionaria, proporcionando incrementos de velocidad para corregir las desviaciones en posición y orientación. Rastreo, Telemetría Se encarga de monitorear e intercambiar información con el centro de control y Comando en Tierra para conservar el funcionamiento del satélite. Estructural Es el encargado de mantener la rigidez y controlar todos los equipos, desde el despegue hasta su funcionamiento orbital. Tabla 1. Subsistemas de un satélite de comunicaciones (Neri Vela, 2003). A continuación se describen los subsistemas satelitales más detalladamente. 1- Subsistema de Antenas Las antenas se encargan de recibir la señal de la estación terrena, la procesan y la amplifican en el satélite, para retransmitirla a la estación terrena. Existen diferentes tipos de antenas para los satélites, las más comunes son monopolos, dipolos, helicoidales, bicónicas, cornetas, platos parabólicos, entre otros tipos (Neri Vela, 2003). Entre más pequeña sea una antena parabólica su haz de radiación es más ancho que una antena parabólica grande, por lo que puede recibir y transmitir en áreas más grandes; por el contrario, una antena grande, su zona de cobertura es más chica debido a que su haz de radiación es mucho más angosto; sin embargo, tiene una mayor ganancia (Neri Vela, 2003). 17 La cobertura satelital en la Tierra depende de la ubicación del satélite en la órbita, de las antenas para recibir la señal del satélite y la frecuencia que transmite el satélite (Tomasi, 1996). Las antenas del satélite son manipuladas para concentrar la potencia en una zona determinada en la superficie de la Tierra. Los patrones de radiación resultantes de la antena del satélite son llamados Huellas (Fig. 5(Satmex, 2004a)), en donde dichos patrones se pueden dividir en (Tomasi, 1996): • Tierra, la cobertura es aproximadamente un tercio de la superficie terrestre. • Zonal, la cobertura es menor a un tercio de la superficie terrestre, en la cual están los satélites Domsat. • Punto, cubren una zona geográfica muy pequeña de la superficie de la Tierra. Fig. 5 Huellas satelitales. La imagen muestra los patrones de radiación de la antena (Huellas) de la banda Ku2 del satélite Satmex 5. Los contornos de intensidad o densidad indican las áreas con misma densidad. 2- Subsistema de Comunicaciones El subsistema de comunicaciones se encarga de separar las señales recibidas a través de las antenas desde la estación terrena en grupos o canales de banda ancha de microondas, (llamados Transponders), las amplifica, las procesa digitalmente, cambia la frecuencia a frecuencias más bajas dentro del espectro electromagnético, después las amplifica, las reagrupa y las pasa a las antenas para ser retransmitidas hacia la estación terrena receptora. Estos canales de banda ancha pueden contener canales de datos, de telefonía o de televisión. Regularmente los satélites contienen 12 canales de banda ancha que trabajan en las bandas C y Ku (Neri Vela, 2003). Las bandas 6/4 y 14/12 GHz son las frecuencias de la portadora más usadas en las comunicaciones por satélite, en donde la frecuencia de subida o ascendente (de la estación terrena al 18 transponder), es el primer número, y la frecuencia de bajada o descendente (de la estación terrena del transponder) es el segundo número (Tomasi, 1996). La tabla 2 presenta el espectro electromagnético de frecuencias electromagnéticas y la tabla 3 representa las frecuencias asignadas para servicios por satélite fijo y de radiodifusión. Frecuencia Longitud de Onda (m) Designación 3 Hz – 30 KHz 10 8 − 10 4 Muy baja frecuencia (VLF) 30 – 300 KHz 10 4 −10 3 Baja frecuencia (LF) 300 KHz – 3 MHz 10 3 − 10 2 Frecuencia media (MF) 3 – 30 MHz 10 2 −10 Alta frecuencia (HF) 30 – 300 MHz 10 – 1 Muy alta frecuencia (VHF) Ultra alta frecuencia (UHF) 300 MHz – 3 GHz 1- 3 – 30 GHz 10 −1 −10 −2 Súper alta frecuencia (SHF) 30 – 300 GHz 10 −2 −10 −3 Extrema alta frecuencia (EHF) 10 3 - 10 7 GHz 3 X 10 −5 − 3 X 10 −9 Infrarrojo, luz visible, ultravioleta 10 −1 Tabla 2. Espectro de frecuencias electromagnéticas (Ha, 1990) Enlace ascendente (GHZ) GHz 5.925 – 6.425 Enlace descendente (GHZ) 3.700 – 4.200 Ancho de 500 MHz Servicio fijo por satélite GHz 7.900 – 8.400 7.250 – 7.750 500 MHz Comunicaciones militares Banda C: Servicio banda 6/4 X: 8/7 Ku: GHz 14/12 14.0 – 14.5 11.7 – 12.2 500 MHz Servicio fijo por satélite Ku: GHz 17/12 Ka: GHz 17.3 – 17.8 12.7 – 12.7 500 MHz 27.5 – 31.0 17.7 – 21.2 3500 MHz Servicio de radiodifusión por satélite Servicio fijo por satélite 47.2 - 50.2 39.5 – 42.5 30/20 Q/V: 50/40 GHz Servicio fijo por satélite 3000 MHz Banda V Banda Q Tabla 3. Frecuencias asignadas para servicios por satélite fijo y de radiodifusión (Neri Vela, 2003). 19 Debido a que los anchos de banda son limitados, las frecuencias pueden llegar a saturarse, para evitar esto, se hace una reutilización de frecuencias incrementando el ancho de banda. Para reutilizar el espectro de la frecuencia se utilizan los siguientes métodos (Tomasi, 1996): - Generación de múltiples haces. Se incrementa el número de antenas, por lo que diferentes rayos de una misma frecuencia pueden ser dirigidos a diferentes puntos de la Tierra. - Polarización dual, es decir, orientar la polarización electromagnética de manera ortogonal. 3- Subsistema de Energía Eléctrica El satélite es provisto de energía a través de celdas solares, las cuales están diseñadas para funcionar de acuerdo al “efecto fotovoltaico”, es decir, entre más flujo de radiación solar reciban, mayor es la electricidad que generarán, además, entre más baja sea la temperatura a la que estén expuestas, mayor será la energía que generarán (Neri Vela, 2003). 4- Subsistema de control térmico La temperatura requerida por el satélite depende de las partes con que está formado, requiriendo un equilibrio térmico entre los distintos rangos de temperatura para lograr la eficiencia en la operación de todo el equipo. Los materiales y los colores que forman la estructura del satélite, influyen en el control de la temperatura de todo el equipo para mantenerlo estable en todo momento, como en cambios bruscos sufridos al momento de un eclipse, en donde el satélite queda en total oscuridad, y por lo tanto a temperaturas extremadamente bajas, así mismo, cuando termina el eclipse, se genera otro cambio brusco quedando expuesto nuevamente a los rayos solares; en estos casos el subsistema de control térmico hace un balance en la temperatura para que el satélite continúe en funcionamiento (ídem). 5- Subsistema de posicionamiento y control Los satélites sufren cambios en su posición y orientación con respecto a la Tierra cuando están en el espacio debido a diferentes fuerzas perturbadoras. 20 La posición del satélite se conoce midiendo la distancia a la que se encuentra y el ángulo con relación a algún punto de referencia sobre la Tierra. Estas mediciones se realizan a través de una señal piloto transmitida hacia el satélite, la cual es retransmitida, así, la diferencia detectada entre la señal enviada y la recibida, más el tiempo de retraso, indican la posición del satélite (Neri Vela, 2003). Por medio de interferometría se conoce la dirección o ángulo en que se encuentra el satélite, es decir, dos estaciones separadas por cierta distancia, envían señales pilotos y se comparan las señales recibidas por cada una de ellas (ídem). Existe otra técnica para medir el ángulo, la de máxima recepción, la cual requiere sólo de una estación terrena y consiste en orientar la antena hacia el satélite e irla moviendo hasta encontrar el nivel máximo de radiación. Ya teniendo el punto de máxima radiación se puede conocer la dirección o ángulo del satélite (ídem). Los sensores son utilizados para conocer la orientación del cuerpo del satélite con respecto a la Tierra. Existen sensores de Tierra, de Sol, de radiofrecuencia y estelares, los cuales son más precisos pero más pesados (ídem). La posición y la orientación del satélite pueden ser corregidas comparando los resultados de las mediciones de los sensores con valores de referencia considerados como correctos, después se calculan las correcciones para reducir los errores y finalmente, la posición y orientación del satélite se hace mediante actuadores montados en él (ídem). 6- Subsistema de propulsión Es la última etapa para colocar el satélite en órbita geoestacionaria, proporciona incrementos de velocidad para corregir las desviaciones en posición y orientación. Trabaja de acuerdo a la tercera ley de Newton, la cual dice: “cuando un cuerpo ejerce una fuerza sobre otro, éste ejerce sobre el primero una fuerza igual y de sentido opuesto“, en donde mediante las toberas o conductos de escape, es como se obtienen las fuerzas que generan el empuje en sentido contrario (ídem). Para realizar las correcciones en la posición y la orientación del satélite se aplican empujes con cierta duración para obtener un incremento necesario en la velocidad en la dirección deseada (ídem). 21 7- Subsistema de rastreo, telemetría y comando Este subsistema está encargado del monitoreo y del intercambio de la información entre el satélite y el centro de control de la estación terrena (ídem). El sistema de telemetría mide las cantidades de voltaje, corriente, presión, potencia de salida de los amplificadores, posición de interruptores y las temperaturas (ídem). El rastreo es efectuado mediante señales piloto llamadas tono, que van desde la estación terrena hasta el satélite, y al ser captadas por éste, las remodula y las retransmite a Tierra. Una vez teniendo las señales retransmitidas por el satélite, son comparadas con las que se enviaron originalmente y las diferencias que se obtengan permiten hacer los cálculos para conocer la distancia a la que se encuentra el satélite (ídem). Las señales de comando son necesarias para realizar las correcciones en la operación y funcionamiento del satélite a control remoto, como por ejemplo poder cambiar la ganancia de los amplificadores, cerrar interruptores, modificar la dirección de la estructura, extender los paneles solares, mover las antenas, etc. Estas señales están codificadas y cifradas por cuestiones de seguridad (ídem). 8- Subsistema estructural La estructura es la que le dará al satélite la suficiente rigidez para mantenerlo protegido de todas las fuerzas perturbadoras a las que se verá sometido desde el momento de su lanzamiento; por lo que es importante que sea durable, resistente y lo más ligero posible (ídem). 1.2.4 Separación entre satélites Debido al espacio y al espectro de frecuencia limitado, existe un límite en el número de satélites que pueden ubicarse en el espacio dentro de un arco específico. Por tal motivo, se les asigna a cada uno, una longitud de arco geoestacionario. La posición de cada satélite es muy importante, ya que se debe tener la precaución de no interferir en el espacio de otro satélite. La figura 6 muestra la separación espacial de satélites en una órbita geosíncrona (Tomasi, 1996). Se tienen considerados entre 3° y 6° de separación espacial, esto dependiendo de las siguientes variables (Tomasi, 1996): 22 Fig. 6 Separación espacial de satélites en una órbita geosíncrona. 1. Ancho del haz y radiación del lóbulo lateral de la estación terrena y antenas del satélite. 2. Frecuencia de la portadora de RF. 3. Técnica de codificación o modulación usada 4. Límites aceptables de interferencia 5. Potencia de la portadora de transmisión (TX). Un sistema satelital consiste básicamente de un satélite en el espacio al cual están enlazadas varias estaciones terrenas en la Tierra (Ha, 1990). Para lograr la comunicación entre el satélite y las estaciones terrenas, se tiene un modelo de subida, un transponder y un modelo de bajada. El modelo de subida es el transmisor de la estación terrena al satélite (transponder). La figura 7 describe un diagrama de bloques de un transmisor de estación terrena (Tomasi, 1996). Al transponder del satélite Convertidor ascendente Banda base FDM ó PCM/TDM Modulador (FM, PSK ó QAM) BPF IF Modulador RF BPF RF Generador MW 6 ó 14 Ghz Fig. 7 Modelo de subida del satélite. HPA 23 El papel del transponder es recibir la señal de la estación terrena, amplificarla y retransmitirla por medio de la bajada a los receptores de la estación terrena. La figura 8 muestra el esquema del transponder (ídem). Trasladador de Frecuencia BPF Amplifica- RF dor de bajo ruido LNA Modulador RF Amplificador de baja potencia TWT BPF RF Oscilador de desplazamiento MW a 2 Ghz De la estación terrena 6 ó 14 Ghz A la estación terrena 4 ó 12 Ghz Fig. 8 Transponder del satélite. El modelo de bajada es el transmisor del satélite (transponder) a la estación terrena. La figura 9 muestra un diagrama de bloques del modelo de bajada (ídem). Del transponder del satélite Convertidor descendente (o de bajada) BPF Amplificador de bajo ruido LNA RF Modulador BPF IF Demodulador (FM, FSK ó QAM) Banda base FDM ó PCM / TDM RF Generador MW 4 ó 12 Ghz Fig. 9 Modelo de bajada del satélite. En algunas ocasiones es necesaria la comunicación entre satélites por lo que se realiza un enlace cruzado entre satélites o enlaces intersatelitales (ISL), sin embargo, es limitada la potencia tanto transmitida como recibida debido a que el transmisor y el receptor son enviados al espacio. La figura 10 muestra un enlace intersatelital (ídem). 24 Satélite 1 Comunicaciones cruzadas Satélite 2 Enlace de subida / de bajada Enlace de subida / de bajada Estación 2 Estación 1 Tierra Fig. 10 Enlace intersatelital. 1.2.5 Ángulos de Vista Las antenas son las encargadas de recibir y transmitir la comunicación entre el satélite y la estación terrena. Para lograr la orientación de la antena hacia el satélite, es necesario conocer los ángulos de azimut y elevación, llamados ángulos de vista (Tomasi, 1996). Los ángulos de elevación y azimut, se miden de acuerdo a la posición en la cual la antena tiene la máxima ganancia. Ángulo de elevación El ángulo de elevación es el ángulo formado entre la señal recibida por la antena desde el satélite y la horizontal, (Tomasi, 1996), (Neri Vela, 2003), (Ha, 1990). En la figura 11 está representado el ángulo de elevación. Zenith Dirección hacia el satélite Foco Angulo de elevación θ Plano horizontal Fig. 11 Ángulo de elevación. 25 Azimut Es el ángulo de apuntamiento horizontal de la antena y se mide en el sentido de las manecillas del reloj (Tomasi, 1996), (Neri Vela, 2003), (Ha, 1990). El ángulo azimut φ se encuentra entre 0° y 360°. Dependiendo de la localización de la estación con respecto al punto del satélite, el ángulo de azimut φ está dado por (Ha, 1990): - Hemisferio norte: • Estación terrena al oeste del satélite: φ = 180° − φ ' • Estación terrena al este del satélite: φ = 180° + φ ' - Hemisferio sur: • Estación terrena al oeste del satélite: φ = φ ' • Estación terrena al este del satélite: φ = 360° − φ ' El ángulo azimut es representado en la figura 12 (Neri Vela, 2003). Dirección hacia el satélite geoestacionario, en el plano ecuatorial θ Este Sur φ Proyección horizontal de la línea hacia el satélite Plano horizontal Oeste Norte geográfico Ubicación de la estación terrena Fig. 12 Angulo de azimut. 26 Rango El rango es la línea que se forma desde la estación terrena hasta el satélite, y se obtiene por medio de Ley de Cosenos, con los datos de la latitud de la terrena, el radio de la Tierra y la posición del satélite geoestacionario (Neri Vela, 2003). 1.2.6 Interferencia y Atenuación de Señales Existen varios factores por los cuales las señales pueden sufrir interferencias o pueden tener alguna atenuación: Atenuación por absorción atmosférica Como las señales tienen que atravesar la atmósfera, en ese momento su potencia se atenúa por causa de las ondas electromagnéticas que interactúan con las moléculas de los gases de la atmósfera (Neri Vela, 2003). Atenuación por lluvia Cuando llueve, las señales portadoras se atenúan conforme se propagan por el aire. Las gotas de agua absorben la energía al momento de ser calentadas por las señales de microondas y conforme la longitud de onda se asemeja al tamaño de las gotas, la atenuación también es mayor (ídem). Efecto Faraday Al momento de que las señales de microondas de polarización lineal cruzan las capas de la ionósfera que están cargadas eléctricamente por la radiación solar, se provoca una desviación no deseable en su dirección del campo magnético, esto se conoce como Efecto Faraday (ídem). Tiempo de retardo y latencia Es el tiempo que las señales tardan en subir de la estación terrena al satélite y viceversa (Neri Vela, 2003). 27 1.3 Estaciones Terrenas Una estación terrena es el equipo que se encuentra en algún punto de la Tierra y establece comunicación con el satélite; puede ser fija o estar instalada en lugares móviles, ya sean terrestres, marítimos o aéreos; son utilizadas para recibir, transmitir o ambas (Neri Vela, 2003). La figura 13 muestra un diagrama de bloques genérico de una estación terrena (ídem). TRANSMISOR Modulador Convertidor ascendente ANTENA Amplificador de alto poder Duplexor Señales en banda base (forma original) RECEPTOR Señales en Demodulador banda base (forma recuperada similar a la original) Convertidor descendente RASTREO Amplificador de bajo ruido Señales de error Motores de movimiento Receptor de rastreo Servomecanismo de la antena Entrada de datos de apuntamiento Control de apuntamiento de la antena Programa Señales de comando Sistema de alimentación de energía Red comercial Fig. 13 Diagrama de bloques genérico de una estación terrena. Según Tri T. Ha, la estación terrena está dividida básicamente en las siguientes partes (Ha, 1990): 1. Una terminal RF que consiste de un convertidor de bajada y un convertidor de subida, un amplificador de alto poder, un amplificador de bajo ruido y una antena. 2. Una terminal banda base consiste de equipo banda base, un codificador y un decodificador, y un modulador y demodulador. 28 La terminal RF y la terminal banda base pueden estar localizadas a una distancia apartada y conectada por líneas apropiadas IF (Ha, 1990). Uno de los subsistemas más importantes de la estación terrena es la antena, la cual se encarga de emitir las señales de radiofrecuencia al satélite, así como de recibir aquellas señales RF que el satélite emita (ídem). Existen diferentes tipos de antenas: Omnidireccionales.- Irradian su energía a los 360°, con un patrón de irradiación que tiende a ser circular. Dentro de este tipo de antenas se encuentran las antenas verticales, que se encargan de transmitir en todas direcciones en el plano horizontal. Regularmente son usadas en vehículos (Roldán, 2001). Direccionales.- El patrón de irradiación que emiten es concentrado hacia una determinada dirección. Su ganancia depende de su direccionalidad (ídem): En el caso de los satélites se utilizan antenas direccionales, como la antena parabólica, en la cual las principales características son la ganancia y el patrón de radiación. La ganancia es la capacidad que tiene la antena de amplificar las señales que transmite o que recibe de alguna dirección. Siempre se desea tener la mayor ganancia en la dirección de las señales que se van a recibir o en las que se va a transmitir, así como la mínima ganancia en aquellas direcciones en donde exista un alto riesgo de interferencias o que no sean de interés. Entre más grande es el diámetro de una antena parabólica, mayor es la ganancia (Neri Vela, 2003). Para la recepción, las antenas parabólicas reflejan las señales que les llegan y las concentran en el foco, el cual se encarga de reflejarlas y concentrarlas. En el caso de la transmisión, como las señales provienen del foco, las refleja y las concentra en un haz de radiación muy angosto. La máxima radiación es el eje del lóbulo principal de su patrón de radiación, y este valor depende del diámetro, de la concavidad, de la rugosidad de la superficie, de la posición, de la orientación geométrica que tenga la antena, además del tipo de alimentador con el que sea iluminada (ídem). 29 A continuación se describen diferentes tipos de antenas parabólicas (Roldán, 2001): Offset.- Este tipo de antenas tiene el foco desplazado hacia la parte baja, quedando fuera de la superficie de la antena, logrando un rendimiento del 70% o más. Las señales cuando llegan a la antena se reflejan, algunas se dirigen al foco y las demás se pierden. Foco centrado.- Debido a que es el tipo de antena a utilizar, se describe con mayor detalle más adelante. Cassegrain.- Es una antena que cuenta con dos reflectores de diferentes tamaños; el reflector de mayor tamaño apunta hacia la recepción, una vez que llegan las ondas, éstas son reflejadas y dirigidas al reflector de menor tamaño, una vez que chocan en el reflector menor, se dirigen al último foco en el cual está colocado el detector. Son antenas de grandes diámetros, en donde es complicado dar mantenimiento a la antena por lo difícil de llegar al foco. Otro tipo de antenas utilizadas para las transmisiones satelitales en estaciones base y en terminales de usuarios debido a su bajo costo y su pequeño tamaño son las antenas planas, con las cuales se obtiene la recepción de señales de satélites de alta potencia (DBS). No requieren un apuntamiento preciso hacia el satélite, pero si es necesario que estén orientadas al satélite correspondiente. Las principales aplicaciones están en las telecomunicaciones como antenas de alta, media y baja potencia, pueden funcionar en polarización circular o lineal en las bandas L, S, C o X (Roldán, 2001). Los elementos de la estación terrena son mostrados en la figura 13; sin embargo, no es necesario que cada estación cuente con los tres componentes. Existen estaciones terrenas que sólo son transmisoras, así como estaciones que sólo son receptoras. En cuanto al rastreo, sólo se utiliza cuando el ancho del haz de radiación de la antena es pequeño y es necesaria una precisión para mantener la comunicación. Transmisor Una vez generada la señal, ésta es modulada a una frecuencia intermedia. El convertidor ascendente aumenta la frecuencia de la señal modulada a frecuencias más altas dentro del espectro, 30 enseguida se aumenta la potencia por medio de un amplificador de alta potencia para poder ser radiada hacia el satélite por medio de la antena (Neri Vela, 2003). Receptor Debido a que la señal retransmitida por el satélite llega a las antenas con una potencia muy baja, es necesario un amplificador de bajo ruido para amplificar la señal a un nivel aceptable. Una vez amplificada la señal, la frecuencia es convertida a una frecuencia intermedia mediante un convertidor descendente. El paso final para recuperar la señal original es a través de la demodulación (ídem). Antena de Foco Central Como se mencionó anteriormente, el tipo de antena utilizado en el presente trabajo es una antena de foco central. Este tipo de antena garantiza atenuación de lóbulos laterales, polarización cruzada y eficiencia. El foco se encuentra centrado en el plato, como lo muestra la figura 14 (Calleja, 2004), por lo que las señales llegan paralelamente al eje principal, son reflejadas y van a dar al foco. Su rendimiento es de aproximadamente un 60% como máximo. Su tamaño es aproximadamente de 1.5 m de diámetro. Fig. 14 Antena de foco central. 31 Las partes que forman la antena son (Martín, 2001): • Plato parabólico.- Llega la señal del satélite al plato, ésta rebota y llega al alimentador. La figura 16 muestra un ejemplo de la recepción de la señal satelital a través de una antena parabólica de foco central o primario. • Iluminador.- también conocido como alimentador, representado en la figura 15 (imagen tomada de (Martín, 2001)), es la parte encargada de captar la señal, optimizando el rendimiento de la antena. Si existe una sobreiluminación al captar la señal, también será mayor el ruido captado; de lo contrario, si la iluminación es poca o insuficiente, existirá una pérdida de ganancia en la antena. Una vez captada la señal por el iluminador, ésta es enviada al sensor. Fig. 15 Iluminador. • Sensor.- En el sensor es puesta previamente la polarización correcta para optimizar la reutilización de canales en el satélite a través del polarrotor. Contiene un dipolo en su interior, el cual, dependiendo de la señal que se desea recibir, es girado horizontal o verticalmente. Si el dipolo se encuentra en posición vertical, según figura 16 (Martín, 2001), respecto al suelo, sólo serán captadas las señales transmitidas con polarización vertical; de otra forma, si el dipolo es posicionado de manera horizontal, ver figura 17 (ídem), las señales captadas serán las transmitidas con polarización horizontal. Una vez sintonizada la señal, es enviada al LNB. Fig. 16 Posición vertical. • Fig. 17 Posición horizontal. Polarrotor.- Dispositivo electromagnético encargado de girar la polarización de la señal captada por el iluminador. La figura 18 muestra la imagen de un polarrotor (Martín, 2001). 32 Fig. 18 Polarrotor. • LNB (Low Noise Block) formado por: ◊ Convertidor descendente.- (Fig. 19 (Martín, 2001)) Convierte la señal de RF a IF, es decir, ya que la señal recibida del satélite es de 4 o 12 GHz, ésta es convertida a MHz para que pueda pasar por los cables y llegar al receptor. Fig. 19 Convertidor. ◊ LNA.- Amplificador de bajo ruido. 1.4 Aplicaciones y Usos de Señales Satelitales Los satélites de comunicaciones han logrado ampliar sus usos y aplicaciones en el mundo actual. En el Global VSAT Forum (Hartshorn, 2004), son mencionados los beneficios de sistemas Vsat en áreas públicas y privadas, los cuales ofrecen bajos costos y funcionalidad. Algunas de las aplicaciones por mencionar son (Hartshorn, 2004), (Telemática, 2004): • Internet por satélite, así como redes intranets • Televisión directa al hogar (DTH) y video de alta resolución a petición (VoD) • Educación a distancia • Videoconferencias • Comercio electrónico • Telecomunicaciones rurales 33 • Telemedicina • Asistencia en caso de desastres • Grupos cerrados de usuarios gubernamentales • Redes nacionales y multinacionales • Comunicaciones de datos en banda ancha • Servicios VSAT de multidifusión • Aplicaciones intergubernamentales y empresariales • Ampliación de la infraestructura de PSTN • Servicios de distribución de noticias • Respaldo en caso de interrupciones en las transmisiones con fibra óptica • Transmisiones de alerta en vehículos tales como aviones, barcos, automóviles, o personales • Localización y / o seguimiento de vehículos o personas La tecnología satelital esta teniendo gran importancia en aplicaciones multimedia, gracias a esquemas tales como MPEG-2 (Hewitt, 2003). Como un buen ejemplo se puede mencionar a la televisión digital, en donde muchas empresas están transmitiendo sus señales a través de la tecnología satelital; o bien, la radiodifusión directa en los hogares, o sistemas VSat instalados en zonas rurales para llevar la comunicación hasta esos lugares (UIT, 2000). Los usos satelitales están siendo retomados, tal vez alguna limitación sea su alto costo, sin embargo en muchos países, como Estados Unidos, las redes Vsat están siendo utilizadas para la enseñanza educativa en áreas rurales (Bermejo, (2004)). En España se está trabajando en proyectos de formación vía satélite, en donde consideran a los satélites como una buena alternativa para aprendizaje abierto y educación a distancia (Valle, 2004). En México, una de las instituciones de mayor prestigio en el país, el Instituto Tecnológico de Estudios Superiores de Monterrey (ITESM), cuenta con una Universidad Virtual contando con dos emisoras vía satélite (Martín, 2004). También se puede mencionar la telesecundaria de la Red Edusat. El servicio de Internet está logrando una navegación rápida por el ciberespacio y permite la descarga de programas a una velocidad de hasta 400 kbps. Con relación a la telefonía satelital, se pueden enlazar localidades lejanas y / o aisladas que están fuera de las áreas de servicio o no tienen comunicaciones confiables. 34 Otras aplicaciones son las señales de radiodifusión como la televisión comercial, televisión de negocios, televisión corporativa, televisión directa al hogar, televisión por cable y radio digital. Los satélites en redes empresariales ofrecen servicios de videocomunicación, transmisión de datos, redes VSAT. Por ejemplo cajeros automáticos o redes corporativas. En el mundo de la comunicación e información está el periodismo electrónico por satélite. En el área médica se cuenta con la Telemedicina, como el programa de salud pública creado por el ISSSTE, primero en el mundo. Otros usos importantes son el control satelital de vehículos, el monitoreo de alarmas domiciliarias, el circuito cerrado de televisión. Todos estos usos de satélites se pueden combinar con otro tipo de tecnología, como lo es Internet, en donde la manipulación de equipos de forma remota está siendo cada vez más utilizada en la vida cotidiana, tal es el caso del proyecto de manipulación, desde Estados Unidos, de un telescopio situado en Chile a través de Internet (Bluck, 2002). En Colombia se cuenta con un laboratorio remoto a través del cual se pueden manipular aparatos tales como un sistema de producción de recubrimientos asistido por plasma, un difractómetro de rayos X, un espectómetro infrarrojo por transformada de Fourier, un osciloscopio infiinium, un voltímetro, un multímetro y una fuente DC; todo esto a través de Internet 2, en tiempo real y con equipos reales (Ríos, (2003)). 35 Capítulo 2 Estación Terrena La función del Laboratorio de Recepción Satelital es recibir la señal satelital a través de una estación terrena y enviarla remotamente por medio de Internet, para que desde cualquier punto remoto, se puedan observar las frecuencias recibidas y de la misma manera, controlar y monitorizar los movimientos de la antena. Para la realización del Laboratorio de Recepción Satelital se siguió la metodología que es explicada en el presente capítulo y en el capítulo 3, describiendo las partes de hardware y software del sistema. El funcionamiento del Laboratorio de Recepción Satelital es descrito en los diagramas de los incisos a – d de la figura 20. Fig. 20. Diagramas de funcionamiento del Laboratorio de Recepción Satelital: a) Señal Satelital PC2 Señal Antena Receptor Modem B ank Datos Video Internet Datos Video PC1 Fig. 20a) La señal recibida por la antena es transmitida al receptor, el cual envía la señal en forma de video a la computadora local. Una vez recibida la información, la computadora local envía los datos a través de Internet (sitio Web) a una computadora remota, en la cual es mostrada la información recibida del satélite. 36 b) Canales (frecuencias) PC1 Datos PC2 Datos Internet Cambio de Frecuencia Datos Modem B ank Cambio de Frecuencia Receptor Fig. 20b) La computadora remota, envía por medio de Internet los datos con la frecuencia a recibir, la computadora local recibe la información y la transmite por el puerto paralelo hacia el receptor, el cual, una vez recibida dicha información, cambia la frecuencia a la indicada. c) Localización de Satélite PC1 PC2 Datos Datos Internet Posición Satélite Datos Circuito electrónico Grados a moverse Receptor Datos Modem B ank Antena Fig. 20c) La computadora remota envía por medio de Internet la posición en la cual se encuentra el satélite. La computadora local recibe la posición del satélite y envía la información a un circuito electrónico por el puerto paralelo, el cual mueve el brazo motor de la antena los grados correspondientes. d) Monitoreo de Antena Video Cámara PC2 Video Antena Datos Internet Datos Video PC1 Fig. 20d) El monitoreo de la antena se realiza a través de una cámara de video colocada en un punto tal que puede monitorear la posición de la antena de manera física, el video es enviado a la computadora local, la cual transmite estos datos a través de Internet a la computadora remota para proyectar el video en el monitor. 37 2.1 Instalación de la estación terrena: El primer paso para la realización del Laboratorio de Recepción Satelital, fue la instalación de la estación terrena. Para su instalación fue necesario conocer la ubicación exacta de la antena satelital 2.1.1 Ubicación de la antena satelital La antena satelital se encuentra ubicada en las coordenadas geográficas: - Longitud Oeste 103° 42’ 05” - Latitud Norte 19° 14’ 52” que corresponden a la Facultad de Telemática de la Universidad de Colima, para fines de cálculo de elevación y azimut. Estas coordenadas fueron calculadas manualmente de acuerdo a la carta topográfica proporcionada por el INEGI (INEGI, 1999), una vez teniendo las coordenadas del estado de Colima (INEGI, 2000) las cuales son: - 19°31’ y 18°41’ de latitud norte; - 103°29’ y 104°41’ de longitud oeste. La instalación se realizó en el área del edificio de posgrado de la Facultad de Telemática, en una zona en la cual los alumnos de la Facultad de Telemática puedan realizar las prácticas relacionadas con la recepción de señales satelitales. El plano de la figura 21, representa al edificio de Posgrado de Telemática de la Facultad de Telemática de la Universidad de Colima, indicando el lugar exacto de la instalación física de la antena satelital. 38 Universida d de Colima DIRECCIÓN GENERAL DE OBRAS MATERIALES Y SERVICIOS PLAZOLETA SIMBOLOGIA OBSERVACIONES AUTORIZACION Fig. 21. Plano de edificio de Posgrado de la Facultad de Telemática Como parte de la finalidad del laboratorio de recepción satelital es aprovechar el equipo con el que cuenta la Facultad, se utilizó el equipo existente, el cual está formado por: • Antena de foco primario con reflector de malla con diámetro de 3m y actuador motorizado. • LBN (Low Noise Block) banda C. • Receptor satelital analógico. La figura 22 muestra las partes que conforman la estación terrena: Del transponder del satélite Foco Central Sensor Reflector Alimentador Polarrotor H/V LNB RF LNA Fig. 22. Partes de una estación terrena Convertidor IF Receptor 39 Las características de los equipos utilizados son detalladas en el capítulo IV Materiales, sección 4.1 Estación Terrena. 2.1.2 Instalación de la antena Satelital Teniendo la ubicación del lugar donde quedaría montada la antena, se procedió con su instalación. Ensamble de la antena: El plato de la antena está formado por dos elementos, los cuales unidos forman el reflector, como lo muestra la figura 23. Se atornillaron procurando que el reflector se mantuviera correctamente formando la media parábola. Fig. 23. Foto del plato satelital antes de ser unido (SRT, 2003). Ya teniendo el plato formado, se procedió con el montaje en la base. Primero se ubicó el eje de la antena hacia el norte geográfico. Después se atornilló perfectamente para asegurar su estabilidad. Finalmente, se instaló el brazo motor. Cabe mencionar que por falta de la base original para el plato de 3 metros, se utilizó una base para una antena con dimensiones más pequeñas, por lo que se tiene un poco de juego en la base y esto puede provocar poca exactitud para la localización de los satélites. Para la instalación del alimentador, se unieron primeramente las tres varillas a la base del polarrotor, ya una vez perfectamente atornilladas, se montaron en el plato, atornillándolas en los huecos correspondientes de manera que la polaridad vertical se mantuviera paralela al eje de la antena. 40 La figura 24 muestra el ensamble de la antena parabólica junto con sus dimensiones. 3m Foco Central RG-59 LNB 2X18 Polarrotor 1.50 m 1.35 m Duplex 2X18 Actuador Fig. 24. Antena satelital 2.1.3 Ajustes de apuntamiento Para orientar una antena parabólica hacia el satélite correspondiente, es necesario ajustar los ángulos de elevación y azimut. El ángulo de elevación se calcula midiendo el ángulo entre la línea horizontal y la señal recibida por la antena desde el satélite. Este ajuste se realiza haciendo barridos suaves en la zona del satélite de abajo hacia arriba, subiendo la antena hasta localizarlo, con la ayuda de un inclinómetro, o bien, con un nivel, una plomada y un transportador. Para el ajuste del azimut, con la ayuda de una brújula, se busca el Norte geográfico, una vez localizado, se hacen barridos de Este a Oeste hasta localizar el satélite. El equipo receptor con el que se cuenta es para recepción de frecuencias en banda C y banda Ku, en este caso se habilitó para recepción de señales en banda C; el LNB que se tiene es sólo para recepción de frecuencias en banda C. El estándar utilizado para la señal de video es de acuerdo a la norma americana NTSC (National Television System Committee), estándar utilizado en América. Como no se cuenta con un decodificador, el equipo es utilizado sólo para recibir señales de satélites abiertos geoestacionarios. Además, la antena satelital es utilizada para la localización de múltiples satélites, es decir, no está fija a un punto específico permanentemente. 41 Para ajustar una antena satelital regularmente se siguen los siguientes pasos: 1. Localización del norte geográfico. 2. Orientación de la antena hacia el norte geográfico. 3. Movimiento de ángulo de azimut. 4. Movimiento de ángulo de elevación. Para realizar estos movimientos, es necesario un sistema satelital con dos motores, uno que mueva la base de la antena y otro que mueva la inclinación, el cual no se tiene porque es muy costoso. En este caso se usó un sistema comercial económico que sólo trabaja un motor, el cual permite los movimientos de este a oeste y viceversa sin presentar problemas por las dimensiones del plato. El proceso utilizado para este caso, fue: 1. Localización del norte geográfico. 2. Orientación de la antena hacia el norte geográfico. 3. Ángulo de azimut 180° (Apuntamiento hacia el sur geográfico) 4. Alineación del alimentador en posición vertical norte-sur y en posición horizontal este-oeste. 5. Inclinación del plato hacia el ecuador, para que al momento de hacer los barridos se siga el cinturón de Clarke. El plato fue apuntado hacia el ecuador ya que todos los satélites geoestacionarios se encuentran sobre dicha línea. La figura 25 muestra el ángulo calculado. Zenith x s Sur g δ Norte re α δ = elevación de la antena α =coordenada de la ubicación de la terrena con respecto al ecuador rc x=distancia de la estación terrena al satélite re =radio ecuatorial Ecuador rc =radio Colima s=longitud órbita geoestacionaria Fig. 25. Representación del ángulo δ de elevación de la antena satelital. 42 Para su inclinación, fue necesario buscar la línea del ecuador. Para esto se realizaron los siguientes cálculos: Datos utilizados: • Radio de la tierra 6,375 km. • Coordenadas del Estado de Colima (INEGI, 2000): - De latitud norte entre 18°41’ y 19°31’ - De longitud oeste entre 103°29’ y 104°41’ • Coordenadas de facultad de telemática calculadas de acuerdo a (INEGI, 1999): - Longitud Oeste 103° 42’ 05” - Latitud Norte 19° 14’ 52” • Longitud de órbita geoestacionaria 35,786 km (García, 2003), (Neri Vela, 2003). Tomando en cuenta que la Tierra no es una esfera totalmente redonda, es decir, de radio ecuatorial tiene 6,378 km y radio polar 6,356 km, además, considerando que las coordenadas (19.2478 N, 103.07 O) están muy próximas al ecuador, se tiene que la distancia del centro de la Tierra a las coordenadas de Colima es 6375 con 1 km de error (0.015% de margen de error) (J. P. López, CUICA, UCol. Comunicación personal 28 de mayo de 2004). Para calcular el ángulo de elevación de la antena satelital δ hacia la órbita geoestacionaria se obtuvo el triángulo de la figura 26 a partir de la figura 25. Zenith δ x N Plano horizontal θ rc S ω s re Fig. 26. Triángulo representativo de α δ . 43 Primero se calcularon los valores de x y de θ mostrados en la figura 27. θ x rc ω α g=s+ re Fig. 27. Triángulo representativo de θ. Para representar la línea que une el centro de la Tierra con la órbita geoestacionaria se utilizó la letra g, y su valor está dado por: g = re + s g = 6378 + 35786 = 42164 km Una vez calculado el valor g, se continuó con el cálculo de la línea entre la terrena y la órbita geoestacionaria: Por Ley de Cosenos se tiene que: x 2 = rc + g 2 − 2rc g cos α 2 Sabiendo que el valor de α corresponde a la latitud de la estación terrena, se tiene α = 19°14 ' 52" es igual a α = 19.2478° . Sustituyendo los respectivos valores en la ecuación anterior: x 2 = 6375 2 + 42164 2 − 2(6375)(42164)Cos19.2478 = 1310902955 km x = 36206.39385 km Con el valor de x y Ley de Senos se obtuvo el valor del ángulo ω : rc x = senω senα Despejando senω se tiene que: senw = rc senα x 44 Sustituyendo los valores: senω = 6375sen19.2478 = 0.05804352608 36206.39385 Despejando ω se obtiene: ω = sen −1 0.05804352608 = 3.327519289° Sabiendo que: ω + θ + α = 180° Se tiene que θ = 180° − α − ω Sustituyendo los valores θ = 180° − 19.2478° − 3.327519289° = 157.4246807° El ángulo que se forma entre la horizontal y el Zenith es de 90° (ver figura 25), el ángulo de elevación para la antena es δ , por lo que calculando el ángulo: δ = θ − 90° Sustituyendo el valor de θ en la ecuación anterior: δ = 157.4246807° − 90° = 67.42468071° Por lo tanto, el ángulo de elevación δ , representado en la figura 25, para la antena satelital es 67.42468071° O. Ya una vez teniendo la inclinación correcta de la antena hacia la línea de vista del ecuador, se continuó con los movimientos de este a oeste para la localización de cada satélite según su posición en el arco visible de la órbita geoestacionaria. Se tomó como referencia el satélite localizado en la longitud 103°. Es decir, debido a las coordenadas geográficas de la antena, se tiene una longitud de 103.07°, después de los ajustes de apuntamiento la antena quedó con un ángulo de 180° en azimut y 67.4246° en elevación, esto significa 45 que la antena quedó apuntando hacia una longitud de 103° en el ecuador, suponiendo que existe algún satélite con esa longitud, con el programa Look Angles Calculator utilizado por la empresa PanamSat (R. Marentes, PanamSat. Comunicación personal, 26 de mayo de 2004) para el apuntamiento de sus antenas satelitales, se verificó que los cálculos hayan sido los correctos y la respuesta fue satisfactoria. Además, consultando en el sitio Web de LyngSat (http://www.lyngsat.com/america.html) se tiene que a esa longitud (103°) se encuentra el satélite AMC 1, por lo que se tomó como referencia dicho satélite para realizar la localización de los demás. Cabe destacar, que la distancia a los satélites centrales es mucho más corta que la distancia a los satélites extremos este y oeste, por lo que la señal de los satélites centrales es mayor que la señal de los satélites extremos. Debido a esto se tiene una mejor calidad de recepción en los satélites centrales, ya que la señal transmitida por el satélite llega con más potencia al lóbulo principal de la antena de la terrena; por el contrario, la señal de los satélites extremos llega con una mayor degradación al lóbulo principal. Además, la señal llega atenuada debido a que al atravesar el espacio es afectada por los diferentes factores que han sido explicados en el capítulo I Conceptos Básicos de Satélites, sección 1.2.6 Interferencia y Atenuación de Señales. La desventaja de este procedimiento, es que no se obtiene la máxima calidad de recepción, ya que la señal hacia los satélites laterales no se recibe con la misma intensidad, es decir, llega deficiente debido a que la distancia es mayor. Además, no se utilizan los cálculos exactos de elevación y azimut, por falta de dos motores. Sin embargo, se tiene la ventaja de su bajo costo, su facilidad de operación y que con un sólo plato y un sólo motor se pueden ver gran parte de los satélites geoestacionarios que cubren el área geográfica del estado de Colima. Para lograr la máxima calidad de recepción, es necesario alinear la antena a las coordenadas exactas del satélite, en este caso, como ya se explicó anteriormente, el equipo será utilizado para la localización de múltiples satélites, no solamente uno; si así fuera, la antena quedaría fija y alineada, tanto en azimut como en elevación, al satélite correspondiente. Otra forma de lograr la máxima calidad en la recepción de la señal es usando una antena de mayor tamaño, ya que a mayor tamaño de antena, mayor ganancia. Dependiendo del tamaño de la antena son los lóbulos de transmisión, entre más pequeña es la antena, los lóbulos de recepción son más anchos pero se tiene más pérdida por ser una antena más pequeña y tener mayor interferencia, la figura 28 representa los lóbulos de recepción de una antena pequeña; entre más grande la antena, los 46 lóbulos de recepción son más estrechos, es decir, son más concentrados lo que significa que tiene una mayor ganancia de recepción de la señal; sin embargo, si se mueve un poco, se pierde mucha señal, la figura 29 muestra los lóbulos de recepción de una antena grande. Fig 28. Lóbulos de una antena parabólica pequeña. Fig.29. Lóbulos de una antena parabólica grande. 2.1.4 Instalación del receptor satelital Una vez teniendo instalada la antena, se procedió a la instalación del receptor satelital, el cual lleva 4 conexiones: • Energía eléctrica: 120V AC, 80 W. • Antena. • Polarrotor: 5V DC, 500 mA. • Sistema de control: actuador 24V DC, 3.5 A; sensor 12V DC 100 mA. A continuación se explican brevemente los controles del receptor que fueron utilizados en el Laboratorio de Recepción Satelital. Controles del Panel Frontal Las partes del receptor satelital son: • Botón encendido/apagado. • Botones de canal: Cambia los canales uno por uno, de arriba hacia abajo, o viceversa. En el panel se muestra el canal en el cual se encuentra ubicado al momento. 47 • Botones Este/Oeste: Para mover manualmente el plato satelital al Este o al Oeste. La figura 30 muestra los controles del panel frontal del receptor (Uniden). VCII TI C Ku PL V Channel H E W Fav Call Power Fig. 30. Controles del panel frontal del receptor satelital. Indicadores del panel frontal Los indicadores del panel frontal serán mostrados mientras el receptor esté encendido. La figura 31 muestra un ejemplo de indicador (Uniden). 1 2 7 VCII TI PL C Ku V H 3 4 5 6 Fig. 31 Indicadores del panel frontal. 1. Nombre del satélite: Muestra los dos caracteres del nombre del satélite actual. 2. Número de canal: Despliega el número del canal actual. 3. C: Indica que la señal satelital recibida es en banda C. 4. Ku: Indica que la señal satelital recibida es en banda Ku. 5. V: Indica la polaridad vertical. 6. H: Indica la polaridad horizontal. 7. VCII: Indica recepción de video de un canal encriptado. 8. TI: Indica que el filtro de interferencias terrestres está activado. 9. PL: Indica que un canal ha sido desactivado por el Parental Lock. 48 Panel Posterior Los elementos del panel posterior utilizados para el Laboratorio de Recepción Satelital, son mostrados en la figura 32 (Uniden), son: 1. C/V: Entrada para LNB banda C, acepta de 950 a 1450 MHz. 2. DC 18V: Suministra 18V de corriente directa, 250mA máximo de potencia para un switch opcional UST-524 V/H. 3. CLASS 2 WIRING: Control del actuador. Las conexiones son: - A+ y - 24V (2.75ª máx.) para el motor - B 12V +12V DC para el sensor - SEN Sensor de Retorno - GND Sensor de tierra 4. GND: Pulso y terminales DC6V: Proveen señales de energía y control para los cambios de polarización. La energía de la polarización (+6V) es automáticamente desconectada después del cambio de polaridad. 5. Switch del control remoto (IR/UHF): Selección para recibir señal IR o UHF del control remoto. 6. TV OUT: Conexión a la capturadora de vídeo. 7. Cordón de corriente: Utiliza 120V. 8. Switch para canal 3 / 4: Para seleccionar el canal en que opera la TV. En este caso se utilizó el canal 4. 9. Conexión de salida AC: 120 V AC. 2 3 4 5 8 9 ! CAUTION 6 1 Fig. 32. Elementos del panel posterior. 7 49 Conexión de antena y polarrotor Se realizó una instalación de recepción simple, ya que sólo se cuenta con un alimentador simple que usa un LNB para banda C. El receptor satelital, cuenta con un circuito interno que provee selección de polaridad. Las conexiones de la antena al receptor se muestran en la figura 33 (Uniden). Cable del polarrotor DC 18V LNB Banda C GND Pulso DC6V Fig. 33. Conexión de la antena satelital al receptor satelital. Aquí se muestra el cable coaxial RG-59 que va desde el LNB directamente al conector F DC 18V del panel posterior del receptor satelital. Así como la conexión del cable calibre 20 del polarrotor a los conectores correspondientes del panel posterior del receptor satelital, con la siguiente configuración de código, basada en el manual de usuario del receptor (Uniden): • Hilo rojo a la terminal DC6V. • Hilo blanco a la terminal Pulso. • Hilo negro a la terminal GND. 2.1.5 Conexión del sistema motor La antena utilizada emplea un sólo brazo motor para mover el plato de este a oeste con un cable calibre 18. El receptor satelital tiene la capacidad de mover el actuador por medio de sus respectivos conectores; sin embargo, en esta ocasión, se utilizó un circuito extra para la realización de 50 los movimientos del brazo, debido a una limitación técnica en el receptor. Dando una ventaja al circuito electrónico, ya que podrá ser utilizando aún después de cambiar el equipo de recepción. El circuito electrónico diseñado e implementado para la manipulación del brazo motor de la antena será descrito en el Capítulo 5, Implementación y Montaje, sección 2.2 Interfaz Electrónica. Para la instalación del actuador fueron necesarias las siguientes conexiones: • Primero se quitó la tapa del motor del actuador. • Después se introdujo el cable a través del sello de goma. • Se conectaron los hilos de un extremo del cable a los conectores del actuador, utilizando sólo 2 de las conexiones correspondientes al motor, la figura 34 muestra las conexiones utilizadas entre el actuador y la interfaz electrónica. Tierra Sensor Motor Motor + Xa Xb Circuito electrónico Actuador Fig. 34 Conexión del motor. • Se conectaron los hilos del otro extremo del cable al circuito electrónico por medio de una clavija y su conector. 2.2 Interfaz Electrónica Como se mencionó anteriormente, fue necesario el diseño y la implementación de un circuito electrónico independiente del equipo original debido a limitaciones técnicas en la unidad UNIDEN. Para el diseño y la elaboración de la interfaz electrónica fue necesaria asesoría externa, dicha interfaz es descrita a continuación. 51 Diseño de interfaz electrónica Este circuito consiste en transmitir las señales emitidas por la computadora al actuador de la antena mediante un diseño basado en relevadores. Los relevadores son usados para activarse con la corriente emitida del puerto paralelo, 5V, y permitir el paso hacia el actuador de una corriente de 24V. La figura 35 muestra el diagrama de funcionamiento general de los relevadores. C1 C2 ( M V + ( ( Fig. 35. Diagrama de relevadores Debido a que el brazo motor actúa con 24V, se diseñó e implementó una fuente de poder de 24V, el diagrama para la fuente es mostrado en la imagen de la figura 36. 5A / 100V 110V 6A 24V / 3A 2200mf Fig. 36. Diagrama de fuente de poder de 24V. Una vez teniendo el material necesario para la elaboración del circuito electrónico, se diseño el diagrama completo, el cual es mostrado en la figura 37. 52 5A/100v 110v 78L05 6A IN OUT COM + 24v/3A .1mf .1mf 2200mf 7404 7408 1N4002 4N27 330k RLY3 NORMAL M1 BC548 4N27 330k RLY4 NORMAL 330k BC548 330k 7408 1N4002 4N27 RLY8 NORMAL 330k 330k 7404 4N27 330k 330k RLY7 BC548 NORMAL Fig. 37. Diagrama de circuito electrónico Para evitar dañar el motor del brazo actuador y el receptor satelital, se calcularon dos arreglos. Uno para la entrada de datos hacia el motor. Para este arreglo se utilizó un integrado 74LS08 para las compuertas AND, y el inversor 74LS04. Este arreglo permite que, a partir de la tabla 4 de combinaciones: A B Xa Xb 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 Tabla. 4. Combinaciones lógicas se evite tener dos bits con valor 1 en la salida, ya que esto provocaría daños en el motor. Sólo son necesarias las combinaciones 01 para girar el motor en sentido horario, y 10 para el giro contrario. Los 53 optoaisladores 4N27 son usados para aislar la etapa de la salida de datos del puerto paralelo y las demás etapas del circuito y evitar que el puerto pueda ser dañado. El diagrama de este arreglo está incluido en la figura 37. Después de algunas pruebas con los relevadores, fue necesario un arreglo con transistores BC548 para energizar la bobina del relevador y evitar que el circuito interno del relevador se quemara al recibir la corriente. Al llegar la corriente de 5V los relevadores son activados, permitiendo el paso de la corriente, corriente de 30V que sirve para mover el motor, una vez que la corriente de 30V haya pasado, es utilizado un diodo para desenergizar la bobina del relevador. Un segundo arreglo fue necesario para la salida de los datos del puerto paralelo hacia el control de canales del receptor. Dicho arreglo trabaja de manera similar al anterior ya que se tienen las mismas combinaciones, así evita que lleguen dos bits con valor 1 del puerto paralelo al receptor satelital. La diferencia del diseño consiste en que trabaja con transistores CMOS CD4066BE en lugar de la compuerta inversora. En este caso, los transistores están trabajando en corte y saturación para que funcionen como inversores Se utilizaron transistores en lugar de inversores para evitar crecer más el circuito, dejándolo más compacto. La figura 38 muestra el diagrama para el arreglo. +5V A 1k 330k XA 7408 4066 NPN B +5V XB 330k 1k NPN 7408 4066 Fig. 38. Diagrama de circuito electrónico para cambio de canales Para la interfaz entre la PC y el receptor satelital se implementó un método muy sencillo que consiste en la adición de un cable a las pistas de la tarjeta de botones del receptor satelital, con una 54 terminación de un conector DB9 Macho, el cual se conecta a un conector DB9 hembra localizado en el circuito electrónico. Las plantillas utilizadas para el diseño del circuito electrónico se muestran en las figuras 39, 40 y 41. Fig. 39. Plantilla de circuito electrónico. Fig. 40. Plantilla para arreglo de actuador. Fig. 41. Plantilla para arreglo de frecuencias. 2.3 Pruebas y Resultados en Estación Terrena e Interfaz Electrónica Para verificar que los ajustes realizados a la antena fueran los correctos, se hicieron pruebas manuales para localizar los diferentes satélites geoestacionarios y sus respectivas frecuencias emitidas. Con la ayuda de una fuente de poder, a la cual se conectaron los cables del brazo motor, se hicieron los movimientos del plato satelital, haciendo los barridos de Este a Oeste sobre el cinturón de Clarke. 55 Se presentaron contratiempos en el brazo de la antena, tales como la obstrucción del tubo que gira el plato, debido a la falta de uso, la humedad y la lluvia; sin embargo, se solucionó al aplicar aceite entre el tubo giratorio y el tubo exterior. Otra prueba realizada fue la manipulación de la antena por medio del circuito electrónico, presentando algunos inconvenientes de interferencia con el receptor satelital, sin embargo, esto se solucionó al aterrizar el receptor satelital. Fue necesario agregar una fase más al circuito en el disipador para prevenir un calentamiento excesivo, que consiste en controlar el flujo de voltaje hacia el actuador, añadiéndole un circuito integrado 7824 al diseño, para asegurar una salida de 24V. A partir de esto, se tiene una corriente de 1A, proveniente del regulador 7824, sin embargo, como la corriente demandada por el motor es de 1.8A, la corriente no se toma del regulador sino de los 30V y es regulada con el transistor 2N3055. La figura 42 muestra el diagrama de la última fase integrada al circuito electrónico. 30V 2N3055 7824 5A 24V 5A/100v 110v 6A 24v/3A + 2200mf 78L05 IN OUT COM .1mf 2.2k .1mf M1 1N4002 7404 7408 330k 4N27 RLY3 NORMAL BC548 330k 4N27 330k RLY4 NORMAL BC548 330k 7408 4N27 1N4002 330k 330k BC548 RLY8 NORMAL 7404 330k 4N27 330k BC548 Fig. 42. Última fase del circuito electrónico. RLY7 NORMAL 56 Después de varias pruebas realizadas tanto al motor como al circuito electrónico, y una vez solucionados los contratiempos presentados, los resultados obtenidos fueron satisfactorios, es decir, la antena satelital puede ser manipulada con el circuito electrónico de manera favorable. Con el resultado de esta prueba, se recolectó la información necesaria para alimentar la base de datos de satélites utilizada en el sistema. 57 Capítulo 3 Software de Control y Transmisión En la actualidad existen sistemas capaces de manipular objetos de manera remota, tales como telescopios, un sistema de producción de recubrimientos asistido por plasma, un difractómetro de rayos X, un espectómetro infrarrojo por transformada de Fourier, un osciloscopio infiinium, un voltímetro, un multímetro y una fuente DC; sin embargo, este tipo de manipulación es a través de Internet 2 y son aparatos con características muy diferentes a las que este sistema mueve. El sistema aquí presentado, permite manipular de manera remota una antena parabólica a través de una página Web, en dicha página Web se pueden ver las diferentes frecuencias de los satélites, así como realizar un monitoreo en tiempo real de la antena, para verificar los movimientos realizados por la misma. La conexión a Internet utilizada fue a través de una conexión directa a la LAN de la Universidad de Colima por medio de cable UTP y una tarjeta de red Intel PRO/100 VE a una velocidad de 100 Mbps. El diagrama de la figura 43 representa la etapa de recepción de la señal de video en la estación terrena para su transmisión por medio de Internet. La figura 44 representa el monitoreo en tiempo real de la antena. PC2 Señal Antena Receptor Modem B ank Datos Video Internet Datos Video PC1 Fig. 43. Señal Satelital. La señal recibida por la antena es transmitida al receptor, el cual envía la señal en forma de video a la computadora local. Una vez recibida la información, la computadora local envía los datos a través de Internet (sitio Web) a una computadora remota, en la cual es mostrada la información recibida del satélite. 58 Video Cámara PC2 Video Antena Datos Internet Datos Video PC1 Fig. 44. Monitoreo de Antena. El monitoreo de la antena se realiza a través de una cámara de video colocada en un punto tal que puede monitorear la posición de la antena de manera física, el video es enviado a la computadora local, la cual transmite estos datos a través de Internet a la computadora remota para proyectar el video en el monitor. 3.1 Diseño del Software Para realizar el diseño del software, primero fue necesario el análisis de la información que se deseaba plasmar en el sistema, así como los requerimientos para hacerlo. Los cuales son: mover el plato, realizar el cambio de canales, la transmisión del video por Internet, el control del sistema a través de Internet, y los requerimientos de seguridad. Los datos recabados permitieron la planeación del sistema por módulos, de acuerdo a su aplicación, los cuales se analizaron y diseñaron de manera independiente, finalizando con la integración de todo el sistema. El sistema trabaja a través del puerto paralelo por ser más veloz que el puerto serial, en este caso la computadora utilizada trabaja con un puerto paralelo (EPP, ECP), el cual opera entre 2 y 4 Mbps, a diferencia del puerto serial que trabaja a 56 Kbps. Además, éste es ideal para ser usado como herramienta de control de motores, leds, etc. Otra ventaja de utilizar este puerto, es que varios de los modelos actuales de computadoras sólo cuentan con puertos USB y paralelo, por lo que sería una limitante para el programa si se quisiera instalar en un equipo de tales características. Los requerimientos del sistema no son de alta velocidad y los bits a manejar son pocos además de que deben de mantener un estado lógico constante durante la operación, por lo que usar el puerto USB resultaría más complicado para el presente proyecto. 59 Las herramientas de diseño para este sistema son presentadas en el Capítulo IV Materiales en la sección 4.3 Software. Para el diseño del software, se hizo una división de 5 módulos. Los tres primeros módulos fueron desarrollados en el lenguaje de programación Visual Basic 6, ya que éste es un lenguaje sencillo de programar, con capacidad de manipular los puertos de la PC y en el que además, se pueden realizar aplicaciones cliente-servidor. El primer módulo en desarrollar fue el software para el servidor, el cual se encarga de controlar los movimientos de la antena parabólica y de cambiar las frecuencias en el receptor satelital por medio de señales emitidas por el puerto paralelo. El segundo módulo, también desarrollado en VB6, fue el cliente, interfaz entre el usuario y el servidor. La tercera aplicación desarrollada en VB6 fue el tercer módulo el cual se encarga de realizar los cálculos para los ángulos de vista. El cuarto módulo del diseño del software, fue la configuración de un servidor Windows Media Encoder, encargado de la transmisión de la señal satelital y del monitoreo de la antena parabólica. Finalmente, cómo módulo quinto, se diseñó una página Web en DreamWeaver MX, la cual, tiene integrados todos los módulos anteriores. 3.2 Módulos del Diseño del Software Para el diseño del software, como se mencionó anteriormente, se hizo una división de 5 módulos: • Servidor • Cliente • Cálculo de ángulos de vista 60 • Servidor de transmisión de vídeo • Página Web 3.2.1 Servidor El módulo Servidor es el encargado de enviar las señales recibidas por el Cliente a la interfaz electrónica, a través del puerto paralelo de la máquina. Esta aplicación fue desarrolla en Visual Basic 6 y se instaló en una PC IBM NetVista con sistema operativo Windows 2000 profesional, la cual hizo la función de servidor general. La estructura general del software consiste en la programación a través de sockets para la comunicación entre el cliente y el servidor, utilizando el protocolo TCP, ya que éste está orientado a la conexión y la comunicación es más segura que si se usara UDP. Otra característica importante es la comunicación a través del puerto paralelo a la interfaz electrónica. El servidor se encarga de controlar el motor del actuador de la antena parabólica por medio de señales emitidas por el puerto paralelo, utilizando 2 de los 8 bits de datos de dicho puerto. Estas señales son recibidas en el circuito electrónico descrito en el Capítulo 2, Estación Terrena, 2.2 Interfaz Electrónica. Además de controlar el actuador de la antena, también se encarga de emitir la señal correspondiente para el cambio de frecuencias en el receptor satelital, utilizando otros 2 bits de los 8 bits de datos del puerto paralelo; es decir, utiliza los bits 2 y 3 para el actuador y los 4 y 5 para el cambio de frecuencias. Para trabajar con el puerto paralelo fue necesaria la ejecución del archivo de dominio público PORT95NT.EXE, (Archivo obtenido el día 27 de febrero de 2004 del sitio http://www.ing.ula.ve/~araujol/lsd/p1/pro.html) el cual permite trabajar con el puerto paralelo con sistemas operativos Windows NT o Windows 2000. La librería INPOUT32.DLL es necesaria para que VB6 reconozca el puerto paralelo ya que contiene las instrucciones necesarias para el manejo del puerto. Es una librería de dominio público 61 (Archivo obtenido el día 1 de marzo de 2004 del sitio http://olmo.pntic.mec.es/~jmarti50/descarga/control.html). Otra librería necesaria para acceder al puerto paralelo en equipos con sistemas operativos Windows 98 y Windows 2000 es la librería DLPORTIO.DLL de dominio público (Archivo obtenido el día 1 de marzo de 2004 del sitio http://www.zackyfiles.info/nagra1/grabadores/soft.htm). El puerto paralelo envía información a través de sus pines hacia el exterior. De los 25 pines con que está formado el puerto paralelo, sólo 8 cumplen con la función de salida, los pines del 2 al 9. Estos pines emiten entre 3.5 y 5 voltios. Las instrucciones utilizadas para enviar la información al puerto paralelo fueron: Value = &H2 Se asigna el valor del dato del bit. DlPortWritePortUlong Val(&H378), Value Se asigna el número de puerto. Para activar los pines, se asignaron los valores de la tabla 5: Pin Valor 2 1 3 2 4 4 5 8 6 16 7 32 8 64 9 128 Tabla 5. Valores asignados a los pines del puerto paralelo Para este diseño sólo se utilizaron los pines del 2 al 5, ya que sólo son necesarias 4 señales: 2 para los movimientos de la antena y 2 para el cambio de frecuencias. El servidor funciona de la siguiente manera: Al momento de ejecutar la aplicación del servidor, automáticamente es activado, presentando un icono en la barra de tareas, como el de la figura 45. 62 Fig. 45. Icono del servidor en barra de tareas La forma puede ser restaurada con un doble click sobre el icono. El número de puerto que activa es el 10200, esto es para estandarizar y evitar problemas de conexión por proporcionar números de puertos diferentes al servidor y al cliente. De esta forma el servidor queda a la “escucha” de las solicitudes del cliente. Si por alguna razón la antena es movida manualmente, para volver a calibrarla sólo es necesario presionar el botón de “Calibrar” en la forma del servidor. Es recomendable que esté desconectado el servidor para evitar que un usuario intente realizar movimientos en ese instante. Esta opción lo que hace es solicitar los datos para inicializar las variables que almacenan los grados y los canales con los grados correspondientes de la antena y el canal del receptor en ese momento, de esta forma quedan almacenadas en el servidor y disponibles para futuros movimientos. Para indicar que el servidor está en espera de una conexión, es mostrado el mensaje "Esperando". Las imágenes de la figura 46 presentan el servidor en estado de espera y en estado desactivado. Fig. 46. Servidor desconectado y servidor en espera Al ejecutar el cliente, y establecer la conexión con el servidor, éste le envía los datos correspondientes del último movimiento de la antena y posición de canal, para que, a partir de ahí, el usuario pueda realizar los movimientos deseados. Al terminar la sesión, estos movimientos son almacenados en las variables GradosAct y CanalAct en el programa servidor para quedar disponibles para nuevos usuarios. 63 El cliente envía al servidor los datos correspondientes a la dirección IP de la PC en la cual se encuentra instalado el servidor, dicha dirección es 148.213.39.222; el número de puerto, mismo que se proporcionó en el servidor (10200); el usuario que se desea conectar, y la clave encriptada del usuario a conectarse. Si alguno de éstos datos no es correcto, el servidor no establecerá la conexión. Si los datos enviados por el cliente son correctos, la conexión quedará establecida y será mostrado el mensaje "Conectado". Este procedimiento de conexión se realiza por medio de programación de sockets. Cuando se establece la conexión, el cliente envía los datos de autenticación al servidor anteponiendo un código establecido expresamente para este sistema, que consiste en asignar un prefijo de tres caracteres a cada instrucción enviada por el servidor al cliente o viceversa, en este caso se utiliza el número 001 indicando que se trata de información tipo Usuario-Contraseña. El servidor reconoce el código y busca esos datos en la base de datos Registro.mdb, y si se encuentran registrados, acepta al usuario, de otra forma, cancela la conexión. Al momento de establecer la conexión, y verificar que el usuario ya ha sido registrado previamente, el servidor acepta al usuario y envía al cliente una lista de los satélites y posiciones almacenados en una base de datos llamada Satelites.mdb. Esta lista es guardada en una variable, separando cada uno de los registros por medio de comas. Dependiendo de la información enviada del cliente al servidor, el servidor puede indicarle al receptor satelital que movimientos realizar. El código para realizar los movimientos que le puede indicar el servidor al receptor satelital es: 002 y 003: Movimientos de este y oeste respectivamente. Significa que la antena debe moverse ya sea al este o al oeste, para realizar el barrido al cinturón de Clarke. 006 y 007: Cambio de frecuencias (canal arriba y canal abajo respectivamente). Significa que serán cambiados los números de canales del receptor; estos canales se encuentran entre el 1 y el 24. El cambio de polaridad horizontal y vertical no ha sido considerado debido a que se requiere del control remoto original del receptor satelital y no se cuenta con él. 64 Estas instrucciones son enviadas al receptor satelital a través del puerto paralelo. La interfaz entre el puerto paralelo y el receptor satelital se explica en el Capítulo II Estación Terrena, sección 2.2 Interfaz Electrónica. 3.2.2 Cliente El cliente es un programa sencillo que consiste en establecer la conexión a través de sockets con la aplicación servidor. Para establecer esta conexión se proporcionan los datos de dirección IP, puerto, nombre y clave de usuario, como lo muestra la figura 47. Fig. 47. Pantalla de acceso a control remoto. Si la dirección IP y el puerto, o el usuario y la clave no son correctos, la conexión no podrá ser establecida. Si los datos proporcionados han sido correctos, la conexión será establecida y el control remoto será activado. Si por algún motivo la conexión no es establecida inmediatamente, el cliente sólo esperará 30 segundos para su conexión, una vez llegado el límite, se activará nuevamente la ventana de autenticación. La clave del usuario es encriptada con una rutina en la aplicación del cliente antes de ser enviada al servidor para una mayor seguridad en el establecimiento de la conexión, esto se hace por medio de una función, cuyo código fuente es de dominio público (Archivo obtenido el día 19 de abril de 2004 del sitio http://www.lawebdelprogramador.com). 65 Cuando la información llega al servidor, éste se encarga de desencriptar la clave de manera inversa, y dejar el texto original escrito por el usuario, una vez teniendo la información, consulta en la base de datos para hacer la validación de entrada. Después de ser validada la información de autenticación, son mostrados los botones para la manipulación del control remoto. Los botones contenidos en el control remoto, son mostrados en la figura 48: Fig. 48 Control remoto Satélites: muestra una lista de los satélites que se encuentran capturados en la base de datos correspondiente. Ajuste manual: es posible mover la antena grado a grado a través de los botones marcados como “-” para movimientos hacia el Este y “+“ para movimientos hacia el Oeste. Otra opción para apuntar la antena parabólica hacia el satélite deseado, es proporcionar manualmente el número de grados que corresponden al satélite en la opción Posición satélite, una vez suministrado el dato, se presiona el botón Posición. Canales: existen dos opciones para seleccionar la frecuencia respectiva del satélite seleccionado. Una opción es seleccionar de la lista Canales el número del canal deseado. La otra opción es seleccionar manualmente el canal a través de los botones subir “+” y bajar “-“. 66 Como anteriormente se mencionó, existe un protocolo que consiste en enviar del servidor al cliente y viceversa, los datos correspondientes para que realice los adecuados cambios en la antena añadiendo un prefijo antes del dato correspondiente. Estos prefijos añadidos al dato son totalmente transparentes para el usuario, consisten de tres caracteres numéricos que corresponden a los establecidos en el servidor; así, cuando el servidor envía alguna información, el cliente inmediatamente detecta que instrucción es la que tiene que realizar; de igual forma, cuando el cliente envía alguna información al servidor, éste ya sabe a qué se refiere. Para la selección en la lista de satélites o en la lista de canales, el cliente sólo tiene que acceder a memoria, ya que esta información ya fue almacenada previamente al momento de la conexión. De esta forma tiene la información disponible para cuando el usuario haga referencia a algún dato de la lista. Una vez seleccionado el satélite o el canal deseado, el cliente envía al servidor la posición del satélite o el número de canal y éste se encarga de mandar la instrucción al receptor satelital por medio de un circuito electrónico y así, realizar el movimiento correspondiente. Las demás instrucciones sólo envían el movimiento deseado y el servidor se encarga de informárselo al receptor. El mayor trabajo de este sistema cliente - servidor lo realiza la parte del servidor, ya que el cliente sólo se limita a enviar las instrucciones más el prefijo correspondiente. Este módulo es ejecutado por el usuario ingresando a la página Web que será descrita más adelante. 3.2.3 Cálculo de ángulos de apuntamiento de satélites. El sistema para el cálculo de ángulos de apuntamiento de satélites ha sido diseñado en VB6, para facilitar al usuario los cálculos de elevación y azimut para apuntar una antena hacia el satélite correspondiente. Al igual que el módulo de Cliente, este módulo puede ser ejecutado en la página Web descrita más adelante. Los datos a ingresar en el sistema son los de la longitud y la latitud de la estación terrena y la longitud del satélite geoestacionario, con estos datos se pueden obtener los ángulos de elevación y azimut para posicionar la antena. Una vez ingresados los datos, se pulsa el 67 botón calcular y los resultados de los ángulos son presentados en los espacios correspondientes. La imagen 49 muestra la pantalla del sistema para los cálculos de elevación y azimut. Fig. 49. Cálculo de ángulos azimut y elevación. Cabe destacar, que los movimientos que realiza la antena de este laboratorio no son ni de elevación ni de azimut, es un movimiento extra para realizar los barridos por el ecuador de este a oeste, ya que el sistema con el que se cuenta tiene solamente un brazo motor que realiza estos movimientos; además, es utilizado para la localización de múltiples satélites, es decir, no está fijo a un satélite permanentemente. Para la verificación del programa se hizo una comparación con el programa Look Angles Calculator de la empresa PanamSat (R. Marentes, PanamSat. Comunicación personal, 26 de mayo de 2004) y los resultados fueron satisfactorios. Es necesario aclarar que el programa de dicha empresa sólo hace cálculos para los satélites a su cargo, y el programa aquí presentado, es para cálculos de satélites generales. 3.2.4 Servidor de Transmisión de Video Para la transmisión de la señal, fue necesaria la instalación de la capturadora de vídeo y de la cámara Web en la PC IBM instalada como servidor y en la cual también se instaló el software de servidor del control remoto, así como el software Windows Media Encoder 9. 68 Windows Media Encoder es una herramienta de producción para la transmisión de broadcast y multicast de audio y video en tiempo real, transmite video en streaming con formato RM (Real Media). Para las transmisiones de las señales de la cámara Web y de la capturadora de vídeo fue necesario tener dos sesiones de Windows Media Encoder, una para cada dispositivo. Las configuraciones para cada sesión se indican en la tabla 6: Sesión 1 Sesión 2 Video Capturadora de video Cámara Web Audio Audio digital SoundMax Ninguno Puerto http 8080 1054 Método de Broadcast El servidor inicia la conexión El servidor inicia la conexión Opciones de codificación Video calidad de DVD (2137 Kbps) Vídeo de bajo ancho de banda (29 Kbps) Tabla 6. Configuración de dispositivos en Windows Media Encoder. Los puertos http utilizados son asignados automáticamente por el Windows Media Encoder al iniciar la sesión por primera vez. Se seleccionó Video calidad de DVD (2137 Kbps) para la señal del satélite para que tuviera una mejor resolución al momento de ser transmitida por la red. La configuración del vídeo para la cámara Web fue más bajo ya que sólo mostrará los movimientos de la antena y no es necesario que utilice más ancho de banda. Una vez teniendo las configuraciones correspondientes a cada dispositivo, se inició la transmisión de la señal. La figura 50 muestra en el cuadro izquierdo la señal recibida por la capturadora de video, y en el cuadro derecho, la señal que está transmitiendo. La columna izquierda indica la transmisión del audio y la barra inferior derecha, indica que hay una transmisión. 69 Fig. 50. Señales de entrada y salida de video capturado del satélite Intelsat Américas 6, canal 9 PBS X, así como gráfica de transmisión de sonido. La figura 51 muestra el monitoreo realizado a la antena satelital a través de la cámara Web. Al igual que la imagen anterior, el cuadro izquierdo muestra la señal captada por la cámara, y el cuadro derecho, la señal que está transmitiendo. Fig. 51. Transmisión de la imagen captada por la cámara Web y la imagen transmitida. 70 3.2.5 Página Web Una de las características importantes del Laboratorio de Recepción Satelital es su transmisión por Internet. Para esto, se desarrolló una página Web en DreamWeaver MX, que contiene información referente a satélites, como son principios básicos, historia, orientación satelital, instalación de la estación terrena, programa para cálculos de azimut y elevación, enlace a otros sitios de importancia relacionados al tema, y la opción en la cual se pueden observar los movimientos de la antena, así como la señal que llega desde el satélite; además, es en donde se pueden controlar los canales y los movimientos de la antena para realizar los barridos en la línea del ecuador. Al instalar el servidor de Windows Media Encoder, y tratar de habilitar el Administrador de Servicio de Internet para configurar el servidor Web, se presentó un conflicto en los puertos, lo que generó error al transmitir el multicast, por tal razón, se optó por la instalación el Servidor Apache HTTP versión 2.0.49. El menú de la página Web es presentado en la figura 52. Fig. 52. Menú del Laboratorio de Recepción Satelital La opción Inicio enlaza a la página de inicio del laboratorio, cuya pantalla es mostrada en la figura 53. Fig. 53. Página de inicio del Laboratorio de Recepción Satelital 71 El menú Información muestra varias opciones relacionadas con los principios básicos de los satélites. El menú es mostrado en la figura 54. Fig. 54. Menú información Estas opciones enlazan a las páginas en las cuales se explican los conceptos relacionados a los satélites artificiales de comunicaciones, los requisitos necesarios para la orientación de una antena satelital, los componentes de una estación terrena y la historia satelital, respectivamente. La opción Sistema enlaza a la página en la cual se puede observar la señal transmitida por el satélite, los movimientos de la antena en tiempo real y el control remoto para realizar dichos movimientos. Para la transmisión de las imágenes fue necesario incluir un parámetro con el URL de la Transmisión de Media Encoder en el código html de la página, el cual indica la dirección IP del Servidor, el número de puerto a través del cual sale la señal de video y el nombre del archivo multicast a transmitir. Para la señal del satélite el URL es: http://148.213.39.222:8080/video para el monitoreo de la antena satelital es: http://148.213.39.222:1054/camara. Ambas configuraciones son de acuerdo a las sugeridas por Windows Media. El resultado fue satisfactorio para ambos casos. La figura 55, muestra la pantalla de la página Sistema, la imagen izquierda despliega la señal transmitida por el satélite seleccionado, teniendo un retardo promedio de 12 segundos debido a los delays de la red de la Universidad. La imagen derecha, despliega la imagen de los movimientos de la antena satelital en tiempo real, con el mismo retardo de la otra imagen. El vínculo Control Remoto, ejecuta el sistema cliente para el control de los movimientos de la antena parabólica y el cambio de los canales en el receptor satelital descrito en este mismo capítulo en la sección 3.2.2 Cliente, el usuario puede ejecutar directamente la aplicación, o descargarla en su ordenador para futuros usos. 72 Fig. 55. Página Sistema del Laboratorio de Recepción Satelital En el menú Cálculos (figura 56) es ejecutado el sistema en el cual se realizan los cálculos para los ángulos azimut y elevación. Fig. 56. Menú Cálculos Otros Sitios enlaza a una página en la cual se encuentran las direcciones Web de páginas importantes relacionadas con el tema. Para una explicación de cómo utilizar el Control Remoto, el menú Ayuda ofrece tal opción, así como información referente al presente trabajo. La figura 57, muestra las opciones del menú Ayuda. Fig. 57. Menú Ayuda 73 3.3 Integración de módulos Una vez creados los 5 módulos que forman el software del Laboratorio de Recepción Satelital, se procedió a su integración. Para esto, fue necesario crear archivos ejecutables de las aplicaciones creadas en VB6, para que éstos puedan ser generados fuera del entorno de VB6. Ya teniendo los archivos ejecutables, se anexaron a la página Web a través de hipervínculos por medio del software DreamWeaver MX. En la PC IBM se instalaron el programa Servidor diseñado en VB6, el transmisor de video Windows Media Encoder y la página Web. Para los clientes sólo es necesario contar con Windows Media Player 9 o mayor e Internet Explorer 6 o mayor. 3.4 Prueba y Resultados de Transmisión Para verificar que la transmisión del video realmente se estuviera realizando, se accedió a la dirección http://148.213.39.222/, la cual despliega el sitio Web del Laboratorio de Recepción Satelital, por medio de varias computadoras conectadas a la red de la universidad. Las estadísticas de los equipos conectados fueron visualizadas en el software Windows Media Encoder. Las direcciones IP que se conectaron son presentadas en las imágenes de la figura 58. 74 Fig. 58. Listas de equipos conectados a la página del laboratorio. Los comentarios sobre la página, su contenido y las imágenes fueron favorables. Estos comentarios fueron recibidos por medio del software MSN Messenger, desde los campus Colima, Coquimatlán y Villa de Álvarez. Se presentó la limitante de no poder acceder a la página Web desde el exterior de la Universidad de Colima debido a la seguridad que la Dirección General de Servicios Telemáticos tiene configurada en el Firewall con relación a las direcciones públicas de la Facultad de Telemática, y su uso para la implementación de servidores públicos internos, los cuales deberán ser previamente autorizados para permitir el acceso de usuarios externos. 75 Capítulo 4 Materiales Para la elaboración del Laboratorio de Recepción Satelital fue necesario utilizar varios materiales, tanto de software como de hardware, los cuales son listados a continuación. 4.1 Estación Terrena Para la instalación de la estación terrena fue necesario utilizar: - Antena • Plato parabólico de malla de Foco Central con un diámetro de 3 m. Fig. 59. Foto del plato parabólico (SRT, 2003). - Estructura de soporte: • La base de la antena está formada por un soporte de elevación que, además, permite tener un movimiento del plato hacia ambos lados (azimut). • Un mástil de fijación. • Un brazo motor. - LNB California Amplifier • Frecuencia de bajada 3.7 – 4.2 GHz. Fig. 60. Foto de LNB banda C 76 • Frecuencia de subida 950 – 1450 MHz • Ganancia 65 dB • Ruido 30k - Polarrotor Chaparral - Receptor satelital Uniden modelo UST-4400 Super. Fig. 61. Foto del polarrotor Fig. 62. Receptor satelital Las especificaciones técnicas se pueden consultar en el manual de usuario del equipo, mencionado en las referencias bibliográficas (Uniden). Además del equipo de la antena y del receptor satelital, también se utilizó una computadora de escritorio que realizó las funciones de Servidor: - PC IBM NetVista • Pentium 4 1.60 GHz • Disco Duro de 40GB 7200 RPM • Memoria de 384 MB • CD-ROM 48x • Video nVidia Vanta 16MB características: • Resoluciones soportadas - 640 x 480, 16M colores (60, 72, 75, 85 Hz) - 800 x 600, 16M colores (60, 72, 75, 85 Hz) - 1024 x 768, 16M colores (60, 70, 75, 85 Hz) -1152 x 864, 16M colores (60, 70, 75, 85 Hz) -1280 x 1024, 16M colors (60, 75, 85 Hz) -1600 x 1200, 16M colors (60, 65, 70, 75, 80, 85 Hz) Fig. 63. Foto: http://www.ibm.com/mx/ 77 • puertos externos - Cuatro USB (2 en el frente, dos en la parte posterior) - Un Ethernet RJ-45 - Dos seriales 9-pin - Un paralelo (EPP, ECP), IEEE 1284 - Puertos de teclado y ratón - Entrada de audio, salida de audio, entrada de micrófono • Red - Tarjeta Intel 10/100 ethernet - 10BaseT, 100BaseTX - Full duplex - Puerto RJ-45 - Wake On LAN support - Sistema operativo Windows 2000 Profesional Otras herramientas necesarias para montar la estación terrena fueron: - Pinzas pericas. Para ajuste de tornillos. - Brújula. Para la orientación de plato parabólico. - Nivel. Para la orientación de plato parabólico. - Transportador. Para la orientación de plato parabólico. - 10 m. de cable dúplex 2 X 18 para conexión del motor del actuador. Monitoreo de Antena y Recepción de Señal Satelital Los dispositivos utilizados para la transmisión del video capturado de las señales del satélite y del vídeo del monitoreo de la antena, fueron: - Capturadora de video KWORLD, Modelo Mpeg TV Station / USB KWORLD USB TV BOX • USB Externo • Conectores • RCA para video compuesto Fig. 64. Foto: http://www.pcenlinea.com/mp/19762.html 78 • Tipo minidin de S-Video • Audio In • Audio Out • Coaxial para antena de TV • RCA para antena de radio FM • Requerimientos • Puertos USB • Pentium III 700 Mhz o mayor • 128 MB en RAM • 10 MB libres en disco duro • Tarjeta de sonido • Bocinas • Micrófono - Cámara Web PC-CHIPS, modelo XEYE • Puerto USB Rev1.0, Rev 1.1 • Color CMOS con 100K pixeles • Max. Resolución: 352(h) x 288(w) • Frame Rate: 30 frames/sec en CIF (352 x 288) • Hasta 16.8 Millones color verdadero (24-bit) • Soporta datos en formatos BMP, AVI y controladores de dispositivos interface TWAIN • Hardware Snapshot • Requerimientos: • PC con procesador Pentium MMX CPU 200 MHz o más • Un Puerto disponible USB • Sistema operativo: Windows 98/98SE/ME/2000/XP • RAM 32 MB • Espacio libre en disco duro 12MB • CD-ROM para la instalación de los controladores Fig. 65. Foto: http://www.pcchipsusa.com/prod-xeye.asp 79 El equipo en el que se realizó la mayor parte de las pruebas para el Cliente fue una computadora portátil con las siguientes características: - Laptop Compaq Presario 1711LA • Pentium III 1000 MHz • Disco duro • Memoria RAM 256 MB • CD-ROM DVD 48x • Unidad de disquete 3.5” • Puertos - Un Ethernet RJ45 Fig. 66. Imagen tomada de manuales de instalación Compaq Presario - Un MODEM RJ11 - Dos USB - Un puerto S-Video salida - Un Paralelo - Audífonos - Micrófono • Sistema operativo Windows 2000 Profesional 4.2 Interfaz Electrónica Los materiales utilizados para la interfaz electrónica son: - Fuente de poder: • 1 Transformador 110V a 24V con derivación central de 5A • 4 Diodos de 5A • 1 Capacitor electrolitio 50V a 4700 µ f • 4 Diodos de .7V • Fusibles de 6A 80 - Interfaz Actuador: • 4 Relevadores con control a 5V para 110V • 2 Capacitores de 0.1 µ f • 10 Resistencias de 330 Ω • 2 Resistencias de 1 k • 6 Transistores BC548 NPN • 1 Circuito integrado 78L05 • 1 Circuito integrado 78L24 • 2 74LS08 • 1 74LS04 • 1 CD4066BE • 1 Transistor 2N3055 • 4 Optoaisladores 4N27 • Cable duplex 2 X 18 • Conectores DB9 H y M • Conectores DB25 M • Clavijas H y M 4.3 Software El software utilizado para el diseño del Laboratorio de Recepción Satelital fue: - Para la computadora que hizo las funciones de Servidor: • Sistema Operativo Windows 2000 Profesional • Controladores de cámara Web PC-CHIPS XEYE • Visual Basic 6, Edición Empresarial • Macromedia DreamWeaver MX, Edición Educativa • Windows Media Encoder 9 Series • Reproductor Windows Media, versión 9 • Servidor Apache HTTP 2.0.49 • Internet Explorer, versión 6 • Microsoft Access 2000 81 - Para los equipos que hicieron la parte de Cliente: • Sistemas operativos: Windows 98/2000/XP • Reproductor Windows Media, versión 9 • Internet Explorer, versión 6 y superiores. 4.4 Costos de Material El costo total aproximado de equipo adicional para la elaboración del laboratorio fue de $1820.00 (Mil ochocientos veinte pesos M.N.). En la tabla 7 se muestra el desglose por elemento: Artículo Precio M.N. Webcam $250.00 Capturadora de vídeo $990.00 Extensión de cable USB $80.00 Circuito electrónico (considerando todos los elementos) Tabla 7. Precio por artículo $500.00 82 Capítulo 5 Implementación y Montaje Una vez teniendo todos los elementos de hardware y software necesarios para el Laboratorio de Recepción Satelital, se procedió a su implementación. El circuito electrónico que funge como interfaz electrónica entre el brazo actuador de la antena satelital y la PC es mostrado en las figuras 67 y 68. Fig. 67. Imagen de ángulo superior del circuito electrónico. 83 Fig. 68. Imagen de ángulo lateral del circuito electrónico. 5.1 Configuraciones de Cables Las configuraciones de los cables para realizar las conexiones entre el circuito electrónico, el receptor satelital y el puerto paralelo de la PC quedaron de acuerdo a las figuras 69 y 70. Datos Canales Up Down J1 Up Down Datos Antena Fig. 69. Conector DB25 procedente del puerto paralelo. 84 J2 Down Up Fig. 70. Conector DB9 procedente de los controles de canales del receptor satelital. 5.2 Instalación de la interfaz electrónica Para la instalación de la Interfaz electrónica fueron necesario los códigos mostrados en las tablas 8, 9 y 10: Cable de Actuador Interfaz Giro Negro Xa Sentido horario Rojo Xb Sentido contrario Tabla 8. Código de cable de actuador. DB25 Datos de Puerto Paralelo Antena Canal No. Pin Azul UP 1 Azul / Blanco Down 2 Naranja / Blanco UP 3 Naranja Down 4 Tabla 9. Código de conector DB25 M. DB9 Datos de Receptor Satelital No. Pin Verde UP 1 Naranja Down 2 Azul GND 9 Tabla 10. Código conectores DB9 (H y M). 85 El diseño final del circuito electrónico quedó formado por cuatro conexiones: • Conexión al puerto paralelo de la PC por medio de conector DB25. • Conexión al receptor satelital por medio de conectores DB9 M y H. • Cordón de corriente: 120V. • Conexión con cable del motor del actuador. La figura 71 muestra un diagrama de bloques para la interfaz electrónica: Puerto Paralelo PC AC Interfaz Electrónica Actuador Receptor Satelital Fig. 71. Diagrama de bloques de interfaz electrónica 5.3 Conexión de capturadora de video y cámara Web Una parte importante para la realización del Laboratorio de Recepción Satelital, fue la necesidad de la instalación de una capturadora de vídeo y de una cámara Web, con estos dos dispositivos, es posible capturar la señal del satélite y monitorear los movimientos de la antena. Después de un análisis a las diferentes tarjetas capturadoras del mercado, se optó por la adquisición de una capturadora KWORLD modelo KW-TVEXT221R, debido a que cuenta con puerto USB, lo que permite su uso en diferentes equipos de cómputo, no limitándola solamente a una PC, como sucedería con una tarjeta PCI, además es de bajo costo y sencilla de manejar. Las características son presentadas en el Capítulo IV Materiales, sección 4.1 Estación Terrena. 86 Para la cámara Web, la cual permite el monitoreo de la antena satelital en tiempo real, al igual que en el caso de la capturadora de video, se hizo una selección de cámaras Web y se optó por una PC CHIPS modelo Xeye PC Camera, ya que dicha cámara es pequeña, liviana, con buena resolución y un precio accesible, sus características se presentan en el Capítulo IV Materiales, sección 4.1 Estación Terrena. Ya teniendo formada la estación terrena, el siguiente paso fue la conexión del receptor satelital a la capturadora de vídeo. La conexión se realizó mediante un cable coaxial desde el conector TV OUT del receptor satelital, hacia el conector CATV de la capturadora de vídeo. La conexión es mostrada en la figura 72 (Uniden). SVHS-IN OUT IN AV-IN FM CATV TV TV OUT CAUTI ! Fig. 72. Conexión entre capturadora de video y receptor satelital. Las conexiones restantes de la capturadora de video y de la cámara Web se muestran en la figura 73, y fueron: • Conexión del SVHS-IN de la capturadora de video al puerto USB de la PC utilizada como servidor de transmisión. • Conexión del cable de audio de line-in de la tarjeta de sonido del servidor de transmisión al AUD-OUT de la capturadora de video. • Conexión de cable USB de la cámara de video al puerto USB de la computadora. 87 SVHS-IN Webcam IBM Capturadora USB USB PC Fig. 73. Conexiones de webcam y capturadora de video a equipo servidor. Quedando finalmente la instalación de acuerdo al diagrama de la figura 74. Reflector Foco central Web- Captucam radora Sensor Alimentador Base Polarrotor H/V RF LNB Amplificador Actuador Convertidor IF Receptor USB Paralelo Ctrl. de motor Interfaz PC DC 24V Interfaz PC Interfaz Electrónica Fig. 74. Diagrama de bloques del laboratorio de recepción satelital. • Brazo motor a circuito electrónico. • Polarrotor a receptor satelital • LNB a receptor satelital • Receptor satelital a circuito electrónico • Circuito electrónico a puerto paralelo de PC IBM • Capturadora de video a PC IBM • Cámara Web a PC IBM USB PC 88 5.4 Implementación de software El software quedó instalado en la PC IBM NetVista, a la cual se conectó el circuito electrónico a través del puerto paralelo. La webcam fue colocada en la parte exterior del Laboratorio de Sistemas de Información del edificio de posgrado de la Facultad de Telemática, dejándola enfocada hacia la antena satelital para poder monitorear los movimientos. Se conectó por medio de una extensión USB de tres metros a uno de los puertos USB de la PC. Para continuar con la implementación se realizó el apuntamiento de la antena, según los ajustes mencionados en el Capítulo 2 Estación Terrena, 2.1.2 Instalación de la Antena Satelital. Teniendo el ángulo de apuntamiento debido, se continuó con la calibración de la antena satelital, este se hizo girando el plato satelital hacia ambos lados para localizar los puntos extremos y dar los parámetros al sistema para evitar que el brazo de la antena se obstruya y provoque daños en el motor. Una vez teniendo estos datos, se guardaron en el sistema y se continuó con la inicialización del sistema por medio del botón “calibrar” del servidor. Dejando las variables almacenadas en el sistema para que el usuario lo pueda manipular. Terminadas estas acciones, finalmente se ejecutó el software del servidor y se dejó a la “escucha” de las solicitudes proporcionadas por el cliente. 5.5 Pruebas y Resultados Finales Para comprobar el correcto funcionamiento de todo el equipo y el software en conjunto, se manipuló la antena por medio del software del cliente de manera local. Se localizaron satélites centrales debido a que su señal llega con mayor intensidad y se tomaron como referencia. A partir de ahí se inicializaron las variables correspondientes en el sistema de servidor, proporcionando los grados y el canal inicial de la antena y el receptor respectivamente, como se indica en el capítulo 3 Software 89 de Control y Transmisión, sección 3.2.1 Servidor. Una vez localizados los satélites, los ajustes se hicieron a prueba y error debido a que el motor que usa la antena parabólica es un motor DC. Una vez realizadas estas pruebas y habiendo verificado el correcto funcionamiento de manera local, se realizaron pruebas de manera remota, las cuales también resultaron exitosas. Es necesario mencionar que el equipo en el cual se tiene instalado el software para el movimiento de la antena satelital y la recepción de la señal del satélite, cuyas características son señaladas en el Capítulo 4 Materiales, sección 4.1 Estación Terrena, en conjunto con el error intrínseco mecánico del brazo, ocasionado por la carga mecánica de peso, la cual varia el esfuerzo necesario en el motor serie de acuerdo al sentido de desplazamiento del plato (ascendente ó descendente), generan un error de apuntamiento de aproximadamente un grado en la selección de satélites. Una buena alternativa, sería el implementar un motor de pasos, sin embargo, esto resultaría costoso y uno de los objetivos del proyecto es la optimización de equipo. Para resolver este problema, el sistema permite realizar un ajuste fino de la recepción, mediante el cliente del sistema, a través de la interfase de control, con el cual el usuario puede corregir el error de apuntamiento; en algunos casos, este error puede variar, si se le agregan factores externos que afecten el movimiento del plato parabólico, como lo son viento ó lluvia. 90 Conclusiones y Futuros Trabajos Como se mencionó en los capítulos anteriores, con el Laboratorio de Recepción Satelital se ha pretendido ayudar a los alumnos, que cursan materias relacionadas con el tema, a conocer las diferentes tecnologías satelitales, facilitando las prácticas relacionadas a la recepción de señales satelitales, tanto a ellos como a los propios maestros que las imparten, de una manera económica y práctica, utilizando los recursos existentes en la Facultad de Telemática de la Universidad de Colima para optimizar dichos recursos sin necesidad de adquirir nuevos. En otro caso se hubiera tenido que desarrollar un sistema completo que habría tenido que adquirir la Universidad y lo que se está buscando es una solución para que cualquier institución sin necesidad de adquirir un equipo lo pueda implementar, simplemente desarrollando un software y utilizando el equipo con el que cuente. Surgió la necesidad de diseñar e implementar un circuito electrónico extra para el movimiento del actuador satelital, esto debido a limitaciones técnicas no previstas presentadas en el receptor satelital, ya que, como se mencionó, el objetivo siempre fue adquirir los menos recursos posibles y utilizar los recursos existentes. El diseño fue realizado de una manera económica y práctica para su funcionamiento y mantenimiento. Dicho circuito no ha sido un gasto, sino una inversión, de manera que, si se llegara a adquirir un nuevo equipo de recepción satelital, podrá seguir siendo utilizado, ya que es independiente del receptor satelital. Para obtener un control más exacto sobre el motor del actuador, podría cambiarse el actual motor DC por un motor de pasos, sin embargo, lo que se pretende es optimizar recursos utilizando el equipo con que se cuenta, y la adquisición de un motor de pasos resultaría costosa, pero para un futuro sería adecuada su instalación. Originalmente se pretendía controlar el receptor satelital a través de señales infrarrojas, sin embargo, por razón de no contar con el control remoto del receptor satelital, ya que adquirirlo resultaba costoso, esto no pudo llevase a cabo. El contar con el control remoto permitiría acceder a las configuraciones de IR del receptor satelital y poder controlar los menús, los botones y el cambio de 91 polarización en el receptor satelital. Si se adquiere un equipo con control remoto IR, estás modificaciones pueden realizarse. El objetivo principal y los objetivos generales han sido cumplidos satisfactoriamente, ya que el sistema es capaz de controlar el brazo motor de la antena satelital de manera remota, a través de una interfaz electrónica basada en relevadores, controlando los movimientos de este a oeste por medio de pulsos enviados por el puerto paralelo de la PC. Los cambios de frecuencia también son controlados de manera remota por el mismo sistema de cliente. La transmisión del vídeo y el audio ha resultado satisfactoria, utilizando un software libre como es el Windows Media Encoder. El servidor Apache HTTP instalado también es una herramienta libre por lo que su adquisición no ha resultado un gasto, cumpliendo con el fin de optimizar recursos. El contenido del sitio Web es referente a satélites, sus inicios, principios, estaciones terrenas, además, contiene enlaces a sitios en los que los estudiantes pueden encontrar más información y estar en contacto con las nuevas tecnologías satelitales. Este sistema aún puede tener un mayor crecimiento, puede ser adaptado el control del brazo motor y del receptor satelital a través de señales IR o por medio de RF. En cuanto a seguridad, en este caso es a través del mismo VB6 por medio de encriptación, como se mencionó en el Capítulo 3 Software de Control y Transmisión, sin embargo, si se desea una mayor seguridad, se puede hacer a través de servidores con mecanismo de seguridad Secure Sockets Layer (SSL), los cuales ofrecen servicios tales como: · Autenticación del servidor · Autenticación del cliente · Integridad de los datos transferidos · Confidencialidad de la información transmitida por Internet Por el momento la página del laboratorio no puede ser vista desde el exterior de la Universidad debido a la configuración de seguridad del firewall, este inconveniente puede ser resuelto liberando la dirección pública en la cual ha sido instalado el servidor Web, o bien, desarrollando una herramienta para lograr la transmisión en Internet a través del firewall. 92 Además, con un equipo adecuado puede ser posible la captura de señales satelitales codificadas de canales educativos, tales como las transmisiones de Edusat, u otras frecuencias como las videoconferencias del ITESM, contando, claro está, con convenios con estas empresas. Al tener el control de manera remota de la antena satelital y las frecuencias recibidas, empresas con sistemas satelitales tales como las empresas noticiosas, de televisión por cable o de radio, puede ser una buena opción, en donde desde un sólo lugar puedan ser controladas sin tener que acudir al lugar físicamente, ahorrando con esto tiempo y dinero. Este sistema puede ser base para nuevos proyectos, tales como realizar una red de antenas y poder transmitir las señales a otros lugares que no estén dentro de la cobertura de los satélites. 93 Bibliografía Barnes & Nombles, Sistemas, Ciencia y Tecnología en el Web. Recuperado el 15 de septiembre de 2003, de www.geocities.com/CapeCanaveral/3241/historis.htm. Bermejo, B., La Formación Vía Satélite Ante las Demandas de la Formación Ocupacional. Recuperado el 15 de septiembre de 2003, de http://www.sav.us.es/pixelbit/articulos/n3/n3art/art32.htm. Bluck, J., Estudiantes de Escuelas Secundarias en los Estados Unidos Podrán Controlar un Telescopio en Chile por el “INTERNET”. NASA News. Recuperado el 17 de febrero de 2004, de http://learn.arc.nasa.gov/events/chile/ Calleja, J. L., Conceptos Sobre Antenas Parabólicas. Recuperado el 13 de enero de 2004 de http://antena.iespana.es/antena/teoriaweb/conceptos%20de%20parabolica%201.html#m41 [2004, 13 de Enero]. COFETEL, Boletín 27/2000. Recuperado el 15 de septiembre de 2003 de http://www.cofetel.gob.mx/html/1_cft/bol2000/ago2000/bol27_ago.htm. EDUSAT, Sistemas de Comunicación Satelital Programa del Nuevo Modelo de Educación Desescolarizada. Recuperado el 22 de octubre de 2003 de http://www.edusat.edu.co/somos/sistemas.html [2003, 22 de octubre]. Falasco, A., Primeros Satélites de Comunicaciones. Recuperado el 16 de septiembre de 2003 de http://www.ceia.uns.edu.ar/editor/PrimerosSatelites.htm16 de septiembre]. García, E., Experimentar con Satélites. Recuperado el 2 http://www.mundofree.com/ea3atl/coneix/satelgeo/satelgeo.htm. de octubre de 2003 de 94 Guerrero, L., Juárez, I., & Valera, A., Morelos I y II, Universidad de la Américas Puebla. Recuperado el 15 de septiembre de 2003 de http://mail.udlap.mx/~lgojeda/telecom3/satmex/sistmorelos.htm15 de septiembre]. Ha, T. T. (1990). Digital Satellite Comunications ( Segunda Edición). Malaysia: McGraw-Hill. Hartshorn, D., Global VSAT Forum. Londres, Inglaterra: Global VSAT Forum. Recuperado el 3 de marzo de 2004 de http://www.gvf.org/vsat_industry/downloads/gvf_documentS.doc Hecl, J., Cronología Espacial. Recuperado el 2 de septiembre de 2003 de http://personales.com/argentina/gualeguaychu/astronautica/index.htm2 de septiembre]. Hewitt, R., TSReader - Analyze, Decode and Record MPEG-2 Transport Streams. Recuperado el 7 de marzo de 2004 de http://coolstf.com/mpeg/. INEGI (Cartographer). (1999). Colima E13B44 INEGI. (2000). Marco Geoestadístico. Recuperado el 21 de abril de 2004 de http://mapserver.inegi.gob.mx/geografia/espanol/datosgeogra/basicos/estados/col_geo.cfm. Martín, L. M., Antenas Parabólicas. REEA (Revista de Electricidad, Electrónica y Automática). Recuperado el 17 de diciembre de 2003 de http://olmo.pntic.mec.es/~jmarti50/parabolicas/paraboli.htm Martín, M., La Universidad Virtual del ITESM: hacia una transformación de la educación superior. Revista Electrónica, Universidad de Salamanca. Recuperado el 20 de abril de 2004 de http://www3.usal.es/~teoriaeducacion/rev_numero_01/articulo5.html Neri Vela, R. (2003). Comunicaciones por Satélite. México: Thomson. PUCP. (2003). Comunicación por Satélite, Ingeniería Electrónica. Recuperado el 7 de septiembre de 2003 de http://alek.pucp.edu.pe/Acom/sate.htm15 de septiembre]. 95 Ríos, H., et. al (2003). Laboratorios Remotos: Una Realidad para la Educación. Artículo presentado en Los Entornos Virtuales en la Educación Superior: Calidad, Acreditación, Experiencias y Retos, Manizales, Colombia. Recuperado el 25 de enero de 2004 de http://eadcna.cuao.edu.co/doc_cna/ponencias_Guerrero/3_10.pdf Roldán, A. Instalación de Antenas Parabólicas, Recuperado el 13 de noviembre de 2003 de http://www.uhu.es/andres.roldan/asignatu/tv2/material/antenas.htm. Rosado, C. (1999). Comunicaciones por Satélite ( Primera Edición). México: Limusa. Satmex, S. A. de C. V. (2004a) Satmex ultima detalles para el lanzamiento del Satmex 6. Comunicado de Prensa. Recuperado el 16 de enero de 2004 de www.satmex.com/archivos/espanol/Satmex%206.pdf. Satmex, S. A. de C. V. (2003) Flota Satelital. Recuperado el 2 de octubre de 2003 de http://www.satmex.com.mx/flota/satmex5.php Satmex, S. A. de C. V. (2004b) Flota Satelital. Recuperado el 2 de junio de 2004 de http://www.satmex.com.mx/flota/satmex6.php SCT. (1ª. Quincena de Octubre de 1987). Funciones del Sistema de Satélites Morelos I y II. Boletín Interno de Noticias, 19, 6. Servín, M. Rezago tecnológico y dependencia en telecomunicaciones. La Jornada. Recuperado el 5 de octubre de 2003 de http://www.jornada.unam.mx/2000/dic00/001226/cien-reto.html SRT. Antenna Assembly Instructions. Recuperado del 30 de marzo de 2004 de http://web.haystack.mit.edu/SRT/Antenna.PDF Stern, D. From Stargazers to Starships, Recuperado el 15 de septiembre de 2003 de http://www-istp.gsfc.nasa.gov/stargaze/Mspacfly.htm Telecomm. Sistema Satelital Mexicano, Recuperado el 10 de septiembre de 2003 de http://www.telecomm.net.mx/corporativo/historia_satelital.htm 96 Telemática. Internet por Satélite sobre DVB-RCS (Primera Parte). Telemática, Revista de las Tecnologías de la Información y las Comunicaciones, Año II. No.35. Recuperado el 5 de marzo de 2004 de http://www.cujae.edu.cu/revistas/telematica/anteriores2004.htm Tomasi, W. (1996). Comunicaciones por Satélite ( Segunda Edición). México: Prentice Hall. UIT. (2000). Informe a la Plenaria sobre el Desarrollo de Redes Inalámbricas ( 35 (Rev.1)-S). Sofía, Bulgaria: Unión Internacional de Telecomunicaciones. Uniden. UST-4400 Super Operating Guide. Valle, R. El uso del Satélite en la Educación Universitaria. Pixel Bit, Revista de Medios y Educación. Recuperada el 25 de mayo de 2004 de http://www.sav.us.es/pixelbit/articulos/n8/n8art/art82.htm Viayra, M. Construyen microsatélite con sistema inteligente, único en AL. Recuperado el 2 de junio de 2004 de http://www.cronica.com.mx/nota.php?idc=126471 [2004, 25 de mayo]. Yuste, J. Negocio espacial, ¿inseguro?. Recuperado http://www.teleformula.com.mx/tf2001.asp?ID2=21548. el 4 de junio de 2004 de 97 Glosario AC Corriente alterna. Actuadores Los actuadores son dispositivos capaces de generar una fuerza a partir de líquidos, de energía eléctrica y gaseosa. El actuador recibe la orden de un regulador o controlador y da una salida necesaria para activar a un elemento final de control. Altitud Es la distancia entre el satélite y el punto de la tierra directamente debajo de él. Apogeo El punto de la órbita de un satélite más lejos del centro de la tierra. Banda base Transmisión sin modulación. Banda C Banda del espectro electromagnético utilizada por enlaces de microondas en comunicaciones satelitales en el orden de 6 gigahertz en uplink y 4 Ghz en downlink en satélites geoestacionarios o enlaces terrestres. Banda KA Banda del espectro electromagnético utilizada por enlaces de microondas en comunicaciones satelitales en el orden de 14 gigahertz en uplink y 11 Ghz en downlink en satélites geoestacionarios o enlaces terrestres. Banda KU Banda del espectro electromagnético utilizada por enlaces de microondas en comunicaciones satelitales en el orden de 30 gigahertz en uplink y 20 Ghz en downlink en satélites geoestacionarios o enlaces terrestres. Banda L Rango de frecuencias ubicado entre 1 y 2 GHz. Se emplea para comunicaciones móviles por satélite. BPF Filtro pasa banda. 98 Broadcast Sistema de entrega de paquetes en el que una copia de un paquete dado se envía a todos los hosts conectados a la red. Brújula Instrumento constituido por una aguja magnética que se orienta señalando la dirección del polo norte magnético terrestre. Cinturón de Orbita utilizada por los satélites de telecomunicaciones situada a 35786 km sobre Clarke el ecuador, llamada así en honor a su descubridor Arthur C. Clarke en 1947. Demodulador Dispositivo que permite transformar una señal analógica en digital. Domsat Satélites para comunicaciones domésticas. DreamWeaver MX Software para diseño de páginas Web. Duplexor Dispositivo que permite utilizar una sola antena o línea de transmisión para transmisión y recepción simultánea o alternadamente Error de Apuntamiento deficiente de la antena de la estación terrena respecto al satélite. apuntamiento Espectro Es el conjunto de ondas electromagnéticas. Van desde las de menor longitud de electromagnético onda y por lo tanto mayor frecuencia y energía, como son los rayos cósmicos, rayos gamma, y rayos X, pasando por la luz ultravioleta, luz visible (que en realidad ocupa una estrecha franja del espectro electromagnético), infrarroja, hasta las ondas electromagnéticas de mayor longitud de onda y menor energía como son las ondas de radio. En cualquier caso, cada una de las categorías son de ondas de variación de campo electromagnético. Feedhorn Alimentador. Fotovoltaico Se aplica a los materiales y dispositivos que convierten la energía luminosa en electricidad. 99 Fuerza Fuerzas existentes en el espacio a las que son enfrentados los satélites, tales como perturbadora fuerzas gravitacionales de la Luna, de la Tierra y del Sol, los meteoritos y partículas cósmicas, la radiación de la Tierra, la presión de la radiación del Sol. Ganancia Es la capacidad que tiene la antena de amplificar las señales que transmite o que recibe de alguna dirección. Grados de libertad Direcciones independientes de acuerdo a las cuales un objeto sólido puede desplazarse. Puede indicar un movimiento longitudinal o de rotación. Huella Patrones de radiación resultantes de la antena del satélite. IF Frecuencia Intermedia. Inclinómetro Instrumento para medir la inclinación de una antena y ajustar el ángulo de elevación. INTELSAT Organización Internacional de Comunicaciones. Interferometría Detección, análisis y erradicación de interferencias. Ionósfera Conjunto de capas de la atmósfera situadas entre 70 y 600 km de altura y que presentan una fuerte ionización a causa de la radiación solar. Afectan considerablemente a la propagación de ondas radioeléctricas. IR Infrarrojo. ISL Enlaces Intersatelitales. KHZ KiloHertz, equivalente a mil hertz o ciclos. Latitud Angulo medido sobre un arco de meridiano, que hay entre un punto de la superficie terrestre y el Ecuador. 100 LNA Low Noise Amplified. Amplificado de bajo ruido. Parte esencial del LNB. LNB Low Noise Block. Convertidor de bajada. Dispositivo externo que recibe, amplifica y convierte las señales débiles de un satélite, reflejadas por la parábola y capturadas por el feedhorn. Longitud Distancia angular, medida sobre un arco de paralelo, que hay entre un punto de la superficie terrestre y un meridiano tomado como base u origen. Modulador Circuito electrónico capaz de modular una onda portadora. Motor DC Motor que trabaja con corriente directa. Multicast Una forma especial de broadcast en la que las copias del paquete se entregan sólo a un subconjunto de todos los posibles destinos. NASA National Aeronautics and Space Administration. Agencia administrativa de Estados Unidos dedicada a la exploración del espacio. Norte Geográfico Es el norte señalado por la meridiana geográfica. Norte Magnético Es el norte indicado por el Polo Norte magnético. Los polos magnéticos no son extremos de un diámetro terrestre y cambian constantemente de posición según una serie de leyes físicas. Órbita Órbita en la cual el período de traslación de un satélite, natural o artificial, geoestacionaria coincide con el período de rotación de la Tierra. Perigeo El punto en la órbita del satélite que se encuentra más cercano a la superficie de la tierra. Polarización Trayectoria que describe el vector de campo eléctrico (o magnético) cuando se observa en el sentido de propagación de la onda. 101 Portadora Frecuencia que puede variarse de una referencia conocida mediante modulación. Propelente Combustible. RAND Research And Development. Proyecto estadounidense para examinar planes satelitales. RF Radiofrecuencia. Frecuencias del espectro electromagnético utilizadas en las telecomunicaciones. Formato RM Real Media. Formato de reproducción de video y audio en tiempo real. Ruido Señales indeseables en un circuito de comunicaciones. Se expresa en dB. Sensor Transductor de entrada de un dispositivo o sistema para detectar o medir que convierte una forma de energía recibida generalmente en forma dispersa en energía eléctrica en sus terminales. Permite detectar o medir presencia de cuerpos celestes en una dirección determinada, vibración, magnetismo, luz, calor, entre otras radiaciones. Streaming Tecnología para la transmisión de medios continuos. Reproducción de datos continua. Temperatura de Ruido térmico irradiado por la superficie del suelo, captado por la antena y ruido menor transmitido al receptor. Transbordador Nave espacial que se encarga de llevar los satélites al espacio. Transponder Parte esencial del subsistema de comunicaciones de un satélite que tiene como función principal la de amplificar la señal que recibe de la estación terrena, cambiar la frecuencia y retransmitirla nuevamente a una estación terrena ubicada dentro de su área. 102 UHF Ultra High Frequency. Frecuencias Ultra Altas. Gama de frecuencias entre 300 MHz y 3000 MHz con una longitud de onda de 1 a 10 centímetros. Usos en radares, radio, televisión, etc. VB6 Visual Basic 6. Vida útil Periodo de tiempo en el que un satélite presta servicios. VSat Very Small Aperture Terminal. Son redes privadas de comunicación de datos vía satélite para intercambio de información punto-punto o, punto-multipunto o interactiva. Zenith Es el punto hacia la atmósfera que se encuentra directamente sobre el observador situado en la superficie. 103 Anexos 104 Coordenadas de Satélites Código de colores Información obtenida el día 15 de junio de 2004 del sitio http://www.lyngsat.com/tracker/america.html 105 Rastreo de Satélites en 3D Imagen obtenida el día 15 de junio de 2004 del sitio http://science.nasa.gov/RealTime/JTrack/3D/JTrack3D.html 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 Software de módulo Servidor Dim pass As String Private Type Satelite GradosAct As Single CanalAct As Byte ' Polaridad As String End Type Dim MiSatelite As Satelite Dim ReactivarBotones As Boolean Private Sub Calibrar_Click() Dim Grado As Single Dim Frec As Single Grado = Val(InputBox("Grados, actuales reales:")) MiSatelite.GradosAct = Grado Frec = Val(InputBox("Canal, actuales reales:")) MiSatelite.CanalAct = Frec End Sub Private Sub Command1_Click() ' Establece la propiedad LocalPort en un entero. ' Después invoca el método Listen. If tcpServer.State <> sckClosed Then tcpServer.Close tcpServer.LocalPort = Val(SrvPuerto.Text) tcpServer.Protocol = sckTCPProtocol tcpServer.Listen If tcpServer.State = sckListening Then LabelServer.Caption = "Esperando" End Sub Private Sub Command2_Click() ' Cierra conexiones y Listens 118 'validación de pérdida de conexión If tcpServer.State <> sckListening And tcpServer.State <> sckClosed Then tcpServer.SendData "DSC" DoEvents End If tcpServer.Close LabelServer.Caption = "Desconectado" End Sub Private Sub Form_Load() Dim Value As Integer Value = &H0 'valor del dato del bit DlPortWritePortUlong Val(&H378), Value 'número de puerto X=0 ReactivarBotones = True MiSatelite.CanalAct = Val(GetSetting("SrvSatelite", "Configuracion", "Canal", "09")) MiSatelite.GradosAct = Val(GetSetting("SrvSatelite", "Configuracion", "Grados", "90")) SrvPuerto.Text = "10200" End Sub Private Sub Form_Unload(Cancel As Integer) If tcpServer.State <> sckListening And tcpServer.State <> sckClosed Then tcpServer.SendData "DSC" DoEvents End If tcpServer.Close End Sub Private Sub restaurar_Click() Form_Unload 1 End Sub 119 Private Sub mnuSalir_Click() Form_Unload 0 End End Sub Private Sub tcpServer_Close() ' Se ejecuta esto cuando la conexion se pierde... LabelServer.Caption = "Desconectado" ' Otra vez se pone a escuchar Command1_Click End Sub Private Sub tcpServer_Connect() ' Se ejecuta cuando se realiza la conexion... LabelServer.Caption = "Conectado" End Sub Private Sub tcpServer_ConnectionRequest(ByVal requestID As Long) ' Se ejecuta cuando alguien pide conectarse... ' Comprueba si el estado del control es cerrado. ' De lo contrario, cierra la conexión antes de ' aceptar la nueva conexión. If tcpServer.State <> sckClosed Then tcpServer.Close ' Acepta la petición con el parámetro ' requestID. tcpServer.Accept requestID LabelServer.Caption = "Aceptado" End Sub Private Sub tcpServer_DataArrival(ByVal bytesTotal As Long) ' Esto es que enviaron un dato, y se recibió aqui... Dim dato As String, Registro() As String, Codigo As String Dim ArKuS() As String, mYo As Double tcpServer.GetData dato ' Dato recibido 120 Select Case Mid(dato, 1, 3) Case "001": Registro = Split(dato, ":") ' Se separa el comando de los datos If UBound(Registro) > 0 Then ' Se verifica que haya Dato y Comando Select Case UCase(Registro(0)) ' Vemos que comando es Case "001USUARIO": ' VALIDACION DE USUARIOS If UBound(Registro) = 4 Then ' QUE INCLUYA EL PWD Registro = Split(dato, ":") clave = Registro(3) cmdDecrypt (clave) clave = pass Data2.RecordSource = "SELECT * FROM usuarios where usuario='" & UCase(Registro(1)) & "' and clave='" & pass & "'" Data2.Refresh If Not Data2.Recordset.EOF Then tcpServer.SendData "ENTRA:Si" DoEvents Else tcpServer.SendData "ENTRA:No" DoEvents End If End If If UCase(Registro(4)) = "DATOS" Then tcpServer.SendData "DATOS:" & MiSatelite.GradosAct & ":" & MiSatelite.CanalAct DoEvents End If End Select End If Case "002": MueveAlOeste Case "003": MueveAlEste Case "004": 121 ReactivarBotones = False Registro = Split(dato, ":") Satelite Registro(1) Case "005": Posicion Case "006": CanalArriba Case "007": CanalAbajo Case "008": ReactivarBotones = False Registro = Split(dato, ":") Canal Registro(1) Case "666": Registro = Split(dato, ":") PosCorrecta Registro(1) Case "667": ReactivarBotones = False FijarPos Case "668": ReactivarBotones = False Registro = Split(dato, ":") PosCorrecta Registro(1) Case "999": mYo = 0 Data1.RecordSource = "SELECT * FROM Posicion" Data1.Refresh Dim ListaDeSatelites As String ListaDeSatelites = "" While Not Data1.Recordset.EOF mYo = mYo + 1 ReDim Preserve ArKuS(mYo) ListaDeSatelites = ListaDeSatelites & "satelite:" & Data1.Recordset.Fields(0) & ":" & Data1.Recordset.Fields(1) & "," 122 Data1.Recordset.MoveNext Wend ListaDeSatelites = Mid(ListaDeSatelites, 1, Len(ListaDeSatelites) - 1) tcpServer.SendData ListaDeSatelites DoEvents Case Else: tcpServer.SendData "ERR" End Select End Sub Private Sub MueveAlOeste() If MiSatelite.GradosAct <= 79 Then tcpServer.SendData "F:" MsgBox "80 grados máximo" Else MiSatelite.GradosAct = MiSatelite.GradosAct - 1 SaveSetting "SrvSatelite", "Configuracion", "Grados", MiSatelite.GradosAct Value = &H1 'valor del dato del bit DlPortWritePortUlong Val(&H378), Value 'número de puerto X=0 Sleep (1430) Value = &H0 'valor del dato del bit DlPortWritePortUlong Val(&H378), Value 'número de puerto X=0 Debug.Print MiSatelite.GradosAct End If If ReactivarBotones Then tcpServer.SendData "Ok:" & "G:" & MiSatelite.GradosAct End Sub Private Sub MueveAlEste() If MiSatelite.GradosAct >= 180 Then tcpServer.SendData "F:" MsgBox "179 grados máximo" Else 123 MiSatelite.GradosAct = MiSatelite.GradosAct + 1 SaveSetting "SrvSatelite", "Configuracion", "Grados", MiSatelite.GradosAct Value = &H2 'valor del dato del bit DlPortWritePortUlong Val(&H378), Value 'número de puerto X=0 Sleep (1430) Value = &H0 'valor del dato del bit DlPortWritePortUlong Val(&H378), Value 'número de puerto X=0 Debug.Print MiSatelite.GradosAct End If If ReactivarBotones Then tcpServer.SendData "Ok:" & "G:" & MiSatelite.GradosAct End Sub Private Sub CanalArriba() MiSatelite.CanalAct = MiSatelite.CanalAct + 1 If MiSatelite.CanalAct > 24 Then MiSatelite.CanalAct = 1 SaveSetting "SrvSatelite", "Configuracion", "Canal", MiSatelite.CanalAct Value = &H4 'valor del dato del bit DlPortWritePortUlong Val(&H378), Value 'número de puerto X=0 Sleep (100) Value = &H0 'valor del dato del bit DlPortWritePortUlong Val(&H378), Value 'número de puerto X=0 Debug.Print MiSatelite.CanalAct If ReactivarBotones Then tcpServer.SendData "Ok:" & "c:" & MiSatelite.CanalAct End Sub Private Sub CanalAbajo() MiSatelite.CanalAct = MiSatelite.CanalAct - 1 If MiSatelite.CanalAct < 1 Then MiSatelite.CanalAct = 24 SaveSetting "SrvSatelite", "Configuracion", "Canal", MiSatelite.CanalAct Value = &H8 'valor del dato del bit 124 DlPortWritePortUlong Val(&H378), Value 'número de puerto X=0 Sleep (100) Value = &H0 'valor del dato del bit DlPortWritePortUlong Val(&H378), Value 'número de puerto X=0 Debug.Print MiSatelite.CanalAct If ReactivarBotones Then tcpServer.SendData "Ok:" & "c:" & MiSatelite.CanalAct End Sub Private Sub Posicion() MsgBox "posición" End Sub Private Sub Canal(dato As String) If dato < MiSatelite.CanalAct Then pos = MiSatelite.CanalAct - dato I=0 For I = 0 To pos - 1 CanalAbajo Sleep (100) Next ReactivarBotones = True ElseIf dato > MiSatelite.CanalAct Then pos = dato - MiSatelite.CanalAct I=0 For I = 0 To pos - 1 CanalArriba Sleep (100) Next ReactivarBotones = True ElseIf dato = MiSatelite.CanalAct Then ReactivarBotones = True Else 125 End If If ReactivarBotones Then tcpServer.SendData "Ok:" & "C:" & MiSatelite.CanalAct End Sub Private Sub Satelite(dato As String) If dato < MiSatelite.GradosAct Then pos = MiSatelite.GradosAct - dato I=0 For I = 0 To pos - 1 'Step 0.325 MueveAlOeste Sleep (700) Next ReactivarBotones = True ElseIf dato > MiSatelite.GradosAct Then pos = dato - MiSatelite.GradosAct I=0 For I = 0 To pos - 1 MueveAlEste Sleep (700) Next ReactivarBotones = True ElseIf dato = MiSatelite.GradosAct Then ReactivarBotones = True Else End If If ReactivarBotones Then tcpServer.SendData "Ok:" & "G:" & MiSatelite.GradosAct End Sub Private Sub PosCorrecta(dato As String) If dato = 0 Then dato = MiSatelite.GradosAct If dato < MiSatelite.GradosAct And MiSatelite.GradosAct > 80 Then pos = MiSatelite.GradosAct - dato I=0 For I = 0 To pos - 1 126 MueveAlOeste Sleep (700) Next ReactivarBotones = True ElseIf dato > MiSatelite.GradosAct Then pos = dato - MiSatelite.GradosAct I=0 For I = 0 To pos - 1 MueveAlEste Sleep (700) Next ReactivarBotones = True ElseIf dato <= MiSatelite.GradosAct And MiSatelite.GradosAct <= 80 Then tcpServer.SendData "F:" MsgBox "límite" ReactivarBotones = True ElseIf dato >= MiSatelite.GradosAct And MiSatelite.GradosAct >= 180 Then tcpServer.SendData "F:" MsgBox "límite" ReactivarBotones = True End If MiSatelite.GradosAct = dato SaveSetting "SrvSatelite", "Configuracion", "Grados", MiSatelite.GradosAct If ReactivarBotones Then tcpServer.SendData "Ok:" & "G:" & MiSatelite.GradosAct End Sub Private Sub FijarPos() While MiSatelite.GradosAct > 179 MueveAlEste Sleep (700) Wend While MiSatelite.GradosAct < 90 MueveAlEste Sleep (700) 127 Wend ReactivarBotones = True If ReactivarBotones Then tcpServer.SendData "Ok:" & "G:" & MiSatelite.GradosAct End Sub Public Function cmdDecrypt(clave As String) As String 'Desencripta lo que este en el textbox 2 Dim strTextCodificar As String 'Declaracion de la variable strTextCodificar = clave Crypt strTextCodificar 'Desencriptacion de la variable pass = strTextCodificar End Function Public Function Crypt(Text As String) As String Dim strTempChar As String 'Declaración de la variable 'Crea un ciclo para cada uno de los caracteres dentro de la cadena For I = 1 To Len(Text) If Asc(Mid$(Text, I, 1)) < 128 Then strTempChar = Asc(Mid$(Text, I, 1)) + 128 ElseIf Asc(Mid$(Text, I, 1)) > 128 Then strTempChar = Asc(Mid$(Text, I, 1)) - 128 End If Mid$(Text, I, 1) = Chr(strTempChar) Next I 'Indica cual es la funcion de crypt Crypt = Text End Function 128 Software de módulo Cliente Private Type DatosSatelite Nombre As String Posicion As String End Type Dim Satelites() As DatosSatelite Dim Tapado As Boolean Dim codigo Private Sub btnConectar_Click() Dim Tini As Single, Tact As Single, Tmax As Single Tmax = 80 ' Segundos de espera pa que se conecte... Espere.Visible = True Espere.Top = 345 Espere.Left = 0 DoEvents lblEspere.Caption = "Conectando... (Max " & Tmax & " segs)" If tcpCliente.State <> sckClosed Then tcpCliente.Close tcpCliente.Protocol = sckTCPProtocol tcpCliente.RemoteHost = txtServidor.Text tcpCliente.RemotePort = Val(txtPuerto.Text) tcpCliente.Connect End Sub Private Sub btnDesconectar_Click() If tcpCliente.State <> sckClosed Then tcpCliente.Close Tapita.Enabled = True End Sub Private Sub btnSalir_Click() Unload Me End Sub 129 Private Sub ComboSat_Click() tcpCliente.SendData "004:" & Satelites(ComboSat.ListIndex).Posicion DisplayS.Caption = Satelites(ComboSat.ListIndex).Posicion Desactiva End Sub Private Sub ComboCanal_Click() tcpCliente.SendData "008:" & ComboCanal.Text DisplayC.Caption = ComboCanal.ListIndex + 1 Desactiva End Sub Private Sub PosNew_Click() tcpCliente.SendData "668:" & Val(PosSat.Text) ' Display.Caption = PosSat.Text Desactiva End Sub Private Sub PosSat_Change() If Val(PosSat.Text) > 180 Then PosSat.Text = 180: PosSat.SelStart = 0: PosSat.SelLength = Len(PosSat.Text) ' Display.Caption = PosSat.Text End Sub Private Sub PosSat_KeyPress(KeyAscii As Integer) If Not (Chr(KeyAscii) <> "-" And IsNumeric(Chr(KeyAscii))) And KeyAscii <> 8 Then KeyAscii = 0 End Sub Private Sub SubirCanal_Click() tcpCliente.SendData "006" Desactiva End Sub 130 Private Sub MueveEste_Click() tcpCliente.SendData "003" Desactiva End Sub Private Sub MueveOeste_Click() tcpCliente.SendData "002" Desactiva End Sub Private Sub BajarCanal_Click() tcpCliente.SendData "007" Desactiva End Sub Private Sub Form_Load() Tapa.Top = 345 Tapa.Left = 0 Height = 3000 Width = 2690 Tapado = True txtPuerto.Text = GetSetting("LabRecSat", "Cliente", "PtoServidor", "10000") txtServidor.Text = GetSetting("LabRecSat", "Cliente", "DirServidor", "127.0.0.1") txtUsuario.Text = GetSetting("LabRecSat", "Cliente", "Usuario", "ines") ReDim Satelites(0) End Sub Private Sub Tapita_Timer() If Tapado Then Tapa.Top = Tapa.Top + 20 If Tapa.Top > Width Then Tapita.Enabled = False: Tapado = False Tapado = Tapita.Enabled Else Tapa.Top = Tapa.Top - 20 131 If Tapa.Top <= 345 Then Tapita.Enabled = False: Tapado = True If Tapa.Top < 345 Then Tapa.Top = 345 End If End Sub Private Sub tcpCliente_Connect() CmdCrypt tcpCliente.SendData "001" & "USUARIO:" & txtUsuario.Text & ":PWD:" & txtClave.Text ComboSat.Clear ReDim Satelites(0) Espere.Visible = False tcpCliente.SendData ":DATOS" End Sub Private Sub tcpCliente_DataArrival(ByVal bytesTotal As Long) Dim Dato As String, Registro() As String, Lista() As String Dim I As Long tcpCliente.GetData Dato Debug.Print Dato If Dato = "DSC" Then MsgBox "Servidor desconectado" If tcpCliente.State <> sckClosed Then tcpCliente.Close Tapita.Enabled = True End If Registro = Split(Dato, ":") If UBound(Registro) > 0 Then Select Case UCase(Registro(0)) Case "ENTRA": If UCase(Registro(1)) = "SI" Then Tapita.Enabled = True Else MsgBox "Usuario no aceptado!!!" End If 132 Case "CMDERR": MsgBox "Comando invalido..." Case "MENSAJE": MsgBox Registro(1), vbOKOnly, "Mensaje del server..." Case "SATELITE": Lista = Split(Dato, ",") For I = LBound(Lista) To UBound(Lista) Registro = Split(Lista(I), ":") Satelites(UBound(Satelites)).Nombre = Registro(1) Satelites(UBound(Satelites)).Posicion = Registro(2) ReDim Preserve Satelites(UBound(Satelites) + 1) ComboSat.AddItem Registro(1) Next I Case "DATOS": DisplayS.Caption = Registro(1) DisplayC.Caption = Registro(2) DameBase Case "OK": If UCase(Registro(1)) = "G" Then If Registro(2) <= 79 Then Activa MueveOeste.Enabled = False DisplayS.Caption = Registro(2) End If If Registro(2) >= 179 Then Activa MueveEste.Enabled = False DisplayS.Caption = Registro(2) End If If Registro(2) >= 80 And Registro(2) <= 180 Then Activa DisplayS.Caption = Registro(2) End If End If 133 If UCase(Registro(1)) = "C" Then Activa DisplayC.Caption = Registro(2) End If Case "F": MsgBox "Límite de movimiento" If UCase(Registro(2)) = "G" Then If Registro(3) <= 79 Then Activa MueveOeste.Enabled = False End If If Registro(3) >= 179 Then Activa MueveEste.Enabled = False End If If Registro(3) >= 80 And Registro(3) <= 180 Then Activa End If DisplayS.Caption = Registro(3) Case Else: ' Comando no reconocido... End Select Else ' El dato no es ningun comando... End If End Sub Private Sub tcpCliente_Error(ByVal Number As Integer, Description As String, ByVal Scode As Long, ByVal Source As String, ByVal HelpFile As String, ByVal HelpContext As Long, CancelDisplay As Boolean) MsgBox "Conexión no establecida...", vbOKOnly, "Control..." tcpCliente.Close Espere.Visible = False End Sub 134 Private Sub txtClave_KeyPress(KeyAscii As Integer) If KeyAscii = 13 Then btnConectar.SetFocus End Sub Private Sub txtPuerto_Change() SaveSetting "LabRecSat", "Cliente", "PtoServidor", txtPuerto.Text End Sub Private Sub txtPuerto_KeyPress(KeyAscii As Integer) If KeyAscii = 13 Then txtUsuario.SetFocus End Sub Private Sub txtServidor_Change() SaveSetting "LabRecSat", "Cliente", "DirServidor", txtServidor.Text End Sub Private Sub txtServidor_KeyPress(KeyAscii As Integer) If KeyAscii = 13 Then txtPuerto.SetFocus End Sub Private Sub txtUsuario_Change() SaveSetting "LabRecSat", "Cliente", "Usuario", txtUsuario.Text End Sub Private Sub txtUsuario_KeyPress(KeyAscii As Integer) If KeyAscii = 13 Then txtClave.SetFocus End Sub Private Sub DameBase() tcpCliente.SendData "999" End Sub Private Sub Desactiva() MueveEste.Enabled = False 135 MueveOeste.Enabled = False SubirCanal.Enabled = False BajarCanal.Enabled = False PosNew.Enabled = False AutoFijar.Enabled = False ComboCanal.Enabled = False ComboSat.Enabled = False btnDesconectar.Enabled = False PosSat.Enabled = False End Sub Private Sub Activa() MueveOeste.Enabled = True MueveEste.Enabled = True SubirCanal.Enabled = True BajarCanal.Enabled = True PosNew.Enabled = True AutoFijar.Enabled = True ComboCanal.Enabled = True ComboSat.Enabled = True btnDesconectar.Enabled = True PosSat.Enabled = True End Sub Private Sub CmdCrypt() 'Encripta lo que se haya escrito en el textbox1 Dim strTextCodificar As String 'Declración de la variable strTextCodificar = txtClave.Text ' Crypt strTextCodificar 'Encriptación de la variable txtClave.Text = strTextCodificar End Sub Public Function Crypt(Text As String) As String Dim strTempChar As String 'Declaración de la variable 136 'Crea un ciclo para cada uno de los caracteres dentro de la cadena For I = 1 To Len(Text) If Asc(Mid$(Text, I, 1)) < 128 Then strTempChar = Asc(Mid$(Text, I, 1)) + 128 ElseIf Asc(Mid$(Text, I, 1)) > 128 Then strTempChar = Asc(Mid$(Text, I, 1)) - 128 End If Mid$(Text, I, 1) = Chr(strTempChar) Next I 'Indica cual es la funcion de crypt Crypt = Text End Function