Para Manuel y Gilda,

brillantes maestros,

que me ensean con el ejemplo.

AGRADECIMIENTOS

Agradezco, a mi asesor, Ing. Jaime Vallejos, por su paciencia, participacin y acertada

direccin. A mis profesores y compaeros de estudios universitarios, de los que pude aprender,

y aprendo, sobre la convivencia estudiantil y profesional. A Carmen, por su tolerancia y

comprensin.

Y, de manera muy especial, agradezco a mi gran amigo Mayor PNP Oscar Flores Saavedra y a

todos los miembros del Departamento de Comunicaciones Va Satlite de la Polica Nacional

del Per que sin su experiencia y desinteresada colaboracin hubiera sido imposible la

realizacin del presente trabajo.

INDICE GENERAL

Lista de Figuras

Lista de Tablas

Lista de Abreviaturas

Resumen

CAPITULO I : FUNDAMENTACION DEL PROBLEMA A INVESTIGAR

1.1 Planteamiento del problema 2

1.2 Importancia de la investigacin 3

1.3 Objetivos 4

1.3.1 Objetivo general 4

1.3.2 Objetivos especficos 5

1.4 Hiptesis de la investigacin 5

1.4.1 Hiptesis general 5

1.4.2 Hiptesis nula 5

1.4.3 Sub hiptesis 5

1.5 Limitaciones de la Investigacin 6

CAPITULO II : MARCO TEORICO

2.1 Comunicaciones por satlite 8

2.1.1 Breve historia 9

2.1.2 Partes de un sistema de comunicaciones va satlite 12

2.2 Patrones orbitales 13

2.2.1 LEO 13

2.2.2 MEO 15

2.2.3 GEO 15

2.3 Partes constitutivas de un satlite de comunicaciones 18

2.4 La organizacin INTELSAT 21

2.5 Tpicos de referencia para un enlace satelital 23

2.5.1 ngulos de vista 24

2.5.2 Patrones de radiacin 26

2.5.3 Modelo de clculo de enlace satelital 27

2.6 Antenas terrestres para el servicio satelital 28

2.7 Operadores del servicio satelital 29

2.8 Sistemas VSAT 32

2.9 Aplicaciones de las redes VSAT 33

2.9.1 Aplicaciones civiles unidireccionales 33

2.9.2 Aplicaciones civiles bidireccionales 34

2.9.3 Aplicaciones militares 34

2.10 Topologas de una red satelital VSAT 34

2.10.1 Topologa en estrella 35

2.10.2 Topologa en malla 36

2.10.3 Topologa hbrida 37

2.11 Bandas de frecuencia utilizadas en VSAT 37

2.12 Arquitectura de una red VSAT 39

2.12.1 Estacin VSAT 40

2.12.2 Estacin Hub 41

2.13 Protocolos de acceso a la capacidad satelital 43

2.13.1 Acceso Mltiple por Divisin de Frecuencia - FDMA 43

2.13.2 Acceso Mltiple por Divisin de Tiempo - TDMA 44

2.13.3 Acceso Mltiple por Divisin de Cdigo - CDMA 46

2.14 Protocolos de acceso a la red satelital 47

2.14.1 Protocolo SCPC/DAMA 48

2.14.2 Protocolo TDMA/DAMA 49

2.15 Protocolos de usuario 51

2.16 Estndares para redes VSAT 52

2.16.1 Compresin de voz 53

2.16.2 Descripcin general de las VSAT 53

2.16.3 Emisiones no Esenciales 54

2.16.4 Aislamiento de polarizacin cruzada 55

2.16.5 PIRE fuera del eje 55

2.16.6 Control y monitoreo 56

CAPITULO III : CRITERIOS DE PLANIFICACION E IMPLANTACION

DE REDES VSAT

3.1 Definicin de requisitos de servicio 58

3.1.1 Trfico de voz 59

3.1.2 Trfico de datos 60

3.2 Definicin del desempeo de la red 62

3.2.1 Caudal 63

3.2.2 Tasa de errores de Bit (BER) 63

3.2.3 Tiempo de respuesta 63

3.2.4 Disponibilidad de la red 63

3.3 Definicin del tamao y diseo de la red 64

3.4 Diseo de la red en funcin al equipamiento existente 65

3.5 Evaluacin de los costos e inversin 66

3.5.1 Costos de implantacin de red 66

3.5.2 Costos de operacin 67

3.5.3 Costos de las mejoras futuras 67

3.6 Plan de implantacin 68

3.6.1 El pliego de condiciones 68

3.6.2 Las especificaciones del proyecto 68

3.6.3 Calendario de etapas 69

3.7 Tpicos posteriores a la implantacin 69

CAPITULO IV : ANALISIS DE LA RED VIA SATELITE

EXISTENTE EN LA PNP

4.1 Introduccin 71

4.1.1 Resea histrica 71

4.1.2 Antecedentes 72

4.2 Configuracin de la red 73

4.2.1 Configuracin del hub 74

4.2.2 Configuracin de la estacin remota 78

4.2.3 Interconexin con otras redes 79

4.3 Equipamiento del hub 80

4.3.1 Subsistema de antena 81

4.3.2 Subsistema klystron HPA 84

4.3.3 Subsistema LNA redundante 86

4.3.4 Switch excitador (1+1) del HPA 88

4.3.5 Subsistema de conversin de subida 88

4.3.6 Subsistema de conversin de bajada 91

4.3.7 Subsistema de mdem 93

4.3.8 Subsistema de multiplexacin 98

4.4 Equipamiento de la estacin remota 101

4.4.1 Subsistema de antena 102

4.4.2 Subsistema de tranceptor 104

4.5 Anlisis de transmisin 110

4.6 Anlisis de trfico 113

4.6.1 Trfico de voz 113

4.6.2 Trfico de datos 116

4.7 Diagnstico y problemtica de la red 117

CAPITULO V : PROPUESTA DE DISEO DE LA NUEVA RED

DE TELECOMUNICACIONES VIA SATLITE

5.1 Porqu cambiar el diseo de red? 121

5.1.1 Aspectos tecnolgicos 121

5.1.2 Aspectos econmicos 122

5.1.3 Aspectos de administrativos y/o de gestin 123

5.2 Caractersticas de desempeo de la nueva red 123

5.2.1 Caractersticas de transmisin 123

5.2.2 Trfico de voz 135

5.2.3 Trfico de datos 140

5.2.4 Disponibilidad de la Red 141

5.3 Opciones para la migracin tecnolgica 142

5.3.1 Repotenciacin de la tecnologa SCPC 142

5.3.2 Tecnologa SkyWan TDMA/DAMA 143

5.3.3 Tecnologa LinkWay 2100 TDMA/DAMA 144

5.3.4 Tecnologa VSATPlus II TDMA/DAMA 145

5.4 Seleccin de la tecnologa a usar 146

5.5 Equipamiento de la nueva red 148

5.6 Ahorro de costos 149

5.7 Plan de implantacin 150

5.8 Implicancias de la migracin tecnolgica 151

5.8.1 Implicancias tecnolgicas 151

5.8.2 Implicancias econmicas 152

5.8.3 Implicancias administrativas y de gestin 152

CAPITULO VI : CONCLUSIONES

6.1 Conclusiones 154

ANEXOS

ANEXO I : Clculo de ngulo de elevacin y azimuth de una antena parablica 157

ANEXO II : Frmulas para el clculo de un enlace satelital 159

ANEXO III : Caractersticas de los satlites PASIR de PANAMSAT 163

y 805 de INTELSAT

ANEXO IV : Tablas de Erlang B 171

ANEXO V : Estndares de INTELSAT para estaciones terrenas 174

ANEXO VI : Haces Zonal y Hemisfrico para la serie INTELSAT VIII 176

ANEXO VII : Hoja tcnica del LinkWay 2100 para la nueva red va satlite 178

BIBLIOGRAFIA 185

LISTA DE FIGURAS

FIGURA 2.1 Configuracin de un sistema de Comunicaciones por Satlite 9

FIGURA 2.2 Cinturn de Clarke cubriendo la tierra 10

FIGURA 2.3 Orbita elptica para la constelacin de satlites LEO 14

FIGURA 2.4 Orbita circular para la constelacin de satlites GEO 16

FIGURA 2.5 Movimientos y distancias relativas en que puede oscilar el satlite

dentro de su rbita normal sin ningn tipo de perjuicio 17

FIGURA 2.6 Diagrama de Bloques de un Satlite 19

FIGURA 2.7 Transponder de un satlite 21

FIGURA 2.8 Distribucin ecuatorial de los satlites de Intelsat 22

FIGURA 2.9 Angulo de elevacin de una estacin terrena 24

FIGURA 2.10 Angulo de azimut de una estacin terrena 25

FIGURA 2.11 Huellas de un satlite sobre la regin de Sudamrica 26

FIGURA 2.12 Antena parablica tipo Cassegrain 29

FIGURA 2.13 Estructura de una red VSAT desde el punto de vista de la propiedad

tecnolgica 35

FIGURA 2.14 Topologa en Estrella de una Red VSAT 36

FIGURA 2.15 Topologa en Malla de una Red VSAT 36

FIGURA 2.16 Instalacin de una Estacin VSAT 40

FIGURA 2.17 Diagrama de bloques de una estacin VSAT 41

FIGURA 2.18 Configuracin tpica de un Hub VSAT 42

FIGURA 2.19 Caracterstica del FDMA 44

FIGURA 2.20 Caracterstica del TDMA 44

FIGURA 2.21 Estructura de la Trama TDMA 45

FIGURA 2.22 Caracterstica del CDMA 46

FIGURA 2.23 Estructura de los protocolos en VSAT 52

FIGURA 2.24 Lmites de las emisiones no esenciales 54

FIGURA 4.1 Diagrama general de la Red Va Satlite de la PNP 73

FIGURA 4.2 Caseta de Telecomunicaciones del Hub de la red va satlite 74

FIGURA 4.3 Configuracin de la Estacin Central 75

FIGURA 4.4 Distribucin del equipamiento de Hub en los racks de comunicaciones 76

FIGURA 4.5 Diagrama de la interconexin en el Hub 77

FIGURA 4.6 Configuracin de una Estacin Remota 78

FIGURA 4.7 Interconexin de la red va satlite con otras redes PNP 79

FIGURA 4.8 Estructura de la antena de 6.1 metros y su conexin a la caseta del Hub 82

FIGURA 4.9 Vistas de los planos de giro de la antena Vertex 83

FIGURA 4.10 Diagrama de bloques de HPA 85

FIGURA 4.11 Configuracin redundante del LNA 86

FIGURA 4.12 Diagrama de bloques del LNA 87

FIGURA 4.13 Panel frontal y diagrama de bloques del conmutador del HPA 89

FIGURA 4.14 Panel frontal del Up Converter y Down Converter 90

FIGURA 4.15 Sistema de interconexin de los convertidores de bajada 92

FIGURA 4.16 Parte frontal del subsistema de mdem 93

FIGURA 4.17 Diagrama de interconexin del subsistema de mdem 94

FIGURA 4.18 Diagrama de bloques del subsistema de mdem (transmisin) 95

FIGURA 4.19 Diagrama de bloques del subsistema de mdem (recepcin) 96

FIGURA 4.20 Parte frontal y posterior respectivamente del Multiplexor PCSI CS8000 98

FIGURA 4.21 Diagrama de bloques del CS8000 (canales de voz) 99

FIGURA 4.22 Diagrama de bloques del CS8000 (canales de data) 100

FIGURA 4.23 Interconexin de Multiplexores CS-8000 101

FIGURA 4.24 Diagrama de bloques de la estacin remota 102

FIGURA 4.25 (A) Vista lateral de la antena de una estacin remota 103

(B) Alimentador de la antena Offset 103

FIGURA 4.26 Equipamiento del tranceptor Codan, serie 5700 104

FIGURA 4.27 Configuracin en DC del tranceptor Codan, serie 5700 105

FIGURA 4.28 Configuracin en AC del tranceptor Codan, serie 5700 106

FIGURA 4.29 Diagrama de bloques del sistema de RF de una estacin remota 108

FIGURA 4.30 Esquema de presentacin del software SatMasterPro v.6.4 110

FIGURA 4.31 Resultados del clculo de ngulos en el SatMasterPro v.6.4 110

FIGURA 5.1 Servicios cubiertos por una red va satlite 121

FIGURA 5.2 Men de presentacin y pantalla de asignacin de datos

generales del LST5 124

FIGURA 5.3 Men de ingreso de datos de las estaciones de la red satelital con el LST5 125

FIGURA 5.4 Pantalla para el clculo del enlace con el LST5 126

FIGURA 5.5 Configuracin final de la nueva red va satlite 149

LISTA DE TABLAS

TABLA 2.1 Comparacin de caractersticas de las rbitas LEO, MEO y GEO 18

TABLA 2.2 Asignacin de frecuencias para las bandas C, Ku y Ka. 37

TABLA 2.3 Principales caractersticas de la banda C, y banda Ku 39

TABLA 2.4 Ventajas y desventajas de las tcnicas de acceso a la capacidad satelital 47

TABLA 2.5 Desempeo de los protocolos por competencia 50

TALBA 2.6 Densidad de la PIRE fuera del eje 55

TABLA 4.1 Garanta de Desempeo de BER en el Mdem DMD-4500 97

TABLA 4.2 Ubicacin geogrfica y posicin con respecto al PAS1R del Hub y las

estaciones remotas 111

TABLA 4.3 Distribucin de Frecuencias para cada una de las estaciones 112

TABLA 4.4 Registro de Minutos acumulado por cada estacin remota 114

TABLA 4.5 Clculo de la Intensidad de Trfico y la Probabilidad de Bloqueo

de cada estacin 115

TABLA 4.6 Resumen del trfico de datos por estacin terrena 117

TABLA 5.1 Minutos de Voz diarios proyectados por estacin 136

TABLA 5.2 Minutos de Voz mensual proyectados por estacin 137

TABLA 5.3 Intensidad de Trfico proyectado por estacin (en Erlang) 138

TABLA 5.4 Nmero de canales proyectados por estacin 139

TABLA 5.5 Proyeccin del trfico de datos de la nueva Red Va Satlite 140

TABLA 5.6 Costos de Repotenciacin de la Red Satelital de la PNP 142

TABLA 5.7 Resumen de propuesta econmica de VSAT Plus II 146

TABLA 5.8 Costos de redes y servicios de comunicaciones alquilados de la PNP 149

TABLA 5.9 Plan de implantacin para la nueva red va satlite 150

TABLA 5.10 Plan de entrega de equipamiento para la nueva red va satlite 151

LISTA DE ABREVIATURAS

AE Disponibilidad del equipamiento de la red

AL Disponibilidad del enlace satelital

ACELP Algoritmo de Prediccin Lineal con Excitacin por Cdigo Algebraico

ATM Transfer Mode Asynchronous (Modo de Transferencia Asncrono)

AT&T American Telephone and Telegraph.

AFSATCOM Air Force Satellite Communication System.

AsGa Arseniuro de Galio

BER Bit Error Ratio (Tasa de Error de Bit)

BPF Band-Pass Filter (Filtro Pasa Banda)

BSS Broadcasting Satellite Service

BTR Recuperacin de tiempo de Bit

CELP Prediccin Lineal con Excitacin de Cdigo

CDMA Acceso Mltiple por Asignacin de Cdigo

C/N Relacin Portadora a Ruido

C/N0 Relacin Portadora a Densidad de Ruido

COMSAT Communications Satellite Corporation (Corporacin de satlites de comunicaciones).

CO-POL Antena que trabaja con polarizacin horizontal o vertical

CROSS-POL Antena que trabaja con polarizacin horizontal y vertical

DAMA Acceso Mltiple por Asignacin a Demanda

dBi Decibelios con respecto a una antena isotrpica

dBK, dB/K Decibelios por grados kelvin.

dBW Decibelios por vatio

DSCS Defense Satellite Communications System (Sistema militar de comunicaciones por satlite).

Eb/N0 Relacin de Densidad de energa de bit a ruido

ETSI European Telecommunications Standards Institute

EUTELSAT Organizacin Europea de Satlites de Telecomunicaciones.

FDMA Acceso Mltiple por Divisin de Frecuencia

FEC Forward Error Code

FET Field Effect Transistor (Transistor de efecto de campo)

FI Frecuencia Intermedia

FLTSATCOM Fleet Satellite Communications System.

FSS Fixed Satellite Service

G/T Relacin Ganancia a Temperatura de Ruido

Ghz Gigahertz

Hz Hertz

HEMT High Electron Mobility Transistor

HPA High Potency Amplifier (Amplificador de Alta Potencia)

IBS INTELSAT Business Services (Servicios empresarial de INTELSAT)

IDU Indoor Unit (Unidad Interior)

IDR Velocidad intermedia de transmisin de datos (INTELSAT)

IESS Intelsat Hearth Station Standards

INSAT Sistema de Satlite Nacional Indio.

INTELSAT International Telecommunications Satellite Organization (Organizacin Internacional de Telecomunicaciones por Satlite).

ITU International Telecomunications Union

Km Kilmetros

Kbps Kilobits por segundo

LAN Local Area Network (Redes de Area Local)

LNA Low Noise Amplifier (Amplificador de Bajo Ruido)

LNB Low Noise Block Converter (Convertidor de bajada de bajo ruido)

LO Local Oscilador (Oscilador Local)

Mbps Megabits por segundo

MCPC Multiple Channel Per Carrier

Mhz Megahertz

MMIC Monolithic Microwave Integrated Circuits

MOS Mean Opinin Store (Nota Media de Opinin)

MTBF Tiempo medio entre fallas

MTTF Tiempo medio de operacin sin fallas

NASA National Aeronautics and Space Administration

NASDA Agencia del Japn para el Desarrollo Espacial Nacional.

NCC Network Control Center (Centro de Control de Red)

NMS Network Management System (Sistema de Control y Manejo de Red)

ODU Outdoor Unit (Unidad Exterior)

PBX Central Telefnica Privada

PCM Pulse Code Modulation (Modulacin por Pulsos Codificados)

PDH Plesiocronous Digital Hierarchie

PIRE Potencia Isotrpica Radiada Equivalente

PNP Polica Nacional del Per

PSTN Public Switching Telephony Network (Red de Telefona Pblica Conmutada)

QDU Unidad de Distorsin de Cuantificacin

QPSK Modulacin por desplazamiento de fase en cuadratura

RDSI Red Digital de Servicios Integrados

RF Radiofrecuencia

SATCOM Sistema de Comunicaciones por Satlite del Ejrcito.

SCADA Supervirory Control And Data Acquisition

SCPC Single Channel Per Carrier

SES Sociedad Europea de Satlites.

SFD Saturation Flux Density (Densidad de flujo de saturacin)

SNMP Simple Network Management Protocol

SSPA Solid State Power Amplifier (Amplificador de Estado Slido)

SSOG Gua de explotacin de sistema de satlites.

TDMA Acceso mltiple por Asignacin de Tiempo

TRF Filtro de rechazo de transmisin

TT&C Centro de Telecontrol y Telemando.

TWTA Travelling Wave Tube Amplifiers

Tx/Rx Transmisin / Recepcin

W/Hz Watts por Herz

VSAT Very Small Aperture Terminal

VSWR Voltaje Standing Wave Ratio (Relacin de ondas estacionarias)

VOX Funcin de Activacin por Voz

VPN Red Privada Virtual

WLL Wireless Local Loop

XPD Factor de Discriminacin de Polarizacin Cruzada

RESUMEN

El presente trabajo es un anlisis tcnico, econmico y de gestin para el dimensionamiento y

estructuracin de una nueva red de comunicaciones va satlite para la Polica Nacional del

Per. Para esto, se propone utilizar tecnologa VSAT con tcnicas de acceso TDMA/DAMA

Asimismo, se establecen criterios metodolgicos de fondo y forma para el estudio, anlisis y

propuesta de una red de comunicaciones va satlite y/o similares que sean, an, ms complejas.

El estudio se hace tomando como base una red de comunicaciones va satlite ya existente en la

Polica Nacional del Per, por lo que la metodologa de investigacin es cuasi-experimental;

utilizando para ello bibliografa bsica, manuales tcnicos de operacin, y principalmente, el

LST5, una herramienta de software para los clculos de transmisin proporcionada y utilizada

por Intelsat, la organizacin mundial ms grande para comunicaciones por satlite.

Los sistemas VSAT (Very Small Aperture Terminal) son redes va satlite punto multipunto que

proveen a los usuarios servicios de voz, datos y video mediante estaciones terrenas compactas

con antenas de dimetro pequeo y hardware de fcil instalacin, por lo que su costo e

implementacin resultan bastante econmicos. Estas redes pueden trabajar mediante diferentes

tcnicas de acceso al segmento satelital; una de ellas es la tcnica de acceso por demanda

DAMA.

El protocolo DAMA se utiliza para compartir el ancho de banda normalmente en un modo de

divisin de tiempo. Por lo general, la transmisin DAMA se utiliza en un entorno de paquete

conmutado cuando se van a transferir grandes cantidades de datos. La versatilidad de DAMA

permite que, en el caso de comunicaciones de voz, se emplee la funcin de activacin por voz

(VOX), que desactiva la portadora durante las pausas de una conversacin. Asimismo el

protocolo DAMA puede ofrecer canales libres de 64 Kbps o ms a peticin para la transmisin

de informacin.

Por otro lado, se presentan el estudio y diagnstico de la red de comunicaciones va satlite que

actualmente viene operando en la Polica Nacional del Per que sirve de base para empezar al

dimensionar la nueva red que se propone implementar.

Finalmente, se muestran las condiciones previas que hay que tener en cuenta para dimensionar

una red de comunicaciones por satlite; factores tcnicos, econmicos y de gestin, as como

referencias sobre los criterios a considerar para el respectivo plan de implantacin de la red.

CAPITULO I

FUNDAMENTACION DEL

PROBLEMA A INVESTIGAR

2

1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

En la actualidad, el servicio de Telecomunicaciones Va Satlite de la Polica Nacional

del Per, cuenta con una infraestructura adquirida en el ao de 1994 con el cual viene

brindando los servicios de voz y datos a una velocidad de 64kbps por canal, hacia sus 21

estaciones ubicadas en diferentes puntos del pas. Dicho sistema de telecomunicaciones,

actualmente utiliza tcnicas FDMA para el transporte de toda su informacin; esto

implica que el crecimiento de la red, con la finalidad de brindar mayores servicios, estar

en funcin del aumento de ancho de banda asignado, lo cual en la actualidad representa

una situacin nada provechosa si consideramos las actuales tendencias tecnolgicas de

reduccin del ancho de banda; as como el limitado espectro de frecuencias existente.

Tambin hay que mencionar que a la fecha, dentro del marco de las polticas del Gobierno

Central, que incluye la reestructuracin de las Fuerzas Armadas y Policiales, actualmente

en marcha, existe la intencin de redistribuir el ancho de banda utilizado por las Fuerzas

Armadas y Polica Nacional distribuidos en el satlite PAS1R de PANAMSAT. Esto

implica pensar en una probable reduccin del ancho de banda actualmente utilizado por la

Polica Nacional del Per, por lo que se hace ms necesario un cambio en la tecnologa

utilizada, que le permita optimizar su espectro asignado, as como tener una reserva para

su crecimiento y aplicaciones futuras.

Asimismo, otro factor importante que agudiza el problema, es el crecimiento constante

que ha experimentado el consumo de llamadas telefnicas al interior del pas, lo cual hace

que el la Polica Nacional del Per, dependiente del Gobierno Central, invierta cada vez

ms dinero por el consumo telefnico, lo que hace necesario plantear una propuesta de

solucin para proveer a la Polica Nacional del Per de una red privada de

telecomunicaciones que posibilite un ahorro considerable de dicho consumo.

Explicar y entender esta problemtica sugiere poseer las herramientas tcnicas y

acadmicas necesarias para poder hacer un anlisis sistemtico de la situacin; adems

hay que considerar que el personal tanto oficial como subalterno de la Polica Nacional

del Per es un personal tcnico especializado ms no profesional preparado en el campo

tecnolgico y acadmico. Esto dificulta la comprensin del problema y la obtencin de

herramientas tericas adecuadas para su entendimiento.

De todo esto, nos planteamos dos interrogantes principales: es posible mejorar y

optimizar el servicio de comunicaciones va satlite de la Polica Nacional del Per

manteniendo la tecnologa existente para que satisfaga todos los requerimientos de la

3

Institucin?, y; el cambio tecnolgico que se plantea sobre la red de comunicaciones va

satlite va a beneficiar en costos, tecnologa, capacitacin y posibilidades de crecimiento

a la Polica Nacional del Per?

Dentro de esta coyuntura, en la que se establece una problemtica especfica dentro del

desarrollo tecnolgico de la Polica Nacional del Per, se empiezan a plantear diferentes

formas y/o maneras de optimizar los recursos tecnolgicos ya que, dentro del marco del

crecimiento del sector comunicaciones de la Polica Nacional del Per, el sistema actual

no satisface las expectativas de dicho crecimiento.

En la tarea de plantear soluciones para el rea de comunicaciones va satlite, surgen

muchas posibilidades; debido a que hoy en da existen varias tcnicas de transportar voz y

datos mediante enlaces satelitales utilizando diferentes plataformas tecnolgicas, las

cuales se encuentran en continuo desarrollo. Es por ello que, otro de los problemas es

disear una propuesta tcnica, metdica, acadmica y econmicamente seria que permita

a la Polica Nacional del Per tener argumentos slidos para la sustentacin de su

necesidad de mejoramiento tecnolgico y capacitacin del personal encargado de dicha

rea.

Como se puede apreciar, existe una gama variopinta de situaciones que nos muestran la

existencia de una situacin-problema que requiere ser resuelta de manera sistemtica y

con la mayor rigurosidad cientfica posible.

1.2 IMPORTANCIA DE LA INVESTIGACION

La presente investigacin es importante porque considera diferentes aspectos en la

implementacin de una red de comunicaciones va satlite como son los aspectos tericos,

econmicos, tecnolgicos y de capacitacin.

En el aspecto econmico se muestra lo que sera la relacin comparativa de costos entre

la tecnologa existente y la que se intenta implementar, ya que esta permitir verificar el

ahorro en costos para la Polica Nacional del Per. Tambin, dentro del aspecto

econmico, se contempla un breve anlisis de costos de inversin en la nueva tecnologa

con respecto a la inversin que realizara la Polica Nacional del Per si es que alquilara

dicho servicio.

4

En el aspecto tecnolgico se muestran las bondades de una tecnologa de punta como es la

tecnologa de Redes VSAT, la cual implica mostrar tcnicas actualizadas de

dimensionamiento de redes satelitales, manejo de tpicos sobre la implementacin de

redes satelitales, clculo de enlaces punto multipunto y anlisis de trfico en dichas redes.

En el aspecto de capacitacin, obviamente que el uso de nuevas tecnologas requiere

nuevos conocimientos para el manejo de dicha tecnologa, por lo que esta investigacin

tambin pretende constituirse en una gua terica y prctica para la comprensin, anlisis

y puesta en marcha de una red de comunicaciones va satlite. Asimismo, en el campo

acadmico universitario este trabajo se puede constituir con un paso importante para el

desarrollo de posteriores investigaciones en el tema redes va satlite, en especial VSAT,

ya que hasta la actualidad existen pocas referencias de investigaciones hechas en este

tema: Slo se han encontrado dos investigaciones presentadas en formato de Tesis

Profesional en la Universidad Nacional de Ingeniera(1), los cuales hacen referencia a las

Redes VSAT, mas no hacen referencia ni a las tcnicas TDMA ni a las tcnicas DAMA.

As pues; estos aportes reditan en beneficio directo del desarrollo tecnolgico en el

campo de las Telecomunicaciones de la Polica Nacional del Per, as como tambin

contribuyen al desarrollo acadmico, especficamente dentro de la Universidad Nacional

Mayor de San Marcos.

Finalmente; ya que la Polica Nacional del Per brinda un servicio a la comunidad en su

conjunto, la importancia de este proyecto indirectamente contiene un aporte social, ya que

esta nueva red de servicios posibilitar una mejor y ms rpida cobertura de los sistemas

de informacin de la Polica Nacional del Per para beneficio de la comunidad.

1.3 OBJETIVOS

1.3.1 General

Proponer un diseo de una Red de Telecomunicaciones Va Satlite para la Polica

Nacional del Per, empleando redes VSAT punto multipunto basadas en tcnicas de

comunicacin TDMA/DAMA que permita mejorar los servicios que actualmente

brinda la Polica Nacional.

1 Estas dos Tesis Profesionales que tambin se usan como material de consulta en este proyecto son: Anlisis de Interconexin

de una Red VSAT de Antonio Daz Hernndez y Diseo e Implementacin de un Sistema VSAT-SCPC de David Mximo Lpez Morales.

5

1.3.2 Especficos

a) Hacer un diagnstico de la actual Red de Comunicaciones Va Satlite de la

Polica Nacional del Per, con la finalidad de encontrar sus alcances,

limitaciones y posibilidades de crecimiento.

b) Mostrar un anlisis comparativo de las caractersticas tcnicas y

operacionales entre la red actual y la red que se intenta proponer en su

reemplazo.

c) Mostrar algunas referencias comparativas de costos de redes satelitales

VSAT, incluyendo el costo econmico de la repotenciacin de la red actual.

d) Plantear una propuesta de criterios para la toma de decisin en el

dimensionamiento, la planificacin y la implantacin de redes VSAT punto

multipunto.

e) En base al estudio realizado, plantear posibles temas de investigacin

posteriores.

1.4 HIPOTESIS DE LA INVESTIGACION

1.4.1 Hiptesis General

El desarrollo y el diseo de una nueva Red de Comunicaciones Va Satlite

empleando Redes VSAT mejora los servicios de comunicacin de la Polica

Nacional del Per en la medida que posibilita un crecimiento sistemtico de su red

y un ahorro econmico al amparo de esta moderna tecnologa.

1.4.2 Hiptesis Nula

El desarrollo y el diseo de una nueva Red de Comunicaciones Va Satlite

empleando Redes VSAT no mejora los servicios de comunicacin de la Polica

Nacional del Per por lo que resulta inadecuado plantear una propuesta de cambio

tecnolgico.

1.4.3 Sub Hiptesis

a) El diseo de la Red de Telecomunicaciones Va Satlite empleando redes

VSAT contribuir en el ahorro de costos de los servicios telefnicos de la

Polica Nacional del Per.

6

b) El estudio comparativo entre la Red de Comunicaciones Va Satlite

existente y la que se quiere implementar justificar plenamente la necesidad

de un cambio tecnolgico para posibilitar un desarrollo sostenible de este

sector.

c) La constante evaluacin y actualizacin de las Normas de Operacin y

Mantenimiento es necesaria para el mejor desempeo de la Red de

Telecomunicaciones Va Satlite.

d) El cambio tecnolgico es factor decisivo para la implementacin de

programas de actualizacin y perfeccionamiento del personal tcnico

especializado de la Polica Nacional del Per.

1.5 LIMITACIONES DE LA INVESTIGACION

Si bien es cierto, se intenta realizar una investigacin amplia, surgen limitaciones propias

del proceso obtencin de informacin como es la falta de bibliografa bien documentada

sobre el tema. La bibliografa actualizada no se encuentra disponible en las casas

editoriales o de lo contrario hay que adquirirla a pedido aumentando el costo de los

mismos, lo cual muchas veces no est dentro de las posibilidades presupuestales.

Pero la limitacin ms importante para este proyecto es la implementacin del sistema.

Debido a que una red va satlite implica un alto costo de implementacin; la

materializacin y puesta en marcha del presente proyecto estar sujeta a la decisin del

estado mayor de la PNP, as como del Ministerio del Interior; incluso del Poder Ejecutivo

del Estado. Esta es la razn principal por la que el proyecto se limita solamente al diseo

de la red de comunicaciones va satlite; aunque se espera que este proyecto sirva de base

para el proyecto tcnico-econmico que cristalizar la implementacin de esta nueva red.

CAPITULO II

MARCO TEORICO

8

2.1 COMUNICACIONES POR SATELITE

La ITU define a las comunicaciones como toda transmisin, emisin o recepcin de

signos, seales, escritos, imgenes, sonidos o informacin de cualquier naturaleza, por

hilo, radioelectricidad, medios pticos u otras sistemas electromagnticos(2). Esta

definicin abarca todas las comunicaciones; pues entonces las comunicaciones por satlite

son las que utilizan el satlite (repetidor en el cielo) como un punto superior para un

enlace de telecomunicaciones entre puntos de la tierra (fijos o mviles), o aquellas en que

las telecomunicaciones son los nicos medios posibles para trasmitir informaciones de

todo gnero entre el satlite, la tierra, y viceversa.

Las comunicaciones va satlite han alcanzado en la actualidad una etapa muy interesante

en su desarrollo. Los satlites de comunicaciones permiten hoy en da establecer enlaces

con lugares muy alejados o que inicialmente eran inaccesibles; y la cantidad y variedad de

informacin que transmiten y reciben es sorprendente. Por ejemplo, se pueden ver en

vivo programas de televisin que se estn transmitiendo en otra ciudad o pas, hablar por

telfono a cualquier parte del mundo, transmitir todas las pginas de un peridico a un

lugar remoto para que se imprima localmente, realizar juntas de trabajo a distancia

mediante teleconferencias, etc.

Definitivamente, una definicin acertada que engloba todo el desarrollo de las

comunicaciones por satlite es: los sistemas va satlite son capaces de proveer servicios

de comunicaciones virtualmente a cualquier parte del mundo sin discriminacin en

precios o geografa. Ninguna otra tecnologa incluyendo fibra ptica- puede conseguir

este objetivo y ninguno puede lograr la promesa de universalidad geogrfica(3).

En esencia, se puede definir un satlite como un repetidor radioelctrico ubicado en el

espacio, el cual recibe seales generadas en la tierra, las amplifica y las devuelve a la

tierra. Es decir en un centro de comunicaciones que procesa datos recibidos desde nuestro

planeta y los enva de regreso, hacia otro punto distante del inicial.

Un sistema de comunicaciones por satlite consiste bsicamente de un transpondedor o

transponder (repetidor de radio en el espacio), una estacin central ubicada en tierra la

cual controla el funcionamiento del satlite y una red de usuario que proporciona las

facilidades para transmisin y recepcin de trfico de comunicaciones, a travs del

sistema de satlite.

2 Definicin oficial de la International Telecomunication Union (ITU) extrada de http://www.itu.int 3 Definicin extrada de http://www.intelsat.com

9

En la Figura 2.1 se muestra una configuracin bsica de un sistema de comunicaciones

por satlite.

Satlite

Estacin Central

Estacin 1Estacin 4

Estacin 5

Estacin 3Estacin 2

FIGURA 2.1. Configuracin de un sistema de Comunicaciones por Satlite

En cuanto a las transmisiones por satlite hay que mencionar que estas se pueden

catalogar como de bus y de carga til. La de bus incluye mecanismos de control que

apoyan la operacin de carga til. La de carga til es la informacin del usuario que ser

transportada a travs del sistema. Cabe mencionar que aunque en los ltimos aos la

demanda de los servicios de datos y video ha aumentado considerablemente, la

transmisin de seales de voz convencional (en forma digital o analgica) constituye el

grueso de volumen de carga til de la comunicacin por satlite.

2.1.1 Breve Historia

La idea de los satlites de Telecomunicaciones apareci poco despus de la

Segunda Guerra mundial. En 1945, el oficial de radar de la RAF Arthur C. Clarke

propona la colocacin en rbita de tres repetidores separados entre s por un ngulo

de 120 grados a 36000 Km. sobre la superficie de la tierra en una rbita situada en

un plano coincidente con el plano ecuatorial terrestre, el cual poda abastecer de

comunicaciones de radio y televisin a todo el globo(4); tal como se muestra en la

Figura 2.2.

4 Este artculo titulado Rels extraterrestres apareci publicado por primera vez en el nmero de octubre de 1945 de la revista

Wireless World.

10

Satlite

SatliteSatlite

Tierra

36,00

0 Km.

120

FIGURA 2.2. Cinturn de Clarke cubriendo la tierra.

Cuando termin la guerra no existan medios para colocar satlites en rbita

terrestre baja ni mucho menos en rbita geoestacionaria. Sin embargo los primeros

experimentos de utilizacin del espacio para propagacin de radiocomunicaciones

lo realizaron las dependencias militares de los Estados Unidos y la ex Unin

Sovitica utilizando nuestro satlite natural, la Luna, como un reflector pasivo.

En 1957, la Unin Sovitica lanz el Sputnik I, el cual llevaba a bordo un radiofaro

que era capaz de recibir, amplificar y transmitir seales en frecuencias de 20 Mhz. y

40 Mhz. Ms adelante Estados Unidos lanza el Explorer I.

En 1958, la NASA lanz el Score el cual emiti el primer mensaje almacenado en

un satlite ya que el Score reciba transmisiones de las estaciones terrestres, las

almacenaba en una cinta magntica y las emita a otras estaciones terrestres ms

adelante en su rbita. En 1960 lanza el Echo, el cual reflejaba pasivamente las

seales de radio emitidas desde una antena terrestre grande con el cual se logr la

primera transmisin trasatlntica.

En 1962, AT&T lanz el primer satlites de comunicaciones verdadero en rbita

baja que reciba y transmita simultneamente; el Telstar I el cual slo duro unas

cuantas semanas debido a daos producidos por radiaciones provenientes del

cinturn de Van Allen. El Telstar II, lanzado en 1963, era idntico al Telstar I pero

11

protegido contra radiaciones y fue usado para transmisiones comerciales de

telfono, televisin, facsmiles y datos. Sus estaciones terrestres estaban situadas en

Andover, Maine (Estados Unidos), Goonhilly Downs (Reino Unido) y Pleumeur-

Bodou (Francia). Muchos historiadores fechan a este ao como el ao del

nacimiento de la aldea mundial de comunicaciones.

Al Telstar I y Telstar II, le siguieron el Relay I y el Relay II. En 1963 el Syncom II

se coloc en rbita sincrnica sobre el Atlntico. La rbita del Syncom II tena una

inclinacin de 28, por lo que pareca describir un ocho sobre la tierra. En ese

mismo ao, el Relay I enlaz Ro de Janeiro (Brasil), Lagos (Nigeria) y New Jersey

en una breve conversacin entre tres continentes. El Syncom III se situ

directamente sobre el ecuador en 1964, cerca de la lnea internacional del tiempo, y

retransmiti en directo la ceremonia de apertura de los juegos olmpicos en Japn.

"En directo va satlite": el mundo se sobrecogi al conocer las posibilidades de los

satlites de comunicaciones.

Al comprender el potencial de las comunicaciones por satlite, los Estados Unidos

propone la formacin del consorcio INTELSAT, el cual lanza su primer satlite

comercial para comunicaciones, el Intelsat I conocido como Early Bird. Intelsat I

entr en servicio en 1965 con 240 circuitos telefnicos. Era un cilindro de 0,72

metros de ancho por 0,59 metros de alto, y su peso era de 39 kilogramos. Las

celdas solares que lo envolvan suministraban 40 vatios de potencia y para

simplificar el diseo el sistema estaba estabilizado por rotacin. El Early Bird

estaba diseado para funcionar durante dieciocho meses, pero permaneci en

servicio durante cuatro aos. Con posterioridad se lanzaron sucesivos satlites

Intelsat los cuales fueron aumentando su capacidad de retransmisin de canales

telefnicos y televisivos.

El Intelsat no es el nico sistema de satlites de comunicaciones en funcionamiento.

A medida que avanzaba la tecnologa y descendan los precios, la conveniencia de

los satlites de comunicaciones dedicados creca. Resultaba atractivo, desde el

punto de vista comercial, construir los satlites segn las necesidades de los

distintos estados, firmas, compaas de navegacin y otras organizaciones con un

gran volumen de trfico de comunicaciones entre puntos separados por varios

centenares de kilmetros. El primer pas que cont con un sistema interior fue

Canad que lanz el Anik I de 1972. Espaa cuenta con su propio sistema de

satlites denominado Hispasat. Otra red muy utilizada, aunque no tan conocida, es

12

la DSCS del departamento de Defensa de los Estados Unidos con su serie de

satlites DSCS. Otras redes de satlites militares norteamericanos son el

FLTSATCOM y el AFSATCOM.

La red nacional ms extensa de satlites fue desarrollada por la Unin Sovitica a

partir de abril de 1965, con la serie de satlites Molniya (relmpago) situados en

rbita muy elptica con el cenit sobre el hemisferio norte. De este modo, diversos

centros del extenso territorio de la URSS quedaron unidos por programas de

televisin en blanco y negro, telfono y telgrafo. La rbita de 12 horas colocaba al

satlite encima de la Unin Sovitica durante los periodos fundamentales de

comunicaciones, lo que supona para las estaciones de tierra un blanco con un

movimiento aparente muy lento. Cada una de las dos primeras series (Molniya I y

Molniya II) comprende cuatro pares de cada tipo de satlite, colocados a intervalos

de 90 alrededor de la rbita. La serie Molniya III es ms completa, pues incorpora

televisin en color adems de otros servicios de telecomunicaciones. Los satlites

Molniya tuvieron un impacto social, poltico y econmico considerable en el

desarrollo del estado sovitico al permitir establecer conexiones, a travs de la

Organizacin Intersputnik, con otros pases socialistas, desde Europa Oriental a

Mongolia. La red de largo alcance se perfecciona todava ms en la actualidad. En

diciembre de 1975, a la familia de satlites de comunicaciones sovitico se aadi

el Raduga, cuya designacin internacional es Statsionar I.

2.1.2 Partes de un Sistema de Comunicaciones va satlite

En general, un sistema de comunicaciones por satlite est formado por dos

segmentos: el segmento terrestre y el segmento espacial.

El segmento terrestre est formado por las distintas estaciones terrenas destinadas a

la recepcin y transmisin de seales mediante la utilizacin de satlites de

comunicaciones. Dentro de las estaciones terrenas podemos mencionar las

estaciones maestras (conocidas como Hubs) que se encargan de la gestin del

sistema y habitualmente constituyen el nodo principal de la red; y las estaciones

remotas las cuales pueden ser de alto trfico y de bajo trfico segn el nmero de

canales de acceso que posean.

El segmento espacial lo forman todos aquellos componentes necesarios para

posibilitar el funcionamiento del satlite; es decir el segmento espacial est formado

por:

13

a) Satlite de comunicaciones; que est formado por un conjunto de repetidores

o transpondedores y por sistemas de apoyo. Los equipos de comunicaciones,

incluyendo antenas y repetidores forman parte de la carga til del satlite.

b) Estacin TT&C; que posee todos los equipos necesarios para mantener al

satlite en su posicin orbital, posibilitando la realizacin desde tierra de

todas las operaciones necesarias para tal fin. Esta estacin es propiedad del

dueo del satlite.

c) Lanzadores; que son los encargados de poner al satlite en su rbita

predeterminada. Estos lanzadores son desarrollados por los pases con un

mayor avance cientfico en lo que se refiere a tecnologa de satlites como

son Francia, Estados Unidos, Rusia, India, China, etc.

2.2 PATRONES ORBITALES

Los patrones orbitales constituyen las diferentes rbitas en las cuales se colocan los

satlites. Los satlites se lanzan al espacio y se sitan en una determinada rbita de la

tierra que puede ser elptica (no geoestacionaria) o circular (geoestacionaria). En las

rbitas elpticas, los satlites tienen velocidad variable (mayor y menor velocidad en el

perigeo y apogeo respectivamente)(5) y se utilizan para actividades de reconocimiento. En

las rbitas circulares la velocidad de los satlites es constante y son utilizados para

comunicaciones.

Una vez situado en la rbita circular, el satlite se mantiene en ella gracias al equilibrio de

fuerzas que se produce entre la fuerza gravitacional de atraccin entre la Tierra y el

satlite, y la fuerza centrfuga que acta sobre el satlite debido a su movimiento circular

con la Tierra como centro de dicho movimiento.

2.2.1 LEO (Low Earth Orbit)

Los satlites LEO estn situados en rbitas elpticas bajas (ver figura 2.3), de 1500

Km. en promedio, aunque pueden estar entre 200 y 2000 Km.; los periodos

orbitales se encuentran entre los 90 y los 120 minutos. Estas bajas rbitas se

utilizaron en los inicios de la tecnologa de comunicaciones por satlite como una

5 El Perigeo corresponde a la mnima distancia que logra un satlite cuando gira alrededor de la tierra en rbita elptica. El

Apogeo es la mxima distancia que hay desde la tierra hasta un satlite que se encuentra orbitando la tierra en forma elptica.

14

de las etapas a cubrir para llegar al objetivo final en aquellos momentos, que era el

satlite geoestacionario, ya que por ese entonces no existan los medios suficientes

para conseguir la potencia de lanzamiento necesaria para este propsito, ni tampoco

exista la tecnologa como para poder mantener un satlite en rbita geoestacionaria

sin que perdiera estabilidad.

En los momentos iniciales, las rbitas bajas se contemplaban como el futuro de los

sistemas de navegacin, de prediccin, vigilancia meteorolgica y de observacin

de la Tierra, pero nunca para comunicaciones, ya que el satlite, al tener un perodo

orbital tan corto, es accesible a una estacin terrestre solamente durante un perodo

de tiempo muy corto.

Satlite

Tierra

FIGURA 2.3. Orbita elptica para la constelacin de satlites LEO

Sin embargo, el concepto de constelacin de satlites, de muy reciente aparicin, ha

hecho que los satlites LEO no solamente encuentren su aplicacin en el mercado

de las telecomunicaciones, sino que se constituyan, adems, en el futuro ms

brillante para ese sector, debido a las posibilidades que ofrecen en ancho de banda.

Gracias a ello, podrn competir e integrarse con las redes de fibra ptica debido a su

excelente performance en lo que se refiere a la minimizacin de los retardos

normalmente asociados a las comunicaciones por satlite. Esa minimizacin de

retardos o tiempo de latencia permite la generacin de aplicaciones muy sensibles al

tiempo real, como la transmisin de voz, la videoconferencia y aplicaciones

avanzadas como el trabajo corporativo. Tan es as, que en la actualidad los sistemas

de comunicaciones mviles por satlite utilizan estas rbitas mediante los sistemas

Globalstar (red de 48 satlites), Odyssey (red de 12 satlites) y Teledesic, que

constituye el proyecto ms ambicioso en comunicaciones por satlite; apoyado por

Microsoft y Boeing, el cual constar de 288 satlites funcionando en banda Ka

15

distribuidos en 21 rbitas a 700 Km. de la tierra; cada satlite controlar 576 celdas

de 53 kilmetros cuadrados con capacidad para gestionar 1400 canales de voz

simultneos de 16 Kbps; es decir, la red completa Teledesic puede llegar a suponer

40 millones de mdulos de Tx/Rx y ms de un milln de antenas para las estaciones

terrenas, las cuales trabajarn bajo plataforma ATM.

Los satlites LEO estn divididos en diferentes categoras, basadas en la frecuencia.

As, tenemos los little LEOs que trabajan a 800 Mhz; los big LEOs que trabajan

a 2 Ghz.; y los LEOs de banda ancha en el rango que va de los 20 a los 30 Ghz.

Inicialmente el foco de atencin de los LEO fue para voz y datos de banda estrecha.

Los little LEOs fueron diseados para mensajera y servicios de bsqueda y

localizacin de vehculos. Los big LEOs proporcionarn voz a las reas que no

son cubiertas por las redes celulares o terrestres. Tambin ofrecen datos a baja

velocidad, de 2,4 Kbps a 9,6 Kbps. Y est proyectado que los LEOs de banda

ancha sern los que proporcionen datos a una velocidad equivalente a un STM-1.

2.2.2 MEO (Medium Earth Orbit)

Los satlites de rbita terrestre media se encuentran a una altura de entre 10075 y

20150 kilmetros. Su posicin relativa respecto a la superficie no es fija; es decir,

poseen una rbita elptica. Al estar a una altitud menor con respecto a la rbita

geoestacionaria, se necesita un nmero mayor de satlites para obtener una

cobertura mundial, pero la latencia se reduce substancialmente. En la actualidad no

existen muchos satlites MEO, y se utilizan para sistema de posicionamiento.

2.2.3 GEO (Geosynchronous Earth Orbit)

Cuando la rbita est en el plano ecuatorial de la Tierra, a una distancia de

aproximadamente 36000 Km., y en consecuencia, el perodo orbital es exactamente

igual al perodo de rotacin de la Tierra (o sea, 23 h., 56 min.), conocido como da

sideral, entonces se dice que esa rbita es geoestacionaria y el satlite que discurre

por esa rbita es un satlite geoestacionario (ver Figura 2.4). De esta forma, se

consigue que los satlites aparezcan como puntos fijos para un observador situado

en la Tierra y, en consecuencia, se pueden recibir las seales del satlite mediante

antenas receptoras fijas en la Tierra sin necesidad de hacer un seguimiento y rastreo

constante al satlite; es decir no hay rupturas en la transmisin por los tiempos de

conmutacin. Mediante estos satlites geoestacionarios se puede cubrir la totalidad

16

de la Tierra con facilidad, estando stos disponibles el 100% del tiempo dentro de la

cobertura de su haz. De hecho, desde un punto de vista terico, con tres satlites

geoestacionarios se puede conseguir una cobertura global, exceptuando las zonas

polares.

Satlite

Tierra

Sat

lite

Satlite

FIGURA 2.4. Orbita circular para la constelacin de satlites GEO

A 36000 Km., las comunicaciones a travs de una rbita geoestacionaria generan

una latencia mnima de transmisin de ida y retorno (un retardo de extremo a

extremo) de por lo menos medio segundo(6). Esto significa que los satlites de rbita

geoestacionaria nunca podrn proveer retardos similares a las fibras pticas. Esta

latencia de los satlites GEO es la fuente principal de la demora en las llamadas

telefnicas intercontinentales, impidiendo que se pueda entender la conversacin,

deformando el tono de la voz y produciendo pausas considerables en una

transmisin que es Full Dplex.

Otra desventaja importante es que los satlites geoestacionarios requieren de una

considerable potencia de transmisin y recepcin; as como motores de propulsin a

bordo de los satlites para mantenerlos en sus rbitas respectivas. Tambin se

requiere de maniobras especiales de alta precisin para colocar el satlite en su

rbita respectiva (ver Figura 2.5).

Los satlites de la rbita GEO fueron el punto de partida de las comunicaciones va

satlite, y prcticamente todos los satlites utilizados hoy en da para

comunicaciones de y para redes corporativas son GEO tanto para aplicaciones

punto a punto como punto a multipunto.

6 Una onda electromagntica tarda en recorrer 36000 Km. en aproximadamente 0,12 segundos (360000/300000). Entonces, en

una comunicacin unidireccional el retardo es de aproximadamente 0,25 segundos y en una comunicacin bidireccional el retardo ser de aproximadamente 0,5 segundos.

17

Tierra

75 Km.

75 Km.

85 Km. Movimientosdel satlite

0,1

FIGURA 2.5. Movimientos y distancias relativas en que puede oscilar el satlite dentro de su

rbita normal sin ningn tipo de perjuicio.

Tambin, hay que mencionar que actualmente, la creciente necesidad en trminos de

ancho de banda, la necesidad de minimizar las tasas de errores y, sobre todo, la necesidad

de disminuir la latencia, todo ello para que las redes por satlite puedan competir e

integrarse con las redes terrestres de alta capacidad, ha originado un creciente

protagonismo de los satlites MEO y LEO.

Pese a lo mencionado lneas arriba, los satlites geoestacionarios an constituyen el

soporte vital para la mayora los servicios de comunicaciones por satlite, especialmente

los servicios comerciales; por lo que se siguen implementando nuevas redes y nuevos

satlites, cada vez ms complejos, basados en orbitas geoestacionarias.

Finalmente, aparte de las tres rbitas antes mencionadas, tambin existen las denominadas

plataformas HALE que son bsicamente aeroplanos alimentados por energa solar o ms

ligeros que el aire, que se sostienen sobre un punto de la superficie a unos 21 Km. de

altura. No se habla mucho de ellos ya que en la actualidad constituye fundamentalmente

un proyecto de investigacin. Un ejemplo de HALE que utiliza globos como estaciones es

la red Skytation.

A continuacin, se muestra una tabla comparativa de las caractersticas ms importantes

de las tres orbitas mencionadas.

18

TABLA 2.1

Comparacin de caractersticas de las rbitas LEO, MEO y GEO

LEO MEO GEO

Altitud (Km.) 700 a 1400 10000 a 15000 36,000

Retardo 0,05 seg. 0,10 seg. 0,25 seg.

Angulo de elevacin Bajo Medio a alto Bajo a medio

Prdidas de llamadas Frecuente Infrecuente Nunca

Nivel de Operaciones Compleja Media Simple

Costo del segmento espacial Alto Bajo Medio

Tiempo de vida del satlite 3 a 7 aos 10 a 15 aos 10 a 15 aos

Costo de la estacin terrena Alto Medio Bajo

Posibilidad de terminales mviles Si Si Si

Posibilidad de conexin punto a punto Si Si Si

Posibilidad de redes VSAT Si Si Si

Posibilidad de transmisin de TV No No Si

2.3 PARTES CONSTITUTIVAS DE UN SATELITE DE COMUNICACIONES

Un satlite de comunicaciones consta, en general, de 5 partes o subsistemas: el subsistema

de antenas; el subsistema de energa; el subsistema de rbita y postura; el subsistema de

trucking, telemetra y comando; y el subsistema de comunicaciones (ver Figura 2.6)(7).

El subsistema de antenas que, como en un enlace de radio, tiene una unidad para recibir

la seal enviada desde la Tierra a travs del uplink (enlace de subida) y retransmitirla otra

vez desde el satlite hacia la Tierra por el downlink (enlace de bajada). Bsicamente, la

misin de una antena consiste en transferir la corriente variable de un circuito elctrico en

ondas electromagnticas; concretamente en ondas en el margen de frecuencias de las

microondas si la antena es de microondas. La unidad de antenas forma haces que cubren

las reas de la Tierra a las que se pretende dar servicio.

7 Diagrama extrado de la pgina web http://www.tecnocosmos.com/satmenu.htm

Celdas Solares

Bateras

Circuito deControl de

Energa

Propulsin

Control dePostura

Control deAntena

Control deOrbita

Spin

Sensor

Codificador deTelemetra

Transmisor deTelemetra

Duplexor

Decodificador deComando

Receptor deComando

Oscilador local

Transmisor

Duplexor

Conversor defrecuencia

Receptor

Subsistema de Energa Subsistema de Control de Orbita y Postura Subsistema de Telemetra y Comando Subsistema de Comunicaciones

FIGURA 2.6. Diagrama de Bloques de un Satlite

20

Los haces o spot beams constituyen el resultado de concentrar la potencia radiada

efectiva de que se dispone procedente del satlite hacia la Tierra. En un futuro se espera

que los satlites tengan una configuracin de multihaz basados en una conmutacin

temporal de varias antenas directivas.

En los satlites de comunicaciones los tipos genricos de antenas normalmente utilizados

son la antena reflectora y la phased array. La antena reflectora parablica constituye el

elemento tradicionalmente usado en los satlites de comunicaciones, por lo que se ha

llegado a un buen nivel de desarrollo en su diseo; adems, no es compleja desde un

punto de vista estructural y tiene poco peso. Sin embargo, los nuevos desarrollos en

materia de antenas se orientan hacia los phased array integrados activos, un tipo avanzado

de antena que permite aumentar considerablemente la fiabilidad, prestacin y la eficacia

en lo que respecta a la potencia global.

En trminos muy generales, un phased array es un conjunto de antenas individuales

interconectadas, de manera que actan como una antena grande pero con haces

especficos que cubren determinadas zonas geogrficas. La forma es normalmente la de

una superficie plana rectangular, con posibilidades de adaptacin a superficies especiales

como, por ejemplo, el fuselaje de un avin. La tecnologa subyacente a estas antenas se

basa en MMIC.

El Subsistema de Energa es aquel que suministra la fuerza y la potencia necesaria a todos

los dems subsistemas para que pueda operar. El principal colector de energa de este

subsistema son las celdas solares que recogen la energa proporcionada por el sol y la

almacenan en sus bateras de reserva. Los paneles solares, en la actualidad, estn

formados por agrupaciones de clulas basadas AsGa, un semiconductor avanzado de alta

eficiencia, tanto desde el punto de vista ptico como de microondas milimtricas. Del

desgaste de estas bateras, generalmente depende el tiempo de vida de un satlite de

comunicaciones.

El Subsistema de Control de Orbita y Postura es el que se encarga, mediante sus circuitos

de control, de mantener en rbita al satlite y evitar que se salga de su posicin orbital. En

este subsistema se encuentra el circuito de spin el cual controla el giro constante del

satlite que vence la fuerza de gravedad de la tierra, mantenindolo en su rbita.

El subsistema de Trucking, Telemetra y Comando (TT&C) y el Subsistema de

Comunicaciones son los que controlan el uplink y el downlink respectivamente. En estos,

se procesan las seales recibidas, se amplifican y se efecta el corrimiento de frecuencia

21

respectivo para poder retornar las seales de RF a la tierra. Estos dos subsistemas forman

parte del transpondedor del satlite (ver Figura 2.7).

El transponder o unidad de Tx/Rx, consiste en un conjunto de circuitos encargados de

recibir las seales que provienen de la Tierra, las amplifican para compensar las prdidas

sufridas durante la transmisin, cambian la frecuencia mediante un circuito

downconverter y las vuelven a amplificar para proporcionar la potencia necesaria para

llegar a la estacin terrena dentro de unos lmites de atenuacin tolerables.

Oscilador deDesplazamiento

BPF

LNA TWTAConvertidor de frecuencia

RF

RFRF

Atenuador

De la estacinterrena al satlite

Del satlite a laestacin terrena

MuxDemux

FIGURA 2.7. Transponder de un satlite

La amplificacin de la seal se realiza mediante TWTA (Travelling Wave Tube

Amplifiers), unos amplificadores basados en tubos de vaco que proporcionan las grandes

potencias requeridas y que todava no pueden conseguirse con sus homlogos SSPA

(Solid State Power Amplifier). Los TWTA presentan, adems, mejores caractersticas en

trminos de linealidad y fiabilidad.

Los avances en MMIC (Monolithic Microwave Integrated Circuits), circuitos integrados

de microondas con importantes prestaciones en trminos de miniaturizacin y eficacia de

funcionamiento, juegan un papel crucial en el desarrollo tecnolgico del transpondedor.

Gracias a ellos, se consiguen importantes disminuciones en peso y tamao, lo cual

constituye un elemento fundamental para la generacin de constelaciones de satlites.

2.4 LA ORGANIZACIN INTELSAT

La Organizacin Internacional de Satlites -INTELSAT- es la ms grande organizacin

mundial que opera satlites.

22

Debido a la importancia que iban cobrando las comunicaciones por satlite, en 1961 el

presidente de los Estados Unidos John F. Kennedy, invitaba a todas las naciones a

participar en un sistema de satlites de comunicaciones en beneficio de todo el mundo. El

20 de agosto de 1964 el consorcio INTELSAT entr en operaciones cuando los

representantes de once naciones firmaron acuerdos para el desarrollo de un sistema de

satlites de comunicaciones comerciales global; y en 1965 cuando fue lanzado su primer

satlite, el Intelsat I, ya contaba con 46 naciones miembros. Este consorcio mundial es

propiedad de los estados miembros que acceden a los servicios de INTELSAT segn su

participacin en el trfico anual. La rama operativa del consorcio es la COMSAT con

sede en Washington. Cuatro aos despus del lanzamiento del Intelsat I, INTELSAT

estableci el primer sistema de comunicaciones global mundial con satlites sobre los tres

ocanos para as poder suministrar cobertura a una audiencia de mil millones de personas

que observaron el aterrizaje del primer hombre en la luna.

Desde 1973 la estructura organizativa de INTELSAT comprende: La asamblea de partes,

la reunin de signatarios, la junta de gobernadores y el rgano ejecutivo. El sistema global

de INTELSAT, actualmente formado por ms de 140 pases miembros, controla 19

satlites (ver Figura 2.8)(8), los cuales estn ubicados en orbitas geoestacionarias sobre el

eje ecuatorial terrestre.

FIGURA 2.8. Distribucin ecuatorial de los satlites de Intelsat

8 Figura extrada de la publicacin interactiva de Intelsat Intelsat Satellite Guide 2001.

23

El objetivo principal de INTELSAT es el suministro -sobre una base comercial- del

segmento espacial necesario para proveer a todas las reas del mundo, y sin

discriminacin, de servicios internacionales pblicos de telecomunicaciones de alta

calidad y confianza. Tambin tendrn este beneficio las reas de un mismo pas que estn

separadas por jurisdicciones de otro Estado, por el mar; y reas que no estn comunicadas

entre s mediante estaciones terrestres de banda ancha y que estn separadas por tales

accidentes geogrficos que impidan la instalacin de las mismas.

As pues, la creacin de del consorcio INTELSAT ha permitido un gran desarrollo de los

servicios internacionales de comunicaciones (ms particularmente intercontinentales) en

el mundo entero. En la actualidad INTELSAT tambin se dedica a la investigacin y

desarrollo de nuevas tecnologas en lo que respecta a las comunicaciones por satlite,

proponiendo nuevas soluciones para los requerimientos actuales. Asimismo, recomienda

parmetros y procedimientos tcnicos para la implementacin y puesta en marcha de

redes satelitales, solicitud de servicios y; sobre todo, medicin de parmetros de antenas y

performance de equipamiento de redes satelitales, como lo constituyen sus

recomendaciones IESS y SSOG(9), que son pruebas de ajuste, las cuales sirven de base

para las dems empresas y proveedores de servicios satelitales para consolidar la parte

tcnica y optimizar sus recursos de red. Estas pruebas aseguran que todos los aspectos del

servicio satelital estn funcionando normalmente y constan de dos partes: pruebas locales

del equipamiento de la propia estacin terrena; y pruebas con otras estaciones terrenas

monitoreadas por el Centro de Operaciones de INTELSAT.

2.5 TOPICOS DE REFERENCIA PARA UN ENLACE SATELITAL

Para implementar un enlace satelital se requiere conocer y calcular ciertos parmetros

propios del enlace los cuales dependen de muchos factores que se irn nombrando

posteriormente. Dentro de stos parmetros tenemos los ngulos de vista, el patrn de

radiacin del satlite y el clculo del enlace propiamente dicho. Para calcular estos

parmetros, como es lgico, existen clculos matemticos los cuales nos proporcionan el

valor exacto de aquellos. Las frmulas matemticas necesarias para este efecto se

encuentran en los Anexos I y II.

9 Las recomendaciones IESS (Intelsat Herat Station Standard y SSOG (Gua de explotacin del sistema de satlites) son

procedimientos de pruebas de ajuste de estaciones terrenas satelitales, los cuales son realizadas por Intelsat justo antes del inicio del servicio para comprobar la estabilidad y la correcta asignacin de parmetros de la estacin terrena. Tambin son utilizadas por otros operadores de satlite para efectuar sus pruebas de ajuste para el servicio satelital.

24

2.5.1 ngulos de Vista

Debido a que las comunicaciones por satlite trabajan en altas frecuencias es

necesario que el enlace requiera lnea de vista. Para orientar una antena en lnea de

vista con el satlite se requiere ubicar sta en una posicin particular con referencia

a dos posiciones angulares determinas que son el ngulo de elevacin y el ngulo de

azimut. Adems se considera tambin el ngulo de desplazamiento de polarizacin.

El clculo del ngulo de elevacin y de azimut se puede realizar mediante clculo

matemtico (ver Anexo I) o mediante tablas y grficos(10); aunque hoy por hoy este

anlisis numrico se encuentra plasmado en softwares propietarios de cada empresa

operadora de satlites.

A) Angulo de elevacin

Es el ngulo formado entre el eje horizontal y la direccin de una onda radiada

desde una antena de la estacin terrena hacia el satlite.

ngulo deelevacin

FIGURA 2.9. Angulo de elevacin de una estacin terrena.

Se sabe que mientras ms pequeo sea el ngulo de elevacin, mayor ser la

distancia que una onda propagada debe pasar por la atmsfera de la tierra; por

consiguiente si la onda es demasiado larga habr mayor prdida por absorcin

y mayor contaminacin de la seal por ruido de la tierra. Generalmente, se

10 Estas tablas y grficos son elaboradas para cada satlite y para cada regin que cubre el satlite y, aunque son proporcionadas a

las empresas que alquilan el servicio satelital, son propiedad de los fabricantes del satlite.

25

considera 5 como el mnimo ngulo de elevacin aceptable; y el ngulo de

error mximo aceptable es de 0,2. Para medir el ngulo de elevacin de

manera manual, se utiliza un inclinmetro.

B) Angulo de Azimut

Se define como el ngulo de apuntamiento horizontal de una antena; es decir

es el ngulo que hay que hacer girar la antena (hacia el Este o el Oeste), desde

el polo norte terrestre verdadero (norte magntico) hasta ubicarse en la lnea

del satlite. Por lo general, se debe considerar la medicin del ngulo en

sentido horario asumiendo el norte con un azimut de 0 y el sur con un azimut

de 180. Para medir el Azimut se utiliza una brjula.

NS

Azimut referido a 0

Azimut referido a 180

FIGURA 2.10. Angulo de Azimut de una estacin terrena

C) Angulo de Desplazamiento de Polarizacin

Es el ngulo que hay que girar el conversor de la antena para que la

polarizacin horizontal y la polarizacin vertical incidan perfectamente en el

conversor. Se sobreentiende que en una antena, o en satlites que emiten ondas

electromagnticas por polarizacin circular, no es necesario este parmetro.

Finalmente, cuando ya se ha orientado la antena se utiliza un medidor de intensidad

de campo para testear el nivel de seal que se recibe, o bien se hace un loopback, y

se ajusta la antena hasta obtener el mximo nivel de seal.

26

2.5.2 Patrones de Radiacin

El patrn de radiacin de un satlite es la potencia transmitida por el satlite

limitada a un rea geogrfica especfica de la superficie de la tierra. A la

representacin geogrfica de este patrn de radiacin se le denomina huella del

satlite o footprint; el cual es expresa en dBW y se constituye en la potencia

irradiada por el satlite en ese punto (PIRE).

En los mapas de huellas del satlite, se indican las potencias en cada una de las

regiones encerradas en la respectiva zona de cobertura. Si la ubicacin de la antena

se encuentra entre dos huellas, se asume el valor de la huella exterior.

A

BC

D

E

FIGURA 2.11. Huellas de un satlite sobre la regin de Sudamrica

Como se puede ver en la Figura 2.11, las huellas de un satlite concentran la

potencia irradiada por el satlite, la cual va descendiendo segn se va expandiendo

la cobertura del haz del satlite. As, la regin sealada con A tendr un valor de

PIRE mayor que la regin sealada con B, y esta a su vez tendr un PIRE mayor

que la regin C. En el Anexo III se encuentran las huellas y el rea de cobertura del

27

satlite Intelsat 805 y del PAS1-R de Panamsat(11); que son los satlites a los que

hace referencia el presente trabajo.

2.5.3 Modelo de clculo de un enlace satelital

Un clculo de enlace identifica los parmetros del sistema y se usa para determinar

las relaciones de C/N, C/N0 y Eb/N0 en los receptores satelitales y estaciones

terrenas para un esquema de modulacin especfico y una probabilidad de error

deseada. El modelo de clculo del enlace satelital analiza por separado los enlaces

de subida y de bajada; por lo cual se tienen dos ecuaciones finales de enlace, las

cuales se detallan en el Anexo II.

Entre los parmetros utilizados para el clculo de enlace estn la potencia de

transmisin y energa de bit; temperatura de ruido equivalente, PIRE, densidad de

ruido, relacin densidad de portadora a ruido, relacin de densidad de energa de bit

a ruido, y la relacin de ganancia a temperatura de ruido equivalente.

El PIRE se define como la potencia de transmisin equivalente, el cual se expresa

en dBW. La temperatura de ruido equivalente se define como la temperatura que

hara falta incrementar en un equipo de transmisin y/o recepcin para producir en

su salida la misma potencia que un amplificador real; esta temperatura de ruido

equivalente se expresa en dBK. La densidad de ruido es la potencia de ruido total

normalizado a un ancho de banda de 1 Hz; o dicho de otra manera es la potencia de

ruido presente en un ancho de banda de 1 Hz y se expresa en W/Hz. La Relacin de

densidad de portadora a ruido (C/N0) es el promedio de la relacin de densidad de

potencia a ruido de la portadora de banda ancha, la cual a su vez es la potencia

combinada de la banda de frecuencia central y sus bandas laterales asociadas.

Para calcular estos parmetros se hace uso de los datos proporcionados por los

fabricantes que se encuentran en las hojas tcnicas respectivas. Dentro de esta

informacin tenemos: potencia de salida del transmisor, ganancia de la estacin

terrena, ganancia de la antena receptora del satlite, temperatura de ruido

equivalente del satlite, temperatura de ruido de la estacin terrena receptora,

prdida de ramificacin y alimentador de la estacin terrena, prdida de respaldo de

la estacin terrena, prdida de ramificacin y alimentador del satlite, prdida en la

11 Las huellas, caractersticas, y el trazo de frecuencias fueron extrados de Intelsat Satellite Guide de propiedad de Intelsat para

el satlite 805; y de Gua del Satlite PAS1-R de propiedad de Panamsat para el satlite PAS1-R.

28

trayectoria del espacio libre y la relacin de ganancia a temperatura de ruido

equivalente del satlite.

Pese a considerar la mayor cantidad de variables posibles, existen parmetros no

ideales en el sistema satelital los cuales degrada la relacin de C/N0 y Eb/N0

halladas en los clculos de enlace. Entre estos parmetros se incluye el error de

apuntamiento entre la estacin terrena y el satlite, la degradacin de seal producto

del ruido de intermodulacin, el error de traslacin de frecuencia introducido en el

transponder del satlite, el error de tiempo debido a la recuperacin de reloj, la

conversin de seales en el HPA debido a su comportamiento no lineal, etc. El

anlisis de fondo de estos parmetros no ideales est fuera del alcance del presente

trabajo.

2.6 ANTENAS TERRESTRES PARA EL SERVICIO SATELITAL

Una antena se puede definir como un sistema de conductores capaces de emitir y recibir

ondas electromagnticas de alta frecuencia, las cuales son conducidas hacia los equipos de

transmisin y/o recepcin a travs de un tubo metlico conductor denominado Gua de

Onda o un cable de bajas prdidas segn sea el caso. La orientacin del campo elctrico

radiado desde una antena se denomina polarizacin, la cual puede ser lineal (horizontal o

vertical), elptica o circular.

En las aplicaciones para comunicaciones satelitales se requieren antenas de ganancia y

directividad extremadamente altas. Las antenas que proporcionan estos dos

requerimientos son las antenas reflectoras parablicas multihaz.

Una antena parablica consta de dos partes: un reflector parablico (elemento pasivo) y

un mecanismo de alimentacin (elemento activo). El reflector es solamente un dispositivo

que refleja la energa irradiada por el mecanismo de alimentacin. En realidad el

mecanismo de alimentacin de una antena es quien realmente irradia la energa

electromagntica hacia el reflector. Dependiendo del tipo de mecanismo de alimentacin

es que se derivan las diferentes clases de reflectores parablicos(12).

12 Estos tipos de reflectores son: Antena de foco primario; antena tipo Offset, antena tipo Cassegrain y antena plana. En el presente

trabajo no se profundiza en esta clasificacin, ya que no es un propsito del proyecto.

29

Reflector PrincipalSubreflector

Eje principal

Abertura

Gua deOnda

FIGURA 2.12. Antena parablica tipo Cassegrain.

En la figura 2.12 se muestra una antena parablica tipo Cassegrain en donde la principal

fuente de radiacin se localiza detrs del vrtice de la parbola, la cual apunta a un

reflector secundario (reflector Cassegrain). Los haces emitidos y/o recibidos del reflector

principal son reflejados hacia o desde el reflector secundario (subreflector). Este tipo de

reflector es utilizado en comunicaciones satelitales debido a que puede recibir seales

extremadamente dbiles por lo que, en recepcin, es necesario colocar el paquete de LNA

tan cerca de la antena como sea posible. Asimismo, con este tipo de subreflector

Cassegrain, los preamplificadotes se pueden colocar justo antes del mecanismo de

alimentacin y no ser una obstruccin para las ondas reflejadas.

2.7 OPERADORES DEL SERVICIO SATELITAL

El estado actual de los satlites de telecomunicaciones desborda todas las expectativas

que se hicieron hace ya ms de medio siglo, cuando Clarke concibi el empleo de la

rbita geoestacionaria con fines de radiocomunicaciones. En la actualidad el cinturn de

Clarke esta ocupado por alrededor de 260 satlites activos y su nmero se va

incrementando continuamente con nuevos lanzamientos.

30

Las empresas operadoras de satlites, debido a las opciones estratgicas de los mismos, en

la mayora de casos son financiados por los estados, los cuales los utilizan para fines

comerciales, militares y de investigacin. Los principales operadores de satlites en la

actualidad son:

a) EUTELSAT.- Fue fundada en 1977. Es el ms grande operador de satlites en

Europa que controla 8 satlites de comunicaciones. Hoy en da esta organizacin

esta formada por 39 estados miembros.

Direccin: Tour Maine-Montparnasse 33, Avenue de Maine, 75755 Paris Cedex 15,

Francia.

b) INTELSAT.- Es el ms grande consorcio global mundial de comunicaciones por

satlite conformado por ms de 140 pases miembros. En la actualidad controla 19

satlites.

Direccin: 3400 International Drive, N. W., Box 63, Washington D.C: 20008.

c) ASTRA-SES.- Es una organizacin europea privada que actualmente opera los

cuatro satlites ASTRA en la ubicacin de 19.2 LE; los cuales brindan el servicio

principalmente de televisin a los diferentes mercados europeos. SES opera el

sistema de satlites ASTRA bajo un acuerdo de franquicia con el ducado de

Luxemburgo. Recientemente prorrogada, la franquicia otorgada a la SES estar

vigente hasta el ao 2010.

Direccin: L-6815 Chateau de Betzdorf, Luxemburgo.

d) FRANCE TELECOM.- France Telecom, el operador de los satlites France Telecom

se fund en 1984. Esta Red de Satlites nacional francesa no es solamente usada

para propsitos de transmisin y telecomunicaciones sino tambin para fines

militares, as el sistema de satlites de France Telecom fue diseado para cubrir

Francia y gran parte de Europa con sus transponders de Banda Ku; los territorios

franceses de ultramar con sus transponder de Banda C y los transponders de Banda

X(13) para propsitos militares.

Direccin: Plaza dAllenery, F-75740, Paris Cedex 15, France

13 La banda X, aunque no es utilizada comercialmente, algunos gobiernos la utilizan para fines de defensa estratgica, es decir

exclusivamente militares. Esta banda abarca de los 7900 Mhz. hasta los 8400 Mhz.

31

e) INTERSPUTNIK.- Es una organizacin de satlite internacional, la cual fue fundada

por la antigua URSS y algunos pases aliados a finales de 1971. En la actualidad

esta organizacin cuenta con 16 naciones miembros. El primer satlite de esta

organizacin fue el Molniya I, el cual tena una rbita elptica que es necesaria para

suministrar emisiones radioelctricas a las reas ms cercanas al polo norte, las

cuales no pueden ser alcanzadas con un satlite geoestacionario.

Direccin: Smolensky Lane 1/4, Mosc 12 10 99, Rusia

f) NASDA.- Fue fundada en 1960 con la finalidad de realizar exploraciones espaciales

en inters de la paz. Adems de otras tareas relacionadas con el espacio NASDA

opera un gran nmero de satlites tales como los de la serie Yuri. La Corporacin de

Satlites de Telecomunicaciones de Japn controla estos satlites; y la NHK

(Corporacin de transmisiones de Japn) junto con la JSB (Transmisiones de

Satlite de Japn) dirigen los servicios de transmisin en estos satlites.

Direccin: World Trade Center Building 2-4-1, Hamamatsu-cho, Minato-ku Tokyo

105, Japan.

g) ASIASAT SATELITE TELECOMUNICACIONES.- Es la primera empresa operadora

de satlites comerciales de Asia. El satlite Asiasat 1, fue vendido por los Estados

Unidos a China luego de que este inicialmente fallara al alcanzar su posicin

orbital. La mayor parte de la programacin en el satlite Asiasat 1 es suministrado

por STARTV (Satlite Televisin para la regin Asitica), que brinda un servicio de

satlite televisin directo al hogar.

Direccin: 23-24/F East Exchange Tower, 38-40 Leighton Road, Causeway Bay,

Hong Kong.

h) PANAMSAT (ALPHA LYRACOM).- Alpha Lyracom, un consorcio internacional de

satlites comerciales, fue fundado en 1984 y opera bajo el nombre de Satlite

PanAmerica. El rgano administrativo para las telecomunicaciones de los Estados

Unidos, garantiz a PanAmSat todos los derechos para lanzar y explotar un sistema

de satlite internacional independiente. Esto hizo de PanAmSat el primer operador

de satlite internacional privado del mundo y un competidor directo de INTELSAT.

Direccin: One Pickwick Plaza, Greenwich, CT 06830, USA

32

i) INSAT.- Es un sistema de satlites de comunicaciones multipropsito usado por

mltiples agencias gubernamentales indias. Empez a operar con 4 satlites

construidos por Ford Aerospace, con caractersticas muy especficas proporcionadas

por el gobierno indio. Sin embargo, en la actualidad la Organizacin de

Investigacin Especial India es la encargada de construir, lanzar y administrar los

satlites para INSAT.

Direccin: System F-Block Cauvery, Bhavan, Bangalore 560009, India

2.8 SISTEMAS VSAT

VSAT es el acrnimo de Very Small Aperture Terminal; y es definido, por tanto,

como una pequea estacin terrestre con una antena de dimetro pequeo, la cual se

utiliza para recibir y transmitir emisiones radioelctricas desde y hacia un satlite

predeterminado. Su principal ventaja radica en que los terminales VSAT brindan a los

usuarios servicios de voz, datos y video comparables a las grandes estaciones terrenas y a

las redes terrestres, a una fraccin del costo.

Las VSAT empezaron a desarrollarse en la dcada del 80 por Telecom General en

Estados Unidos. Asimismo podemos afirmar claramente que VSAT es uno de los pasos

intermedios de la tendencia general a reduccin de tamao y convergencia de servicios

que se ha ido observando en la en las estaciones terrestres desde el lanzamiento del primer

satlite de comunicaciones.

Tcnicamente, una plataforma VSAT est en la capacidad de ofrecer un total control

sobre la red de telecomunicacin, adems de una alta disponibilidad (del orden del

99,99%), bajo nivel de BER (en promedio de 10-7); interconexin directa con plataformas

LAN va Ethernet, Token Bus (estndar IEEE 802.4) y Token Ring (estndar IEEE 802.5)

y ambientes de redes WAN; enlaces punto a punto y punto multipunto; utilizacin

eficiente del ancho de banda; utilizacin de una variedad de protocolos normalizados etc.

La flexibilidad de una red VSAT permite una fcil gestin de la red y una rpida

implantacin en lugares de difcil acceso; adems las redes VSAT se pueden adaptar

rpidamente a los requerimientos de los usuarios debido a su gran variedad de

configuraciones considerando inclusive la posibilidad de establecer enlaces asimtricos

para las transmisiones inbound y outbound.

33

Econmicamente una red VSAT empieza a ser ms rentable en la medida que aumente el

nmero de nodos (terminales terrestres). Puede ofrecer costos fijos por segmento de la

red; es decir los costos de operacin se mantienen constantes durante un largo perodo de

tiempo; pudiendo as implantar redes corporativas insensibles a las fluctuaciones

tarifarias. Asimismo los usuarios pueden evitar las restricciones que impone una red

pblica (como la PSTN) en lo referente a costos y puntos de acceso.

Actualmente, los principales competidores de las redes VSAT son las redes terrestres de

transmisin como la Red Digital de Servicios Integrados (de banda angosta y de banda

ancha), redes de fibra ptica, la red pblica de conmutacin por paquetes X.25, as como

los sistemas Frame Relay.

En cuanto a las desventajas, la principal es el retardo de propagacin de seal (un valor

tpico de 0,5 segundos en doble salto, generalmente para una configuracin en estrella)

debido a la gran distancia que tiene que viajar la informacin. Debido a esto es que una

red VSAT, no puede lograr la eficiencia, sobre todo en la transmisin de video, que

pudiera tener una red de fibra ptica. Otra desventaja es la interferencia con otras seales

de radiofrecuencia, especialmente de microondas terrestres, que pudieran compartir la

misma banda de frecuencias. Tambin, el uso de un satlite geoestacionario como

repetidor hace posible que cualquier usuario no autorizado pueda recibir una portadora y

demodular la informacin. Para prevenir el uso no autorizado de la informacin se

utilizan tcnicas de encriptacin y en algunos casos tcnicas de espectro ensanchado,

aunque este ltimo, resulta muy costoso.

2.9 APLICACIONES DE LAS REDES VSAT

Las aplicaciones de las Redes VSAT, como cualquier otra opcin tecnolgica en

comunicaciones va satlite son innumerables; pero las podemos clasificar en:

2.9.1 Aplicaciones Civiles Unidireccionales

Transmisin y actualizacin de bases de datos.

Radiodifusin pblica y privada de voz datos y video.

Educacin a distancia.

Distribucin de tendencias financieras y anlisis.

Teledeteccin y prevencin de catstrofes naturales.

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2.9.2 Aplicaciones Civiles Bidireccionales

Tele educacin.

Servicios de videoconferencia en tiempo real.

Correo electrnico

Comunicaciones de voz.

Telemetra y telecontrol de procesos distribuidos.

Control y adquisicin de datos (SCADA)

Monitorizacin.

Transacciones bancarias y control de tarjetas de crdito.

Televisin corporativa.

2.9.3 Aplicaciones militares

Las redes VSAT, debido a su flexibilidad, han sido adoptadas por diferentes

gobiernos para formar parte del sistema de telecomunicaciones de sus respectivas

fuerzas armadas para su servicio de voz y datos principalmente. Estas redes resultan

ideales para establecer enlaces temporales entre unidades mviles y el centro de

control de red que estara ubicado en el centro de comando. En estas aplicaciones se

usa la banda X, con el uplink en la banda de 7900 Mhz. a 8400 Mhz y con el

downlink en la banda de 7250Mhz. a 7750 Mhz. Las VSAT de aplicaciones

militares, por lo general son pequeas, de poco peso y de fcil manejo bajo las

peores condiciones. Otra condicin importante es la baja probabilidad de deteccin

por interceptores; por lo que la tcnica de acceso ms usada en estas aplicaciones es

la de espectro ensanchado.

2.10 TOPOLOGIAS DE UNA RED SATELITAL VSAT

Gracias a la versatilidad que ofrece una red VSAT, esta se puede configurar de diferentes

maneras, segn las aplicaciones y/o requerimientos de los usuarios. Sin embargo, las

diferentes topologas tienen una estructura jerrquica de acuerdo al control que se tiene

sobre una determinada parte de la red de comunicaciones por satlite. Dentro de esta

estructura, que se muestra en la Figura 2.13, tenemos: el proveedor de la capacidad

satelital (propietario del satlite); el proveedor de la red VSAT (que puede ser una entidad

pblica de telecomunicaciones o un operador privado); el operador de la red VSAT; el

proveedor del equipamiento tecnolgico; y finalmente los usuarios.

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Hub

VSAT 1 VSAT 2 VSAT 3 VSAT 4

Acceso a lacapacidad Satelital

Proveedor de la RedVSAT

Operador de laRed VSAT

Proveedor deequipamiento

Usuarios

FIGURA 2.13. Estructura de una red VSAT desde el punto de vista de la propiedad tecnolgica.

2.10.1 Topologa en Estrella

En una topologa en estrella, cada terminal VSAT transmite y recibe solamente

hacia y desde la estacin central. Esto no implica que las terminales VSAT

puedan comunicarse entre s, ya que el enlace VSAT-VSAT se puede encaminar

por la central utilizando el doble salto del satlite. La mayora de las redes VSAT

utilizan esta topologa debido a que la gran ganancia de la antena central puede

optimizar el uso del segmento especial y a la vez minimizar el tamao de las

terminale