Trabajo de investigacion STARLINK Optica y Acustica. Gomez Martinez Ivan Marquez Flores Jesus Antonio * December 2022 * Asignatura de Optica y Acustica, Grupo 1409, Facultad de Estudios Superiores Cuautitlán, UNAM, Carrera de Ingenierı́a en Telecomunicaciones, Sistemas y Electrónica 1 1. Objetivos - Objetivos Generales Saber el funcionamiento de los satélites (Starlink). Conocer cómo es que se conectan para proporcionar el servicio de internet en cualquier parte del mundo y como influye las ondas electromagnéticas en el funcionamiento del satélite. -Objetivos Especificos *Investigar el funcionamiento de Starlink. *Indagar sobre el rendimiento de la comunicación de la señal que envı́a y recibe Starlink. *Indagar más acerca de la rapidez de este internet. 2 2. Introducción Starlink es un servicio de internet satelital de alta velocidad desarrollado por SpaceX. Ofrece conectividad a internet a lugares donde el acceso a la red es limitado o inexistente. Los usuarios pueden conectarse a internet mediante la instalación de una pequeña antena en su hogar o lugar de trabajo que se comunica con una constelación de satélites en órbita baja. Starlink se está probando actualmente en una amplia gama de ubicaciones en todo el mundo y se espera que esté disponible comercialmente en un futuro cercano. La compañı́a afirma que su servicio de internet satelital puede ofrecer velocidades de descarga de hasta 100 megabits por segundo (Mbps) y latencias de menos de 20 milisegundos, lo que lo convierte en una opción atractiva para aquellos que viven en áreas rurales o remotas o que tienen dificultades para obtener una conexión a internet de alta velocidad de otra manera. En resumen, Starlink es una empresa que ofrece servicios de internet satelital de alta velocidad a lugares donde el acceso a la red es limitado o inexistente. Aunque todavı́a se encuentra en fase de prueba, se espera que esté disponible comercialmente en el futuro cercano. El objetivo de Starlink es proporcionar internet de alta velocidad a zonas rurales y remotas del mundo, y también a áreas urbanas en las que la conectividad es limitada o inestable. Desde su lanzamiento en 2019, Starlink ha enviado más de 1.500 satélites al espacio y ha comenzado a ofrecer servicios beta a ciertos usuarios en Estados Unidos y Canadá. La compañı́a planea tener un total de 12.000 satélites en órbita para cubrir todo el mundo y proporcionar una conectividad constante a sus usuarios. Una de las ventajas de Starlink es que los satélites están en órbita terrestre baja, a una altitud de solo aproximadamente 550 kilómetros. Esto significa que la señal de internet llega a la Tierra mucho más rápido que la de los satélites geostacionarios, que orbitan a una altitud de 36.000 kilómetros. Esto permite a Starlink ofrecer velocidades de descarga de hasta 100 megabits por segundo, que son comparables a las de las conexiones de fibra óptica terrestres. Otra ventaja de Starlink es su capacidad para proporcionar internet a zonas remotas y de difı́cil acceso. Muchas áreas rurales del mundo carecen de infraestructura de telecomunicaciones sólida y confiable, lo que significa que la conectividad es limitada o inexistente. Starlink puede llegar a estas áreas y proporcionar internet de alta velocidad, lo que puede tener un impacto significativo en la vida cotidiana de las personas que viven en estas zonas. Sin embargo, Starlink también tiene algunos desafı́os a los que enfrentarse. Uno de ellos es el costo. Aunque los precios del servicio aún no se han anunciado oficialmente, se espera que el kit de instalación y el servicio mensual cuesten varios cientos de dólares. Esto podrı́a ser un obstáculo para algunos usuarios en zonas rurales con bajos ingresos. Además, hay preocupaciones sobre el impacto ambiental de Starlink. Aunque los satélites de Starlink son pequeños y tienen un ciclo de vida relativamente corto (se espera que duren alrededor de cinco años). 3 3. Marco Conceptual Este emocionante nuevo libro analiza la motivación para la evolución de una nueva generación de satélites de alto rendimiento (HTS) que han surgido de los satélites de comunicaciones tradicionales. Explora los sectores comerciales y el contexto técnico que han dado forma a HTS. Se proporcionan los fundamentos históricos de HTS para resaltar los requisitos que dimensionan estos satélites. También se incluye un estudio de los sistemas GEO HTS operativos. Los lectores comprenderán el contexto técnico, operativo y comercial de los sistemas HTS, ası́ como el rendimiento del sistema HTS actual. Esta generación inicial de satélites se limitaba a los satélites geoestacionarios, pero se está proyectando rápidamente en constelaciones de órbita terrestre baja (LEO). a menudo denominadas megaconstelaciones. Las facetas industrial y operativa de las constelaciones LEO son desafiantes. Las caracterı́sticas de los sistemas GEO y LEO se presentan para comprender las diferencias entre los dos sistemas. El libro también explora la evolución de las arquitecturas de carga útil HTS actuales, ası́ como también se presenta la metodologı́a teórica para la estimación de capacidad tanto para el enlace FORWARD como para el enlace RETURN, que se puede utilizar para el dimensionamiento preliminar de HTS y se puede adaptar a escenarios prácticos. [1] Formadas mediante el uso de enlaces láser entre satélites (LISL) entre satélites en próximas constelaciones de satélites de órbita terrestre baja y órbita terrestre muy baja, las redes satelitales inalámbricas ópticas (OWSN), también conocidas como redes satelitales ópticas de espacio libre, pueden proporcionar una mejor alternativa a redes terrestres de fibra óptica existentes (OFTN) para comunicaciones de datos intercontinentales de larga distancia. Los LISL operan a la velocidad de la luz en el vacı́o en el espacio, lo que le da a los OWSN una ventaja crucial sobre los OFTN en términos de latencia. En este capı́tulo, empleamos la constelación de satélites para la Fase I de enlace estelary LISL entre satélites para simular un OWSN. Luego, comparamos la latencia de la red de este OWSN y el OFTN bajo tres escenarios diferentes para comunicaciones de datos intercontinentales de larga distancia. Los resultados muestran que OWSN funciona mejor que OFTN en todos los escenarios. Se observa que cuanto mayor es la longitud de la conexión intercontinental entre el origen y el destino, mayor es la mejora de latencia que ofrece OWSN en comparación con OFTN. © 2022, El(los) autor(es), bajo licencia exclusiva de Springer Nature Switzerland AG [2] La promesa de las señales satelitales de banda ancha en órbita terrestre baja (LEO) para el posicionamiento, la navegación y el tiempo se ha demostrado en la última década. Este capı́tulo describe el pseudorango, la fase de la portadora y el modelo de medición Doppler del receptor de 4 satélite LEO. Ofrece una breve descripción de la dinámica orbital de los satélites LEO, que se utilizan en el filtro de navegación para estimar los estados de los satélites LEO en el marco de seguimiento y navegación simultáneos (STAN). El capı́tulo analiza las fuentes de error que afectan el rendimiento de navegación del marco STAN. Ofrece una descripción general de la constelación de satélites Orbcomm LEO existente y describe cómo estimar las mediciones Doppler de estos satélites. El capı́tulo también ofrece una descripción general de la constelación Starlink propuesta de acuerdo con los documentos presentados por SpaceX a la Comisión Federal de Comunicaciones. Formula el marco LEO diferencial de fase portadora. El capı́tulo analiza la dilución de la precisión de la posición con algunas constelaciones de satélites LEO existentes y futuras. [3] Con las nuevas constelaciones de satélites de órbita terrestre baja como Starlink, el acceso a Internet basado en satélites se está convirtiendo en una alternativa a las tecnologı́as fijas e inalámbricas tradicionales con rendimientos y latencias comparables. En este documento, investigamos el rendimiento percibido por el usuario de Starlink. Nuestras mediciones muestran que la latencia se mantiene baja y no varı́a significativamente en enlaces inactivos o con poca carga. En comparación con otro acceso comercial a Internet que utiliza un satélite geoestacionario, Starlink logra un mayor rendimiento de TCP y proporciona una navegación web más rápida. Para evitar la interferencia de los proxies que mejoran el rendimiento que se usan comúnmente en las redes satelitales, también usamos QUIC para evaluar el rendimiento bajo carga y pérdida de paquetes. Nuestros resultados indican que el retraso y la pérdida de paquetes aumentan ligeramente bajo carga tanto para la carga como para la descarga. © 2022 Asociación de Maquinaria de Computación. [4] Satélite LEO “ mega-constelaciones ” como SpaceX Starlink, Kuiper de Amazon, OneWeb están lanzando miles de satélites anualmente, prometiendo conectividad de baja latencia de alto ancho de banda. Para cuantificar el rendimiento alcanzable de dichos proveedores, llevamos a cabo un estudio de medición de las caracterı́sticas espaciales y temporales, ası́ como la variabilidad geográfica de la conectividad proporcionada por Starlink, el lı́der actual en este espacio. Hacemos esto construyendo e implementando una extensión de navegador que proporciona datos sobre el rendimiento web visto por 28 usuarios de 10 ciudades de todo el mundo. Complementamos esto con pruebas de rendimiento realizadas en tres nodos de medición organizados por entusiastas voluntarios en el Reino Unido, la UE y los EE. UU. Nuestros hallazgos sugieren que aunque Starlinkofrece algunas de las mejores cifras de rendimiento web entre los ISP observados, existen importantes fuentes de variabilidad en el rendimiento, como las condiciones climáticas. La conexión de tuberı́a doblada a un satélite y de regreso a la tierra también forma un componente significativo de la latencia observada. 5 [5] El documento presenta una visión general de los desafı́os para las redes de radio móviles 5G y Beyond ( estructuras eficientes, aplicaciones atractivas, reducción de costos, facturación y seguridad ). El papel de las nuevas tecnologı́as de redes móviles, como 6G e Internet por satélite Starlink, crecerá constantemente en los años siguientes. Se examinan los siguientes temas: 1 ) Funciones de implementación para 5G, estructuras celulares heterogéneas e interoperabilidad; 2 ) Seguridad avanzada y aplicaciones en cadena de bloques; 3 ) Oportunidades y desafı́os de cadena de bloques para 5G y más allá; 4 ) Redes móviles de nueva generación, como Starlink, Sexta generación para redes de radio móvil / NET-30. © 2022 Universidad Tecnológica de Varsovia. [6] El sistema de Starlink se basa en la propagación de las ondas electromagnéticas por el vacı́o, donde consiguen una velocidad muy superior a cualquier conexión terrestre por fibra óptica de hoy en dı́a. Concretamente un 47Aunque el secreto del éxito de la constelación de Musk está en la altura a la que orbitarán sus satélites. Los sistemas de internet satelital actuales se encuentran emplazados en órbitas situadas a 35.000 kilómetros y el retardo es tan grande que la solo sirve para algunas conexiones no muy exigentes, según recoge Space. [7] Starlink es una división de seis años dentro de SpaceX, un fabricante aeroespacial y empresa de transporte espacial. Lleva tres años poniendo en órbita más de 1.000 satélites y recientemente ha conseguido 885,5 millones de dólares en subvenciones de la Comisión Federal de Comunicaciones de Estados Unidos. Ahora ofrece pedidos/inscripciones anticipadas, y en febrero de 2021, Elon Musk reveló que Starlink ya presta servicio a más de 10.000 clientes. La idea es que los satélites de Starlink te conecten a Internet. Starlink promete llevar Ïnternet de banda ancha de alta velocidad a lugares donde el acceso ha sido poco fiable o no ha estado disponible”. De momento, sólo funciona en los hogares y no es móvil, pero eso está por llegar. También hay otros proveedores de servicios de Internet por satélite, como HughesNet o Viasat, pero Starlink es más conocido por su conexión con Elon Musk y SpaceX. Starlink tiene varios componentes: La constelación de Internet por satélite (que también se llama Starlink) que transmite el acceso a Internet a la Tierra, el hardware terrestre necesario para conectarse al servicio de Internet por satélite de Starlink y la cuota de suscripción que SpaceX cobra por utilizar su Internet. La constelación de satélites Starlink también se está utilizando en una empresa conjunta con T-Mobile, que planea dar cobertura de telefonı́a móvil a todo Estados Unidos y, en su momento, al mundo. [8] 6 El servicio de internet por satélite Starlink promovido por Space X la compañı́a espacial de Elon Musk, se basa en una red de pequeños satélites que cubrirı́an prácticamente toda la Tierra excepto los polos. El servicio de internet por satélite Starlink promovido por Space X la compañı́a espacial de Elon Musk, se basa en una red de pequeños satélites que cubrirı́an prácticamente toda la Tierra excepto los polos. Es el servicio de banda ancha que permite transmitir internet desde satélites desplegados en órbita. [9] tecnologı́as de la información y la comunicación (TIC) están cada vez más involucradas en la medición, operación, control y protección del sistema ciberfı́sico de energı́a (CPPS). Como uno de los proyectos de infraestructura de comunicación más prometedores, Starlink es una constelación de Internet satelital que está construyendo SpaceX para proporcionar acceso global a Internet, lo que puede beneficiar el suministro de servicios de red para los equipos del sistema de energı́a habilitados para comunicaciones en lugares donde el acceso a la red no es confiable. caro, o completamente inaccesible. En esta carta, se exploran las futuras aplicaciones de la red espacial Starlink en CPPS: se analizan la infraestructura de comunicación y los parámetros de transmisión. [10] La empresa SpaceX ya ha lanzado cientos de sus satélites Starlink , con planes de poner hasta 42.000 de ellos en órbita terrestre. Su objetivo es proporcionar Internet de alta velocidad a miles de millones de personas. Avanzar hacia ese tipo de acceso es loable e importante, pero tiene un costo. Brillando con la luz del sol reflejada, estos primeros orbitadores, enviados el año pasado, son más brillantes que el 99 por ciento de los 5000 o más satélites que ahora giran alrededor de la Tierra, y obviamente habrá muchos más [ver ”Satellite Surge”, en página 68]. Esta proliferación es mala para la astronomı́a: la probabilidad de un Starlink El satélite que cruza el campo de visión de un telescopio y arruina una observación será bastante alto cerca del amanecer y el atardecer, cuando los objetos están más iluminados. Por esa razón, más de 1.800 de mis compañeros astrónomos han firmado una petición para que los gobiernos protejan el cielo nocturno de esta incursión. Esta mega constelación artificial, y otras que se están planeando, tendrán un impacto más allá de la astronomı́a. La cosecha actual de satélites Starlink también es fácilmente visible a simple vista en un cielo moderadamente oscuro y, en última instancia, más de 100 puntos de luz en movimiento podrı́an observarse en lo alto cerca del amanecer y el anochecer desde cualquier punto del planeta. Entonces serı́an tan numerosos como las estrellas más brillantes que se ven fácilmente sobre el horizonte, las mismas estrellas que se usan para trazar las constelaciones. [11] La radiación que emiten las galaxias más lejanas que somos capaces de detectar nos llega como luz infrarroja. Esta luz tiene la virtud de atra7 vesar las nubes de polvo que hay dentro de esas galaxias, permitiéndonos escudriñar sus profundidades. En nuestra propia galaxia la radiación infrarroja sirve para estudiar la atmósfera de los planetas que giran alrededor de otras estrellas. Con el Telescopio Espacial James Webb (TEJW) la NASA, la Agencia Espacial Europea y la Agencia Espacial de Canadá aspiran a seguir la evolución de las primeras galaxias, observar el nacimiento de las primeras estrellas y localizar planetas que puedan albergar vida. [12] Muchos polı́ticos se han deslumbrado por la figura de Elon Musk. En muy poco tiempo se convirtió en la persona más acaudalada del orbe, con una riqueza de más de 219 mil millones de dólares, superando a Jeff Bezos de Amazon, el francés Bernard Arnault (LVMH) y Bill Gates de Microsoft. Musk ha llamado la atención por la innovación de Tesla, vehı́culos eléctricos cuyas baterı́as utilizan litio; por SpaceX, que diseña, fabrica y lanza al espacio cohetes reutilizables, capaces de regresar a la Tierra; y recientemente por la compra de Twitter por la estratosférica cifra de 44 mil mdd. Otra compañı́a del empresario estadounidense es Starlink, un servicio global de Internet satelital con presencia en América Latina en Brasil, Colombia, Chile, México y República Dominicana. Tiene una constelación inicial de 3 mil satélites de órbita terrestre baja desarrollados por SpaceX. El servicio también llegará a Argentina, Panamá, Ecuador y otros paı́ses de la región. El satélite es una tecnologı́a complementaria de las redes fijas y móviles que no llegan a zonas alejadas. Alcanza lugares remotos y zonas rurales para cerrar la brecha digital y conectar industrias que de otra manera no tendrı́an Internet: cruceros, aviones o instalaciones petroleras en altamar. Starlink se ofrece en México por 1,100 pesos al mes (inicialmente el precio fue de 2,299) y un pago único inicial de 6,300 pesos (antes eran 14,300) por la antena, el router WiFi y demás aditamentos. 8 4. Metodologı́a El metodo empleado en esta investigacion fue basado y usado por medio de motores de busqueda, en el caso de los libros recurrimos a la biblioteca virtual de la UNAM, pero, antes usamos LIBRUNAM, para poder encontrar la seccion de libros que nos puede ofrecer la UNAM, para las revistas se uso el motor de busqued, en el caso de las revistas usamos Redalyc, el cual nos da informacion de miles de revistas que se encuentran por el internet, pero, hay que ser muy especifico en las palabras clave para poder encontrar el articulo que buscamos, para la base de datos usamos Monthly Notices Oxford Academic, toda la informacion recaudada de esa pagina es en ingles, lo cual, tuvimos que leer y traducir lo mas importante y encontrado en esa pagina. Tomamos atmbien la informacion mas explicita y que recaudara mas informacion o la mas importante, en este caso, las formulas, el proceso, autores, referencias 9 5. Conclusiones En conclusion Starlink es una esperanza para el futuro de Internet, la oportunidad de que ‘volemos’ a altas velocidades como nunca imaginamos, y que además todo el Planeta pueda navegar con más facilidad. Los dispositivos se desarrollaron para ofrecer internet de banda ancha de alta velocidad vı́a satélite a todo el planeta. Según la empresa, el servicio es capaz de soportar transmisiones y juegos on-line, videollamadas y está destinado principalmente a regiones remotas que aún no tienen acceso a la conexión, como las zonas rurales. Hasta ahora, Starlink ha ofrecido velocidades entre 50 y 200Mbps en función de la disponibilidad de la propia red, y los datos consumidos por sus usuarios no tienen lı́mites. 10 Referencias [1] Fenech, Hector. High-Throughput Satellites, Artech House, 2021. ProQuest Ebook Central, https://www.proquest.com/legacydocview/EBC/6554091?accountid=14598. [2] Chaudhry, A. U., Yanikomeroglu, H. (2022). 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