Un satélite de comunicaciones es, en esencia, un repetidor colocado en órbita: su comportamiento es similar al de un espejo que reflejase los datos que se le envían desde una estación terrestre hacia unos terminales instalados en el territorio al que el satélite da cobertura.
Un sistema de comunicaciones por satélite consta, por tanto, de dos tramos:
- El segmento terrestre, que comprende la estación central (que cumple funciones de control, envío de datos y conexión con el resto de redes) más los terminales de usuario (básicamente antenas de mucha directividad).
- El segmento espacial, el satélite propiamente dicho, a bordo del cual se encuentran los repetidores (conocidos como transpondedores).
Las ventajas indiscutibles del satélite son la inalterabilidad ante fronteras o barreras físicas y un alcance de prácticamente el 100% de la población del área cubierta por su haz, que puede dar sombra a continentes enteros.
Los satélites pueden ser:
Orbitales o No Síncronos: Giran al rededor de la Tierra en un patrón elíptico o circular. Si está girando en la misma dirección de la rotación de la Tierra con una velocidad angular superior a la de la Tierra, la órbita se llama “órbita progrado”. Si está girando en la dirección opuesta a la de la Tierra o en la misma dirección, pero a una velocidad menor, la órbita se llama “órbita retrógrada”. De esta manera, los satélites no síncronos está alejándose continuamente o cayendo a tierra y no permanecen estacionarios en relación a ningún punto en particular de la Tierra. Por lo tanto los satélites no síncronos se tiene que usar cuando están disponibles, lo cual puede ser un corto periodo de tiempo, como 15 minutos por órbita.
Geoestacionarios o Geosíncronos
Giran en un patrón circular, con una velocidad angular igual a la de la Tierra, por lo que permanecen en una posición fija con respecto a esta. Están disponibles para todas las estaciones de la Tierra dentro de su sombra permanentemente. La sombra de un satélite incluye todas las estaciones de la Tierra que tienen un camino visible a él y están dentro del patrón de radiación de las antenas del satélite. Requiere de motores propulsores para mantenerse dentro de la órbita.
Tipos de satélites de comunicaciones
Un satélite actúa básicamente como un repetidor situado en el espacio: recibe las señales enviadas desde la estación terrestre y las reemite a otro satélite o de vuelta a los receptores terrestres. En realidad hay dos tipos de satélites de comunicaciones:
• Satélites pasivos. Se limitan a reflejar la señal recibida sin llevar a cabo ninguna otra tarea.
• Satélites activos. Amplifican las señales que reciben antes de reemitirlas hacia la Tierra. Son los más habituales.
Satélites y sus órbitas
Los satélites son puestos en órbita mediante cohetes espaciales que los sitúan circundando la Tierra a distancias relativamente cercanas fuera de la atmósfera. Los tipos de satélites según sus órbitas son:
• Satélites LEO (Low Earth Orbit, que significa órbitas bajas). Orbitan la Tierra a una distancia de 160-2000 km y su velocidad les permite dar una vuelta al mundo en 90 minutos. Se usan para proporcionar datos geológicos sobre movimiento de placas terrestres y para la industria de la telefonía por satélite.
• Satélites MEO (Medium Earth Orbit, órbitas medias). Son satélites con órbitas medianamente cercanas, de unos 10.000 km. Su uso se destina a comunicaciones de telefonía y televisión, y a las mediciones de experimentos espaciales.
• Satélites HEO (Highly Elliptical Orbit, órbitas muy elípticas). Estos satélites no siguen una órbita circular, sino que su órbita es elíptica. Esto supone que alcanzan distancias mucho mayores en el punto más alejado de su órbita. A menudo se utilizan para cartografiar la superficie de la Tierra, ya que pueden detectar un gran ángulo de superficie terrestre.
• Satélites GEO. Tienen una velocidad de traslación igual a la velocidad de rotación de la Tierra, lo que supone que se encuentren suspendidos sobre un mismo punto del globo terrestre. Por eso se llaman satélites geoestacionarios. Para que la Tierra y el satélite igualen sus velocidades es necesario que este último se encuentre a una distancia fija de 35.800 km sobre el ecuador. Se destinan a emisiones de televisión y de telefonía, a la transmisión de datos a larga distancia, y a la detección y difusión de datos meteorológicos.
Características de la comunicación por satélite
· Un satélite puede definirse como un repetidor de radio en el cielo (transponder), un sistema satelital consiste de un transponder, una estación basada en tierra, para controlar su funcionamiento, y una red de usuario, de las estaciones terrestres, que proporciona las facilidades para transmisión y recepción del trafico de comunicaciones, a través del sistema de satélite.
·
Las transmisiones de satélite se catalogan como bus o carga útil. La de bus incluye mecanismos de control que apoyan la operación de carga útil. La de carga útil es la información del usuario que será transportada a través del sistema.
· En el caso de radiodifusión directa de televisión vía satélite el servicio que se da es de tipo unidireccional por lo que normalmente se requiere una estación transmisora única, que emite los programas hacia el satélite, y varias estaciones terrenas de recepción solamente, que toman las señales provenientes del satélite. Existen otros tipos de servicios que son bidireccionales donde las estaciones terrenas son de transmisión y de recepción.
· Uno de los requisitos más importantes del sistema es conseguir que las estaciones sean lo más económicas posibles para que puedan ser accesibles a un gran numero de usuarios, lo que se consigue utilizando antenas de diámetro chico y transmisores de baja potencia. Sin embargo hay que destacar que es la economía de escala (en aquellas aplicaciones que lo permiten) el factor determinante para la reducción de los costos.
Patrones orbitales
Una vez lanzado, un satélite permanece en órbita debido a que la fuerza centrifuga, causada por su rotación alrededor de la Tierra, es contrabalanceada por la atracción gravitacional de la Tierra. Entre mas cerca gire de la Tierra el satélite, más grande es la atracción gravitacional y mayor será la velocidad requerida para mantenerlo alejado de la Tierra. Los satélites de baja altitud tienen órbitas cercanas a la Tierra (160 a 480 km de altura), viajan aproximadamente a 28160 km por hora. A esta velocidad, se requiere aproximadamente de 1 1/2 h para girar alrededor de toda la Tierra. Consecuentemente el tiempo que el satélite esta visible en una estación terrestre en particular, es solamente 1/4 h o menos por órbita. Los satélites de altitud media (9600 a 19300 km de altura), tienen un periodo de rotación de 5 a12 h y permanecen a la vista de una estación terrestre especifica de 2 a 4 h por órbita. Los satélites geosincronos de alta altitud (30570 a 40200 km. de altura), viajan aproximadamente a 11070 km por hora y tiene un periodo de rotación de 24 h, exactamente el mismo que la Tierra. De esta manera, permanecen en una posición fija, con respecto a una estación de la Tierra especifica y tienen un tiempo de disponibilidad de 24 h.
Internet por satélite
Con el canal ascendente se realizarán las peticiones (páginas web, envío de e-mails, etc) a través de un módem de RTC, RDSI, ADSL o por cable, dependiendo de tipo de conexión del que se disponga. Estas peticiones llegan al proveedor de Internet que los transmite al centro de operaciones de red y que a su vez dependerá del proveedor del acceso vía satélite. Los datos se envían al satélite que los transmitirá por el canal descendiente directamente al usuario a unas tasas de transferencia de hasta 400 kbytes/s.
Local Multipoint Distribution System (LMDS) es un sistema de comunicación inalámbrica de punto a multipunto, que utiliza ondas radioeléctricas a altas frecuencias, en torno a 28 y 40 GHz. Con estas frecuencias y al amplio margen de operación, es posible conseguir un gran ancho de banda de comunicaciones, con velocidades de acceso que pueden alcanzar los 8 Mbps.
Este sistema de conexión da soporte a una gran variedad de servicios simultáneos: televisión multicanal, telefonía, datos, servicios interactivos multimedia.
Orbitales o No Síncronos: Giran al rededor de la Tierra en un patrón elíptico o circular. Si está girando en la misma dirección de la rotación de la Tierra con una velocidad angular superior a la de la Tierra, la órbita se llama “órbita progrado”. Si está girando en la dirección opuesta a la de la Tierra o en la misma dirección, pero a una velocidad menor, la órbita se llama “órbita retrógrada”. De esta manera, los satélites no síncronos está alejándose continuamente o cayendo a tierra y no permanecen estacionarios en relación a ningún punto en particular de la Tierra. Por lo tanto los satélites no síncronos se tiene que usar cuando están disponibles, lo cual puede ser un corto periodo de tiempo, como 15 minutos por órbita.
Geoestacionarios o Geosíncronos
Giran en un patrón circular, con una velocidad angular igual a la de la Tierra, por lo que permanecen en una posición fija con respecto a esta. Están disponibles para todas las estaciones de la Tierra dentro de su sombra permanentemente. La sombra de un satélite incluye todas las estaciones de la Tierra que tienen un camino visible a él y están dentro del patrón de radiación de las antenas del satélite. Requiere de motores propulsores para mantenerse dentro de la órbita.
Tipos de satélites de comunicaciones
Un satélite actúa básicamente como un repetidor situado en el espacio: recibe las señales enviadas desde la estación terrestre y las reemite a otro satélite o de vuelta a los receptores terrestres. En realidad hay dos tipos de satélites de comunicaciones:
• Satélites pasivos. Se limitan a reflejar la señal recibida sin llevar a cabo ninguna otra tarea.
• Satélites activos. Amplifican las señales que reciben antes de reemitirlas hacia la Tierra. Son los más habituales.
Satélites y sus órbitas
Los satélites son puestos en órbita mediante cohetes espaciales que los sitúan circundando la Tierra a distancias relativamente cercanas fuera de la atmósfera. Los tipos de satélites según sus órbitas son:
• Satélites LEO (Low Earth Orbit, que significa órbitas bajas). Orbitan la Tierra a una distancia de 160-2000 km y su velocidad les permite dar una vuelta al mundo en 90 minutos. Se usan para proporcionar datos geológicos sobre movimiento de placas terrestres y para la industria de la telefonía por satélite.
• Satélites MEO (Medium Earth Orbit, órbitas medias). Son satélites con órbitas medianamente cercanas, de unos 10.000 km. Su uso se destina a comunicaciones de telefonía y televisión, y a las mediciones de experimentos espaciales.
• Satélites HEO (Highly Elliptical Orbit, órbitas muy elípticas). Estos satélites no siguen una órbita circular, sino que su órbita es elíptica. Esto supone que alcanzan distancias mucho mayores en el punto más alejado de su órbita. A menudo se utilizan para cartografiar la superficie de la Tierra, ya que pueden detectar un gran ángulo de superficie terrestre.
• Satélites GEO. Tienen una velocidad de traslación igual a la velocidad de rotación de la Tierra, lo que supone que se encuentren suspendidos sobre un mismo punto del globo terrestre. Por eso se llaman satélites geoestacionarios. Para que la Tierra y el satélite igualen sus velocidades es necesario que este último se encuentre a una distancia fija de 35.800 km sobre el ecuador. Se destinan a emisiones de televisión y de telefonía, a la transmisión de datos a larga distancia, y a la detección y difusión de datos meteorológicos.
Características de la comunicación por satélite
· Un satélite puede definirse como un repetidor de radio en el cielo (transponder), un sistema satelital consiste de un transponder, una estación basada en tierra, para controlar su funcionamiento, y una red de usuario, de las estaciones terrestres, que proporciona las facilidades para transmisión y recepción del trafico de comunicaciones, a través del sistema de satélite.
·
Las transmisiones de satélite se catalogan como bus o carga útil. La de bus incluye mecanismos de control que apoyan la operación de carga útil. La de carga útil es la información del usuario que será transportada a través del sistema.
· En el caso de radiodifusión directa de televisión vía satélite el servicio que se da es de tipo unidireccional por lo que normalmente se requiere una estación transmisora única, que emite los programas hacia el satélite, y varias estaciones terrenas de recepción solamente, que toman las señales provenientes del satélite. Existen otros tipos de servicios que son bidireccionales donde las estaciones terrenas son de transmisión y de recepción.
· Uno de los requisitos más importantes del sistema es conseguir que las estaciones sean lo más económicas posibles para que puedan ser accesibles a un gran numero de usuarios, lo que se consigue utilizando antenas de diámetro chico y transmisores de baja potencia. Sin embargo hay que destacar que es la economía de escala (en aquellas aplicaciones que lo permiten) el factor determinante para la reducción de los costos.
Patrones orbitales
Una vez lanzado, un satélite permanece en órbita debido a que la fuerza centrifuga, causada por su rotación alrededor de la Tierra, es contrabalanceada por la atracción gravitacional de la Tierra. Entre mas cerca gire de la Tierra el satélite, más grande es la atracción gravitacional y mayor será la velocidad requerida para mantenerlo alejado de la Tierra. Los satélites de baja altitud tienen órbitas cercanas a la Tierra (160 a 480 km de altura), viajan aproximadamente a 28160 km por hora. A esta velocidad, se requiere aproximadamente de 1 1/2 h para girar alrededor de toda la Tierra. Consecuentemente el tiempo que el satélite esta visible en una estación terrestre en particular, es solamente 1/4 h o menos por órbita. Los satélites de altitud media (9600 a 19300 km de altura), tienen un periodo de rotación de 5 a12 h y permanecen a la vista de una estación terrestre especifica de 2 a 4 h por órbita. Los satélites geosincronos de alta altitud (30570 a 40200 km. de altura), viajan aproximadamente a 11070 km por hora y tiene un periodo de rotación de 24 h, exactamente el mismo que la Tierra. De esta manera, permanecen en una posición fija, con respecto a una estación de la Tierra especifica y tienen un tiempo de disponibilidad de 24 h.
Internet por satélite
Con el canal ascendente se realizarán las peticiones (páginas web, envío de e-mails, etc) a través de un módem de RTC, RDSI, ADSL o por cable, dependiendo de tipo de conexión del que se disponga. Estas peticiones llegan al proveedor de Internet que los transmite al centro de operaciones de red y que a su vez dependerá del proveedor del acceso vía satélite. Los datos se envían al satélite que los transmitirá por el canal descendiente directamente al usuario a unas tasas de transferencia de hasta 400 kbytes/s.
Local Multipoint Distribution System (LMDS) es un sistema de comunicación inalámbrica de punto a multipunto, que utiliza ondas radioeléctricas a altas frecuencias, en torno a 28 y 40 GHz. Con estas frecuencias y al amplio margen de operación, es posible conseguir un gran ancho de banda de comunicaciones, con velocidades de acceso que pueden alcanzar los 8 Mbps.
Este sistema de conexión da soporte a una gran variedad de servicios simultáneos: televisión multicanal, telefonía, datos, servicios interactivos multimedia.
eNLACe
Las señales llegan al satélite desde la estación en tierra por el "haz ascendente" y se envían a la tierra desde el satélite por el "haz descendente". Para evitar interferencias entre los dos haces, las frecuencias de ambos son distintas. Las frecuencias del haz ascendente son mayores que las del haz descendente, debido a que cuanto mayor sea la frecuencia se produce mayor atenuación en el recorrido de la señal, y por tanto es preferible transmitir con más potencia desde la tierra, donde la disponibilidad energética es mayor.
Para evitar que los canales próximos del haz descendente interfieran entre sí, se utilizan polarizaciones distintas. En el interior del satélite existen unos bloques denominados transpondedores, que tienen como misión recibir, cambiar y transmitir las frecuencias del satélite, a fin de que la información que se envía desde la base llegue a las antenas receptoras.
Características de los enlaces
Las señales llegan al satélite desde la estación en tierra por el "haz ascendente" y se envían a la tierra desde el satélite por el "haz descendente". Para evitar interferencias entre los dos haces, las frecuencias de ambos son distintas. Las frecuencias del haz ascendente son mayores que las del haz descendente, debido a que cuanto mayor sea la frecuencia se produce mayor atenuación en el recorrido de la señal, y por tanto es preferible transmitir con más potencia desde la tierra, donde la disponibilidad energética es mayor.
Para evitar que los canales próximos del haz descendente interfieran entre sí, se utilizan polarizaciones distintas. En el interior del satélite existen unos bloques denominados transpondedores, que tienen como misión recibir, cambiar y transmitir las frecuencias del satélite, a fin de que la información que se envía desde la base llegue a las antenas receptoras.
Para evitar que los canales próximos del haz descendente interfieran entre sí, se utilizan polarizaciones distintas. En el interior del satélite existen unos bloques denominados transpondedores, que tienen como misión recibir, cambiar y transmitir las frecuencias del satélite, a fin de que la información que se envía desde la base llegue a las antenas receptoras.
Características de los enlaces
Retardo
Se refiere al tiempo de espera
entre dos sucesos, como el tiempo que transcurre desde que se transmite una
señal hasta que se recibe. En comunicaciones vía satélite el retardo es un
factor importante debido a la larga distancia que tienen que recorrer las señales.
Si a esto se suman los retardos en los equipos de las estaciones terrenas, el
retardo será mayor, siendo esto muy importante para conversaciones telefónicas
o transmisión de datos en ambos sentidos.
Los enlaces por satélite tienen
un promedio de tiempo de ida y vuelta (RTT, roundtrip time o round-trip delay time) de alrededor de 520 ms hasta el primer
salto. El Protocolo de Control de Transmisión (TCP, Transmission Control
Protocol) utiliza el mecanismo de comienzo lento al inicio de la conexión para
encontrar los parámetros de TCP/IP (IP, Internet Protocol) apropiados para la
misma. El tiempo perdido en la etapa de comienzo lento es proporcional al RTT,
y para los enlaces por satélite significa que TCP se encuentra en el modo de
comienzo lento por más tiempo de lo que debiera. Esto disminuye drásticamente
el rendimiento de las conexiones TCP de corta duración. Esto puede verse cuando
al descargar un sitio web pequeño sorprendentemente toma mucho tiempo, mientras
que cuando se transfiere un archivo grande se obtienen velocidades de datos
aceptables luego de un rato.
Además cuando se pierden
paquetes, TCP entra en la fase de control de congestión y, debido al alto RTT
permanece en esta fase por largo tiempo, reduciendo así el rendimiento de las
conexiones TCP, sean de larga o corta duración.
La cantidad de datos en tránsito
en un enlace en un momento dado es el producto del ancho de banda por el RTT.
Debido a la gran latencia del enlace satelital, este producto es grande. TCP/IP
le permite a los hosts remotos enviar cierta cantidad de datos previamente sin
esperar la confirmación.
Se refiere al tiempo de espera
entre dos sucesos, como el tiempo que transcurre desde que se transmite una
señal hasta que se recibe. En comunicaciones vía satélite el retardo es un
factor importante debido a la larga distancia que tienen que recorrer las señales.
Si a esto se suman los retardos en los equipos de las estaciones terrenas, el
retardo será mayor, siendo esto muy importante para conversaciones telefónicas
o transmisión de datos en ambos sentidos.
Los enlaces por satélite tienen
un promedio de tiempo de ida y vuelta (RTT, roundtrip time o round-trip delay time) de alrededor de 520 ms hasta el primer
salto. El Protocolo de Control de Transmisión (TCP, Transmission Control
Protocol) utiliza el mecanismo de comienzo lento al inicio de la conexión para
encontrar los parámetros de TCP/IP (IP, Internet Protocol) apropiados para la
misma. El tiempo perdido en la etapa de comienzo lento es proporcional al RTT,
y para los enlaces por satélite significa que TCP se encuentra en el modo de
comienzo lento por más tiempo de lo que debiera. Esto disminuye drásticamente
el rendimiento de las conexiones TCP de corta duración. Esto puede verse cuando
al descargar un sitio web pequeño sorprendentemente toma mucho tiempo, mientras
que cuando se transfiere un archivo grande se obtienen velocidades de datos
aceptables luego de un rato.
Además cuando se pierden
paquetes, TCP entra en la fase de control de congestión y, debido al alto RTT
permanece en esta fase por largo tiempo, reduciendo así el rendimiento de las
conexiones TCP, sean de larga o corta duración.
La cantidad de datos en tránsito
en un enlace en un momento dado es el producto del ancho de banda por el RTT.
Debido a la gran latencia del enlace satelital, este producto es grande. TCP/IP
le permite a los hosts remotos enviar cierta cantidad de datos previamente sin
esperar la confirmación.
Control de Errores
En las implementaciones de TCP/IP
más viejas, siempre se consideraba que la pérdida de paquetes era causada por
la congestión (en lugar de errores de enlace). Cuando esto sucede TCP adopta
una defensiva contra la congestión, requiriendo tres confirmaciones duplicadas
(ACK acknowledgement o acuse de recibo), o ejecutando un inicio lento. Debido
al alto valor de RTT, una vez que esta fase de control de la congestión ha
comenzado, toma un largo rato para que el enlace satelital TCP/IP vuelva al
nivel de rendimiento anterior. Por consiguiente, los errores en un enlace
satelital tienen un efecto más serio en las prestaciones de TCP que sobre los
enlaces de latencia baja. Para solucionar esta limitación, se han desarrollado
mecanismos como la Confirmación Selectiva. Especifica exactamente aquellos
paquetes que se han recibido permitiendo que el emisor retransmita solamente
aquellos segmentos que se perdieron debido a errores de enlace.
Para alcanzar rendimientos
óptimos en un enlace satelital es necesario estar consciente de que todo enlace
está expuesto a problemas que alteran el rendimiento de sí mismo. Producidos
por pérdida de paquetes y latencia que retardan el envío y la recepción de las
señales que son transmitidas a través de los enlaces, las cuales son tratadas
en tiempo real para mejorar el servicio.
Para comprobar que el enlace
funciona a la perfección y que este presenta inconvenientes de retardo y errores
se realiza la prueba de Ping y la Prueba de Velocidad que mide en Milisegundos
el funcionamiento del enlace una de las más comunes en enlaces de redes.
En las implementaciones de TCP/IP
más viejas, siempre se consideraba que la pérdida de paquetes era causada por
la congestión (en lugar de errores de enlace). Cuando esto sucede TCP adopta
una defensiva contra la congestión, requiriendo tres confirmaciones duplicadas
(ACK acknowledgement o acuse de recibo), o ejecutando un inicio lento. Debido
al alto valor de RTT, una vez que esta fase de control de la congestión ha
comenzado, toma un largo rato para que el enlace satelital TCP/IP vuelva al
nivel de rendimiento anterior. Por consiguiente, los errores en un enlace
satelital tienen un efecto más serio en las prestaciones de TCP que sobre los
enlaces de latencia baja. Para solucionar esta limitación, se han desarrollado
mecanismos como la Confirmación Selectiva. Especifica exactamente aquellos
paquetes que se han recibido permitiendo que el emisor retransmita solamente
aquellos segmentos que se perdieron debido a errores de enlace.
Para alcanzar rendimientos
óptimos en un enlace satelital es necesario estar consciente de que todo enlace
está expuesto a problemas que alteran el rendimiento de sí mismo. Producidos
por pérdida de paquetes y latencia que retardan el envío y la recepción de las
señales que son transmitidas a través de los enlaces, las cuales son tratadas
en tiempo real para mejorar el servicio.
Para comprobar que el enlace
funciona a la perfección y que este presenta inconvenientes de retardo y errores
se realiza la prueba de Ping y la Prueba de Velocidad que mide en Milisegundos
el funcionamiento del enlace una de las más comunes en enlaces de redes.
No hay comentarios.:
Publicar un comentario