Aplicación de la Banda Ka en los Sistemas Satelitales

Banda Ka

La Banda Ka es un rango de frecuencias utilizado en las comunicaciones vía satélite. El rango de frecuencias en las que opera la banda Ka son las comprendidas entre los 26.5 Ghz y 40 GHz. Dispone de un amplio espectro de ubicaciones y sus longitudes de onda transportan grandes cantidades de datos, pero son necesarios transmisores muy potentes y es sensible a interferencias ambientales. Esta fue nombrada por los Ingenieros Adriano Cachele, Mauricio Delgado Hershlaq y Stephen Lutz.

El sistema satelital para servicio de acceso a internet Wildblue en Estados Unidos emplea esta banda Ka.

Esta banda también es utilizada en algunos modelos de radar. En España se usa tanto para radares fijos como móviles por los

servicios de controles de tráfico (tanto nacionales como regionales y municipales).

Venezuela integra en su primer satélite esta nueva tecnología.

Bandas de microondas

Cuando las frecuencias son lo suficientemente altas (hablamos de decenas de gigahertzios), las ondas pueden ser detenidas por objetos como las hojas o las gotas de lluvia, provocando el fenómeno denominado "rain fade". Para superar este fenómeno se necesita bastante más potencia, lo que implica transmisores más potentes o antenas más enfocadas, que provocan que el precio del satélite aumente.

La ventaja de las frecuencias elevadas (las bandas Ku y Ka) es que permiten a los transmisores enviar más información por segundo. Esto es debido a que la información se deposita generalmente en cierta parte de la onda: la cresta, el valle, el principio o el fin. El compromiso de las altas frecuencias es que pueden transportar más información, pero necesitan más potencia para evitar los bloqueos, mayores antenas y equipos más caros. La mayoría de las aplicaciones más comunes se encuentran dentro del rango de 1 a 40 GHz.

Banda L 1 to 2 GHzBanda S 2 to 4 GHzBanda C 4 to 8 GHzBanda X 8 to 12 GHzBanda Ku 12 to 18 GHzBanda K 18 to 26.5 GHzBanda Ka 26.5 to 40 GHzBanda Q 30 to 50 GHzBanda U 40 to 60 GHzBanda V 50 to 75 GHzBanda E 60 to 90 GHzBanda W 75 to 110 GHzBanda F 90 to 140 GHzBanda D 110 to 170 GHz

La Banda Ka - ¿El futuro de comunicación del satélite? Peter Miller

Estamos muy familiarizados con las Bandas C y Ku. Estas bandas normalmente se usan para la transmisión de la TV digital. Sin embargo, el espectro de frecuencias que puede usarse para la comunicación del satélite no se limita a las antedichas bandas.

Los nombres de los rangos no son los únicos que nosotros usamos. Por supuesto se está familiarizado con las condiciones de las bandas C y Ku. La banda Ku empieza en los 12 GHz, ya que algunos de los traspondedores de la banda Ku incluso transmiten por debajo de los 11 GHz, formalmente llamada la banda X. De hecho, los enlaces de bajada usan las bandas Ku y X pero la transmisión hacia satélite usa sólo la banda Ku.

Por esta razón, nosotros los llamamos satélites o traspondedores de la banda Ku. Es más, también se debe tener presente que nosotros no podemos usar la banda por entero (Ku, C o cualquier cosa) para el enlace de bajada del satélite. Una parte de la banda tiene que ser reservada para la transmisión hacia satélite, y algunas partes de las bandas están especializadas para el ejército o para los servicios profesionales (por ejemplo los radares).

Sin embargo, lo que puede verse muy fácil es que el espacio para la TV o para los canales de datos es mucho mayores en la banda Ka que en el total de las bandas C y Ku. ¡De 18 a 40 GHz nosotros recibimos 22 GHz!

No es ninguna maravilla en que la banda Ka está haciéndose más interesante para los proveedores de servicios del satélite.

La atmósfera de Tierra se comporta diferentemente para las diferentes frecuencias. La Figura 3 muestra la atenuación de nuestra atmósfera cuando está seco o mojado. Un valle aparece alrededor de 22 GHz a causa de la atenuación por el vapor de agua.

Todo esto es lo que nosotros tenemos que tener en cuenta, nosotros no tendríamos ningún problema agotando las frecuencias de 50 GHz. La atenuación de menos de 1 el dB no es tan grande.

Figura 3. La atenuación de la atmósfera de la Tierra con respecto a la frecuencia de la señal.

Desgraciadamente esto no es la imagen por entera. La atmósfera contiene vapor de agua es una cosa, pero el llover es otra cosa. La atenuación causada dramáticamente por la lluvia aumenta con la frecuencia, como se puede ver en la figura 4.

Figura 4. Atenuación causada por la lluvia como una función de la frecuencia e intensidad de la lluvia.

Por eso la banda Ka es más popular para el acceso a alta velocidad a Internet en lugar de para la TV de satélite clásica. Si nosotros hablamos sobre enviar los datos a o desde la red global, el perder unos paquetes no es un gran problema.

Nuestros equipos tendrán el cuidado de pedir de nuevo los datos perdidos y finalmente nosotros veremos el contenido de la página web como se diseñó originalmente. El retraso de un casi un segundo o aún más largo normalmente no es un problema en la comunicación basada en Internet. Por supuesto, nosotros no podemos decir lo mismo sobre la recepción de la TV digital.

WildBlue, USA

Aunque hay similitudes entre dos aplicaciones como: La modulación QPSK, los esquemas de corrección de errores, para platos de satélite pequeños, hay una diferencia significante. El equipo de satélite para la Banda Ka se construye alrededor de un transreceptor en lugar de un receptor.

Si tenemos el equipo de una compañía como WildBlue,USA, nosotros no sólo recibimos los datos de un satélite sino que también lo transmitimos. Ésta es una comunicación de 2 vías. No se necesita ninguna línea telefónica o cualquier cosa para completar la conexión de Internet.

Para la recepción se usa el rango de 19.7-20.2 GHz.

Para la transmisión: 29.5-30.0 GHz.

Las frecuencias intermedias IF para este ajuste son: 1.0-1.5 GHz y 1.8-2.3 GHz para la recepción y la transmisión respectivamente.

El modem receptor puede manejar señales QPSK con FEC =1/2. El plato entregado a los usuarios finales es de tipo Cassegrain.

APLICACIONES

Hispasat pone en operación el primer satélite con banda Ka para LatinoaméricaPublicado el 09/05/2013

El operador español Hispasat anunció hoy en Río de Janeiro la entrada en operación del Amazonas 3, el primer satélite con capacidad para ofrecer telecomunicaciones por la banda Ka en América Latina y, consecuentemente, la posibilidad de universalizar el internet en la región.

El Amazonas 3, puesto en órbita el pasado 7 de febrero y que estaba en fase de pruebas y ajustes, entró en operación comercial a comienzos de este mes y ofrece diferentes servicios a las operadoras que contrataron su capacidad.

Hispasat hizo el anuncio en un evento en Río de Janeiro dirigido a operadoras de telecomunicaciones brasileñas en el que fueron presentados los servicios y las posibilidades ofrecidas por el nuevo satélite del grupo español.

El Amazonas 3 es el décimo satélite colocado en órbita por Hispasat y el tercero en ser operado y comercializado por Hispamar, la subsidiaria del grupo en Brasil. El nuevo satélite ofrece, además de internet por banda ancha, servicios de telecomunicaciones, difusión de plataformas de televisión y despliegue de redes corporativas de telefonía fija y móvil.

El aparato tendrá cobertura sobre toda América Latina y parte de Estados Unidos. El satélite, con un costo de US$350 millones, tiene capacidad para transmitir por las bandas C (33 transponders) y Ku (19 transponders), pero también para ofrecer telecomunicaciones por nueve haces en la banda Ka, que es propicia para internet por banda ancha a alta velocidad y para servicios interactivos y aplicaciones multimedia.

"Es una banda que nos permite transmitir más informaciones en un haz que se concentra y que puede ser recibido en antenas mucho más pequeñas. Por esas características es ideal para el segmento residencial y para ofrecer internet en áreas remotas o de difícil acceso", según Pisonero.

Según Hispasat, la capacidad del satélite por la banda Ka ya fue toda prácticamente contratada, una tercera parte de ella para servicios en Brasil. Tres de los nueve haces atenderán Río de Janeiro, Sao Paulo y Brasilia, y los demás ofrecerán telecomunicaciones a Ciudad de México (2), Buenos Aires, Bogotá, Lima y Santiago.

El Amazonas 3 también permitirá a las operadoras que ofrecen televisión vía satélite, que cuentan con el 61% del mercado de televisión por suscripción en Brasil, transmitir sus imágenes en ultra alta definición (UHDTV). El Amazonas 3, con una vida útil de 15 años y fabricado por la estadounidense Space Systems/Loral, tiene una masa de 6,2 toneladas, más de 26 metros de envergadura y ocho metros de altura.Star One anuncia un nuevo satélite con banda Ka para 2016

Publicado el 16/08/2013

El operador de satélites Star One, subsidiaria

de Embratel (propiedad de América Móvil)

informó que está desarrollando un nuevo

satélite denominado Star One D1. Con una

inversión de 400 millones de dólares de

dólares, este artefacto inaugura la familia D, cuarta generación de satélites

de la firma, y que tendrá foco en la banda Ka, para la oferta de servicios de

Internet a bajo costo vía satélite. Según consignó la firma en un

comunicado, el satélite estará equipado con las bandas C, Ku y Ka, y

permitirá ampliar la oferta de capacidad satelital en Brasil, en Sudamérica y

Centroamérica, incluyendo a México. Star One prevé lanzar el D1 al espacio

durante el primer trimestre de 2016.

“El anuncio de hoy es estratégico por ampliar nuestra capacidad satelital,

especialmente en Banda Ka, para transmisiones de datos, backhaul de

teléfono celular y atención al Plan Nacional de Banda Ancha”, expresó José

Formoso, presidente de Embratel y del directorio de Star One.

El Star One D1 asumirá la posición orbital de 84° W, garantizando la

continuidad de los servicios en Banda C del Brasilsat B4. Tendrá aún nueva

capacidad en Banda Ku para atender a las demandas de datos, video e

Internet de clientes corporativos y de gobierno en Brasil, en Sudamérica y

Centroamérica, incluyendo México. La cobertura de Banda Ka del nuevo

satélite abarcará las regiones Noreste, Sur, Sureste y partes de las regiones

Norte y Centro-Oeste de Brasil. Este satélite será construido por la firma

canadiense-estadounidense Space Systems Loral, en tanto que la francesa

Arianespace será la encargada de su lanzamiento al espacio.

El equipo tendrá un peso de seis toneladas y contará con configuración de

28 transponders (receptores y transmisores de señales) en Banda C, 24 en

Banda Ku y cerca de 300 transponders equivalentes de 36 MHz en Banda

Ka. La banda C garantiza la oferta de señales de voz, TV, radio y datos,

incluyendo Internet.

La banda Ku permite la oferta de servicios de transmisión de vídeo

directamente a los usuarios, además de Internet y telefonía para localidades

remotas. En tanto, la banda Ka viabiliza el acceso a la banda ancha de bajo

costo vía satélite y transmisión de datos en alta velocidad.

Media Networks despliega Internet satelital en Banda KaPublicado el 17/09/2013

Media Networks desplegará su servicio mayorista de Internet satelital en Banda Ka (ISAT-KA) en Brasil, México, Chile, Colombia, Ecuador, Argentina y Perú, que podrá ser utilizada para dar conectividad en los hogares.

Leandro Gaunszer, director comercial de Media Networks, formó parte de un panel sobre el rol del satélite en el mercado de banda ancha, desarrollado durante el Congreso Latinoamericano de Satélites, realizado en Rio de Janeiro para convocar a los actores más importantes de la comunicación satelital en la región.

Allí, afirmó: ‘Estamos en la fase final previa al lanzamiento del primer servicio mayorista de Internet satelital para hogares. Creemos que esta tecnología tiene enorme potencial en América Latina, complementando la cobertura de las redes fijas y móviles para incorporar a millones de latinoamericanos a la sociedad de la información’.

Además, explicó que la empresa acaba de finalizar la construcción de sus dos nuevos hubs de ISAT-KA en Chile y USA, con lo que gestionará la capacidad satelital en Banda Ka del satélite Amazonas 3 de Hispasat, adquirida por Media Networks en su totalidad. Detalló que la cobertura del servicio consta de nueve haces de 500 km de diámetro ubicados en territorios de Brasil, México, Chile, Colombia, Ecuador, Argentina y Perú.

Satélites rusos de banda Ka darán acceso a internet de banda anchaPublicado el 26/10/2009

Rusia para 2013 pondrá en órbita 3 satélites que operarán en la banda Ka (ubicada entre los 18–31 GHz y utilizada para las transmisiones satelitales) que se utilizarán para garantizar el acceso a internet de banda ancha —así como a otros recursos de información— en aquellas regiones lejanas y difícil.

Rusia para 2013 pondrá en órbita 3 satélites que operarán en la banda Ka (ubicada entre los 18–31 GHz y utilizada para las transmisiones satelitales) que se utilizarán para garantizar el acceso a internet de banda ancha —así como a otros recursos de información— en aquellas regiones lejanas y difíciles de acceder del país, según comunicó Ígor Shégolev, el Ministro de Comunicaciones de Rusia.

Él anuncio lo realizó al finalizar el primer día de la conferencia “Unamos el espacio de la CEI” que se celebra en Minsk, capital de Bielorrusia. Según el ministro, las tecnologías satelitales son especialmente importantes para Rusia, país que tiene regiones aisladas y de difícil acceso. “Para tales países como Rusia las tecnologías satelitales son muy importantes, por eso estamos planeando para el año 2013 poner en órbita 3 satélites que transmitirán en una señal de ese tipo [banda Ka] a una velocidad muy alta y a un precio que es mucho más bajo que el actual”, señaló Shégolev.

Se prevé que el dispositivo receptor costará unos 8 mil rublos (cerca de 280 dólares). “Esto ayudará a equilibrar la diferencia de precios”, subrayó el ministro. El proyecto de establecer un sistema de satélites para garantizar el acceso masivo a internet de banda ancha y a otros recursos de información en las regiones de difícil acceso fue presentado en la reunión de la Comisión del presidente para la modernización y el desarrollo tecnológico de la economía de Rusia a finales de octubre.

Está planeado desarrollar dentro de cuatro años un sistema de satélites con capacidad de 2 millones de usuarios. El costo total de ejecución del proyecto superará los 17.000 millones de rublos (cerca de 590 millones de dólares).

TELECOMUNICACIONES DE MÉXICO

MEMORIA DOCUMENTAL

Banda Ka(Noviembre de 2012) La Memoria Documental denominada “Banda Ka”, que describe la importancia para desarrollar e impulsar la implementación del proyecto para avanzar con el propósito de contribuir a vincular a la nación, ofreciendo servicios de comunicación con especial atención al medio rural y popular urbano para el mediano y largo plazos.

Antecedentes

El inventario de sitios que requieren la conectividad digital satelital realizado y revisado por la Secretaría de Comunicaciones y Transportes (SCT)-Coordinación de la Sociedad de Información y el Conocimiento (CSIC), durante el año 2012 concluyó que existen 85,162 localidades en el país. De este universo, el 50% aproximadamente podría cubrirse en un mediano plazo con conectividad terrestre, y que el resto de los sitios tenga conectividad, esta tendría que ser vía satélite.

Si bien un universo de 42,500 sitios adicionales que tendrían que ser atendidos vía satélite, ya descontando los sitios atendidos por la red 23 y los que se atenderán a través de la red 11 K, se requiere contar con el segmento satelital para poder implementar redes vía satélite.

Más del 80% de los sitios son escuelas de la Secretaría de Educación Pública (SEP), el Instituto Nacional para la Educación de los Adultos (INEA) y Centros Comunitarios de Aprendizaje (CCA´s) de la Secretaría de Desarrollo Social (SEDESOL). El otro 20% está relacionado a servicios de salud principalmente. Las aulas digitales ya atendidas vía satélite, están equipadas con computadores y conexión a internet vía satélite, están destinadas al desarrollo de capacidades y habilidades, mediante el uso de las nuevas tecnologías de la información y la comunicación. Se atiende principalmente a la población que habita en zonas marginadas del territorio nacional, a fin de proporcionar curso de tecnología de información, apoyo a asignaturas de escuela, educación forma para la vida y el trabajo, que de otra forma sería más difícil su acceso.

Para la población que habita en estos territorios representa la primera oportunidad de acercamiento a la conectividad de internet, lo que significa abrir una ventana al resto del mundo y acceso a la información, abriendo espacios de conocimiento y desarrollo para los individuos y sus comunidades. Para dimensionar la cantidad de segmento satelital que se requiere, las siguientes comparaciones sencillas, basadas en las redes 23 y 11 K ayudarán a definir un aproximado para atender a los 42,500 sitios. Informe de Rendición de Cuentas 2006-2012

Redes 23y 11 K

La red 23 opera Telecomm atiende a 5,960 sitios. Los enlaces son de una velocidad de 640 x256 kbps y cada uno es compartido por 25 sitios en promedio, cada sitio puede llegar a tener 20 PC o dispositivos conectados a internet. La tasa de transferencia de bajada percibida por un usuario cuando la res 23 está funcionando a hora pico es: (640 kbps / 25 sitios /20 dispositivos simultáneos =1.28 kbps), es decir 160 caracteres por segundo. Ciertamente la conectividad que esta ofreciendo no es de alta velocidad. Se atiende 59 sitios por cada Mhz. (5,960 sitios / 101 Mhz.)

Ancho de banda satelital requerido

Para atender 42,500 sitios a una tasa promedio de 55 sitios por MHz. de ancho de banda satelital, se requerirán: (42,500 sitios / 55 x MHz.) 772 MHz. de banda satelital. Este ancho de banda requerido es para ofrecer enlaces con una tasa de transferencia de 640 x 256 Kbps y cada enlace es compartido entre 25 sitios y posteriormente por 20 dispositivos en cada sitio. Ciertamente una velocidad muy baja.

Si sumamos el ancho de banda utilizado por la red 23, por la red 11K y los 42,500 sitios adicionales, el total de ancho de banda entre las tres redes es de: (101 + 132 + 772) 1,005 MHz. Para poner este requerimiento en perspectiva: un satélite que tenga Banda Ku con toda la carga útil habilitada (48 Transponders de 36 MHz. c/u=24 polarización vertical y 24 polarización horizontal) el ancho de banda total es de 1,728 MHz. Los 1,005 MHz. requeridos ocuparían el 58% de satélite.

Hay que tomar en cuenta que estamos brindándole a la población una tasa de transferencia (640 x 256 kbps) compartida con una sobresuscripción de 25:1 y que hay 20 dispositivos en cada sitio. La experiencia de los usuarios en una hora pico no es la más adecuada porque perciben que el servicio es lento. Informe de Rendición de Cuentas 2006-2012.

Crecimiento por incremento en la tasa de transferencia:

Cuando las aplicaciones y los usuarios de una tasa de rendimiento superior, por ejemplo el doble (1280 x 512 kbps), la banda completa de Ku de un solo satélite no será suficiente. La transferencia por dispositivo será de tan sólo2.56 kbps, es decir 320 caracteres por segundo.

No hay que perder de vista que la gran aceptación de la internet es la variedad del contenido multimedia como diseño gráfico, fotos grabaciones, videos animaciones que requieren la experiencia del usuario al navegar, por lo que en la medida que se requiera incrementar la tasa de transferencia, por ejemplo a 2 Mbits se requerirán más de 4 satélites de Banda Ku.

Para resolver la problemática la industria satelital ha venido implementando lo que se conoce como reutilización de frecuencias en haces más pequeños (diámetro de 600 kmts) y mediante una separación geográfica para evitar transferencias.

Las frecuencias de la Banda Ka se prestan hacer utilizadas en haces muy pequeños capaces de repetirse varias veces. En vez de utilizar un haz que cubra a todo el país con 48 transponders (1,728 MHZ.) se puede diseñar un satélite con más de 30 haces que cubran el país reutilizando frecuencias (cada haz podría ser de 500 MHz. en cada polarización) lo que permitiría cubrir el país con 30,000 MHz.

Este ancho de Banda Ka adicional permitiría incrementar, mínimo 15 veces, la transferencia de los enlaces, permitiendo incrementar mínimo 15 veces para poder en un futuro 9.6 Mbits de bajada a un universo de 55,190 sitios (42,500 + 5960+ 6730) con una sobresuscripción de 25:1 para que cada dispositivo pueda tener 38.4 kbps (4,800 caracteres por segundo).

Crecimiento por evolución de la “Telefonía rural” a “Telefonía rural local digital”

Telecomm durante el 2012 ha realizado una prueba piloto en una población lejana en el estado de Oaxaca llamada “Santiago Nuyoó” donde hemos estado probando la evolución del modelo tradicional de la Telefonía Rural a un nuevo modelo “Telefonía rural local digital”, que consiste en instalar en la comunidad una radio base celular junto con una VSAT satelital y la comunidad con celular accesarían los siguientes servicios de un ecosistema: Informe de Rendición de Cuentas 2006-2012

• Llamadas locales de teléfono a teléfono. • Llamadas la red telefónica conmutada (PSTN). • Servicio de mensajes cortos locales y con otros operadores celulares cuenta bancaría con transacciones bancarias de pagos móviles. • Conectividad digital a internet 3G.

Se tiene el proyecto de poder desplegar una red con la funcionalidad de “Santiago Nuyoó” ya sea para dar cobertura a un solo estado, que podría ser el estado de Oaxaca, o bien cubriendo varios estados de la República Mexicana. Esta primera red, que daría cobertura a 860 sitios, podría aprovechar la capacidad (300 MHz. de segmento satelital) destinada por la SCT para programas de cobertura social en el satélite Bicentenario.

Posteriormente este concepto se podría replicar para alcanzar una cobertura de 7,000 sitios en poblaciones que no serán atendidas por los operadores tradicionales por tratarse de comunidades muy aisladas y de pocos habitantes. Como se puede apreciar, si para 860 sitios se requieren 300 MHz para dar servicio a 7,000 sitios, casi 9 veces más se requerirán 2,700 MHz, que serían casi dos satélites de Banda Ku tan sólo para la evolución red de telefonía rural.

Importancia de Impacto del Proyecto

Telecomm ha sido el operador de dos redes que ayudan a las comunidades más aisladas del país:

La red de Telefonía rural desde el año 1998 con 13,000 teléfonos satelitales rurales, y

La red 23 de e-México desde el año 2009 para brindar internet vía satelital a 5760 sitios.

Afines del 2012 y hasta mediados de 2013, Telecomm desplegará la red 11 K, donde se suministran servicios a:

6, 730 sitios para internet vía satélite 4,270 sitios para telefonía rural satelital + internet

Síntesis Ejecutiva

Hoy se prestan servicios a una tasa de transferencia de 640x256 kbps con una sobre suscripción de 1:25 y en cada sitio y hasta 20 dispositivos por sitio, por lo que un enlace es utilizado por 500 computadoras. La limitante se tendrá al momento que se quiera incrementar la tasa de transferencia a los usuarios, y el momento satelital en Banda Ku existente (comercial y de reserva del estado), no es suficiente.

Si la tasa de transferencia la tuviéramos que incrementar a 2 Mbits o atender a tender a un inventario de 40,000 sitios adicionales, se requerirán varios satélites de Banda Ku. De la necesidad de incrementar tasa de transferencia y de conectar unos 40,000 sitios adicionales nace la necesidad de poder contar con las haces de Banda Ka que cubran el territorio nacional para poder desplegar la redes que se requieren para la comunidades más aisladas del país.

Oportunidades

Las característica físicas de la Banda Ka permite que se diseñen haces de cobertura con diámetro de 600 Kms con 500 MHz. de ancho de banda y pudiendo neutralizarse las frecuencias, por lo que un solo satélite se pudiera tener el equivalente de 15 satélites de Banda Ku, bajando el costo por Mbit a niveles que estuviera estar compitiendo con la tecnología terrestre de línea de abonado digital asimétrica (ADSL).

Conclusión

Así que, ¿La Banda Ka es el futuro de la comunicación del satélite? Sí y no. Sí, porque nosotros necesitamos continuamente señales con un ancho de banda cada vez mayor y las bandas más bajas están casi llenas. La banda Ka nos ofrece que unas frecuencias adicionales en posiciones del satélite ya ocupadas. No, porque en la banda Ku y sobre todo la banda C, son mucho más dependientes a las condiciones meteorológicas, mover los transpondedores de la TV digital a bandas más bajas como la banda Ka sería un paso muy arriesgado a menos que la región objetivo sea muy seca.