INGENIERIacuteA investigacioacuten y Tecnologiacutea ISSN 2594-0732 V I I -16 2004 (artiacuteculo arbitrado)DOI httpdxdoiorg1022201fi25940732e200405n1001

Optimizacioacuten teacutecnico-econoacutemica de redes VSAT en las bandas Ku y Ka

CL Ordoacutentildeez-Romero R Neri-Vela S Landeros-Ayala V Altamirano-GuerreroA Malpica-Maury

Divisioacuten de Ingenieriacutea Eleacutectrica y Departamento de TelecomunicacionesFacultad de Ingenieriacutea UNAM

E-mail cisarebbeliberoit

El costo de una red satelital VSAT es funcioacuten del nuacutemero de terminales la matriz de traacutefico la banda de frecuencias las caracteriacutesticas del sateacutelite y los paraacutemetros de calidad esperados La banda Ku es una tecnologiacutea altamente probada empleada desde hace dos deacutecadas en Meacutexico y el mundo pero la banda Ka apenas estaacute surgiendo como una nueva opcioacuten para ofrecer servicios multimedia de banda ancha Todaviacutea existe poca informacioacuten sobre los costos y las caracteriacutesticas teacutecnicas de los equipos de radiofrecuencia necesarios para implementar una red en la banda Ka Estos datos teacutecnicos son proporcionados en el presente artiacuteculo y fueron logrados tras un largo proceso de buacutesqueda con proveedores internacionales Dicha informacioacuten fue empleada para elaborar un programa de computadora que optimiza redes VSAT en ambas bandas y los resultados obtenidos se proporcionan en forma graacutefica Estos datos pueden ser uacutetiles para el disentildeo de redes satelitales de servicios multimedia en Meacutexico o en otros paiacuteses

Descriptores redes VSAT enlaces satelitales equipo de RF estaciones terrenas optimizacioacuten de costos banda Ku banda Ka

The cost of a VSAT satellite network is a function o fits number o f terminaacuteis traffic matrix frequency band satellite characteristics and the quality parameters of operation Ku band is a well known technology used for the past two decades in Meacutexico and all over the world but the Ka band is just appearing as a new option to offer wide band multimedia Services There is still little information about costs and technical characteristics of radio frequency devices needed to implement a Ka band network These valuable technical data are given in this paper wich were obtained through a long searching process with interna- tional suppliers This information was then used to make a Computer program that optimizes VSAT networks in both bands and the obtained results are given in graphic form These data can be useful for the design of multimedia Services satellite networks in Meacutexico and other countries

(recibido julio de 2002 aceptado enero de 2003)

Resumen

Abstract

Keywords VSAT networks satellite links RF equipment earth-stations cost optimiza- tion Ku band Ka band

Introduccioacuten

Una VSAT es una estacioacuten terrena de servicio fijo por sateacutelite (geoestacionario) que opera como terminal dentro de una red de informacioacuten y es utilizada para una gran variedad de aplicaciones en el campo de las telecomunicaciones Las redes VSAT se definen como redes bidireccionales de comunicacioacuten viacutea sateacutelite para el intercambio punto-punto y punto-multipunto (broadcas- ting) de voz video y datos La topologiacutea en estrella mostrada en la figura 1 es la configuracioacuten maacutes usual de estas redes

La operacioacuten de la red consiste en la comunicacioacuten de una estacioacuten terrena maestra (M) con un nuacutemero n de estaciones esclavas (E) Las esclavas no pueden estashyblecer comunicacioacuten entre ellas debido a que se comunican en forma exclusiva a traveacutes de la maestra En general el diaacutemetro de la antena variacutea entre 09 m y 24 m para

estaciones esclavas y entre 24 m y 7 m para una estacioacuten maestra dependiendo de la banda empleada

Las tasas de transmisioacuten manejadas por estas redes dependen de su aplicacioacuten y del tipo de informacioacuten que normalmente son datos y voz digitalizada La tasa tiacutepica para un canal de voz variacutea entre 16 y 64 Kbps siendo eacutesta uacuteltima la de mejor calidad Por su parte la tasa de datos normalmente variacutea entre 128 y 2048 Kbps (UIT 1994) Debido al funcionamiento de las redes de configuracioacuten en estrella es de esperarse que el traacutefico existente en el enlace maestra-esclava sea siempre mayor al de los enlaces esclava- maestra es decir se presenta lo que se llama flujo asimeacutetrico de informacioacuten El acceso TDMA indicado en la figura 1 significa que para realizar la comunicacioacuten entre esclavas y maestra se realiza una divisioacuten de tiempo de tal manera que cada estacioacuten esclava recibe o transmite hacia la estacioacuten maestra exclusivamente en su ranura de

Sateacutelite

Trama transmitida por la estacioacuten maestra (M) dividida entre el nuacutemero de estaciones esclavas (E)

Figura 1 Ejemplo de una red VSAT en estrella con acceso TDMA

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tiempo asignada Aunque existen otras formas de acceso maacutes econoacutemicas pero menos eficientes como el ALOHA ranurado el TDMA considerado en este trabajo brinda mayor confiabilidad

Actualmente existen miles de redes VSAT en el mundo casi todas ellas operan en la banda Ku y algunas en la banda C En la tabla 1 se presentan las principales redes para el caso particular de Meacutexico con datos actualizados a principios del 2002 Sin embargo ya hay varios sateacutelites de banda Ka como el Italsat 2 Hotbird 6 Koreasat 3 y a partir de fines del 2002 el ANIK F2 este uacuteltimo ha sido disentildeado especialmente para la transmisioacuten de altas tasas de datos en la banda Ka para servicios multimedia Por lo tanto es importante realizar un anaacutelisis comparativo teacutecnico-econoacutemico entre bandas ya que sin duda la banda Ka tambieacuten seraacute utilizada paulatinamente en Ameacuterica Latina a partir de esta deacutecada

Anaacutelisis

Los principales moacutedulos o equipos de Fl y RF que hay que tomar en cuenta para realizar un

caacutelculo preliminar se muestran en la figura 2 Estos elementos son Modulador amplifishycador de potencia (HPA o SSPA) y antena de la estacioacuten transmisora antenas y trans- pondedor del sateacutelite y antena amplificador de bajo ruido (LNA) y demodulador de la estacioacuten receptora Existen diferentes tipos de modulacioacuten pero la maacutes comuacuten en transmisiones satelitales para datos y voz digitalizada es la modulacioacuten QPSKEl HPA o SSPA seguacuten el caso es el elemento de microondas que proporciona la potencia necesaria para que la sentildeal sea alimentada a la antena y llegue al sateacutelite con un nivel adecuado El paraacutemetro conocido como PIRE (Potencia Isotroacutepica Radiada Efectiva) es obtenido multiplicando la potencia de salida del amplificador por la ganancia de la antena transmisora es decir

PIRE = PtGt [W ] (1)

[PIRE) = [pt ]+[Gr ]= 101og(gtr )+101og(Gr ) [dBW] (2)

donde PT y GT son respectivamente la potencia de salida del amplificador en watts y

Tabla 1 Principales redes VSAT que operan en Meacutexico actualmente Su mayor utilidad es para enlaces de datos y telefoniacutea pero algunas instituciones tambieacuten las usan para telefoniacutea rural (SCT)

o Internet y distribucioacuten de video (Enlaces Integra)

REDUSUARIO NUMERO DE ESTACIONES BANDA DE FRECUENCIAS

TELMEX 1000 C

TELMEX 690 Ku

SCT 600 Ku

ENLACES INTEGRA 400 Ku

BANRURAL 210 C

CAPUFE 100 C

AVANTEL 95 Ku

INVERLAT 60 Ku

SAINCO PEMEX 30 Ku

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Antenas y transpondedor del sateacutelite

Figura 2 Diagrama de bloques del enlace satelital No se incluyen los moacutedulos de conversioacuten de Fl a microondas y viceversa necesarios entre los amplificadores y el MODEM ya que no afectan en

ganancia o en temperatura de ruido al caacutelculo del enlace

la ganancia de la antena en valor absoluto en direccioacuten hacia el sateacutelite Los corchetes indican que la cantidad ya estaacute calculada en decibelios

Hay varios factores que atenuacutean la sentildeal tanto en el trayecto de subida como en el de bajada pero los maacutes relevantes son la atenuacioacuten por propagacioacuten en el espacio libre y la atenuacioacuten por lluvia Las peacuterdidas ocasionadas por desapuntamiento de las antenas absorcioacuten atmosfeacuterica y conec- tores son del orden de 1 dB en total para cada trayecto Para el caacutelculo de la ateshynuacioacuten L por propagacioacuten en el espacio libre se utiliza la siguiente foacutermula

k ] = 9244+201og(0+201og(cbdquoz) ^ B ] (3)

en donde re s la distancia entre el sateacutelite y la estacioacuten terrena (transmisora o receptora seguacuten el caso) y fes la frecuencia

Para la atenuacioacuten por lluvia se puede utilizar el meacutetodo propuesto por la CCIR (UIT1990) para las bandas Ku y Ka Los pasos a seguir tambieacuten se describen con ejemplos en Neri (2002) Para la banda Ka tambieacuten es posible emplear el meacutetodo DAH (Dissanayake 1997) (Landeros 2002) que ha sido adoptado por la UIT desde fines de 1999 En la tabla 2 se muestran los maacutergenes de lluvia calculados por ambos meacutetodos para una disponibilidad de 998 y 995 para las bandas Ku y Ka respectivamente en las ciudades de Cozumel y Meacutexico DF Se eligieron estas ciudades porque representan un enlace con las peores condiciones tanto de potencia recibida por el sateacutelite (ya que la ciudad de Cozumel se encuentra en las orillas de una supuesta huella de cobertura nacional para Meacutexico) como la condicioacuten de atenuacioacuten maacutexima por lluvia (debido a la gran intensidad de mmh de lluvia que ocurre en la zona de Cozumel) como se muestra en

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iexcla figura 3 De los resultados mostrados en la tabla 2 se observa que en la mayoriacutea de los casos analizados la atenuacioacuten por lluvia predicha por el modelo DAH es mayor que la calculada con el modelo convencional de la CCIR aunque no parece ser una regla absoluta en algunos casos la diferencia es muy poca (menos de 1 dB) en unos es de

casi 4 dB y en otros vale cero o medio dB (Ku 998 enlace de bajada) Ante la ausencia de una variacioacuten o regla de correspondencia definitiva de estos valores se decidioacute emplear los del meacutetodo estaacutendar de la CCIR para efectuar los caacutelculos de optimizacioacuten aquiacute reportados

Tabla 2 Maacutergenes de lluvia calculados

MODELO

CIUDAD DISPONIBILIDAD[]

DAH [dB] CIR [dB]

ENLACE DE SUBIDA

Ka 30 GHz Ku 14 GHz

ENLACE DE BAJADA

Ka 20 GHz Ku 11 GHz

ENLACE DE SUBIDA

Ka 30 GHz Ku 14 GHz

ENLACE DE BAJADA

Ka 20 GHz Ku 11 GHz

MEacuteXICO DF 995 (Banda Ka) 783 334 394 261

COZUMEL 995 (Banda Ka) 1365 595 1288 399

MEacuteXICO DF 998 (Banda Ku) 394 171 210 171

COZUMEL 998 (Banda Ku) 655 314 724 247

Figura 3 Enlace Meacutexico DF-Cozumel con liacuteneas de intensidad de lluvia en mmh para 9999 de disponibilidad en Meacutexico seguacuten curvas publicadas por la UIT A partir de estos contornos es posible

obtener la atenuacioacuten por lluvia para otras disponibilidades maacutes bajas (Neri 2002)

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Para el enlace de bajada tambieacuten se tienen que calcular las peacuterdidas por atenuacioacuten y lluvia a la frecuencia correspondiente pero en la estacioacuten receptora interesa ademaacutes otro factor que es la temperatura de ruido ya que con eacutesta se calcula la figura de meacuterito GT Tambieacuten es de importancia en el sateacutelite soacutelo que en eacuteste los valores son proporcionados por el operador del segshymento espacial en forma de huellas de GT (Figura 4) y ya no es necesario calcularlos En el caso de las estaciones terrenas recepshytoras debido a que hay una gran variedad entre ellas el paraacutemetro se calcula de la siguiente forma

[G bdquo] -lO log(Tj) [dBidegK] (4)

donde [GR] es la ganancia en decibelios de la antena en recepcioacuten con relacioacuten a una antena isotroacutepica y Ts es la temperatura total de ruido del sistema receptor en grados Kel- vin Esta uacuteltima se obtiene al sumar todas la temperaturas de ruido que intervienen en el trayecto de bajada de la sentildeal referidas a la entrada del LNA

Ts =T +Tc + T u[degK] (5)

donde TA Te TLNA TLl son respectivamente la temperatura de ruido de la antena de los conectores y guiacuteas de ondas del amplishyficador de bajo ruido y de la lluvia En condiciones de cielo despejado la temshyperatura de ruido de la lluvia vale cero ya que no hay atenuacioacuten por lluvia

Figura 4 Ejemplo de una supuesta huella sate lita l de GT en banda Ka con valores tiacutepicos de otrossateacutelites en operacioacuten

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Tomando en cuenta todo lo anterior se realiza el caacutelculo de la relacioacuten portadora a densidad de ruido para el enlace de subida y de bajada con la siguiente expresioacuten

C

N o_

_ [ X P^ r ^ icia s ~ 10ldegg(pound) [dBHz] (6)

[PIRE] + TL s J

enlace de bajada se emplean las huellas de PIRE (Figura 5) tambieacuten proporcionadas por el operador del sateacutelite

Finalmente la relacioacuten total portadora a densidad de ruido del enlace (ignorando posibles interferencias que dependeriacutean de cada caso en particular) desde una estacioacuten transmisora hasta una estacioacuten receptora es

en donde k es la constante de Boltzmann e igual a 138x1023 JdegK Para el enlace de subida la figura de meacuterito se obtiene de las huellas de GT proporcionadas por el operador del sateacutelite (Figura 4) y para el de bajada se utiliza el valor calculado con la ecuacioacuten (4) De forma anaacuteloga se trabaja con el PIRE en el enlace de subida se usa el valor calculado con la ecuacioacuten (2) y para el

C NV Jvo J T

[Hz] (7)

C

V raquo 0 Js

C + 7

J iexcl

C

V J b

donde (CNo)s es la relacioacuten portadora a ruido del enlace de subida (CN0)b es la relacioacuten portadora a ruido del enlace de bajada y (CN0)iexcl se define como la relacioacuten

Figura 5 Ejemplo de una supuesta huella satelita l de PIRE en banda Ka con valores tiacutepicos deotros sateacutelites en operacioacuten

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portadora a ruido de intermodulacioacuten que es un paraacutemetro de los transpondedores proshyporcionado por el fabricante del sateacutelite

Esta ecuacioacuten requiere que las relaciones portadoras a densidad de ruido no se encuentren en decibelios por tal motivo es necesario convertir los valores obtenidos con la ecuacioacuten (6) de dBHz a Hz y despueacutes de sustituir valores absolutos en la ecuacioacuten (7) el resultado final puede expresarse nueshyvamente en dBHz obteniendo su logaritmo decimal y multiplicaacutendolo por diez

Una vez calculada la relacioacuten total portadora a densidad de ruido referida a la entrada del LNA de la estacioacuten terrena receptora por medio de la ecuacioacuten (7) la sentildeal pasa por algunos otros dispositivos en serie con el demodulador en cuya entrada se

exige un cierto valor de la relacioacuten energiacutea por bit sobre densidad de ruido (EbN0) seguacuten la calidad deseada (probabilidad de error) Esta relacioacuten es (Roddy2001)

- [7 7 ] [dBHz] (8)

donde [TT] es la tasa de transmisioacuten en bitsseg convertida a decibelios y la depenshydencia entre la probabilidad de error BER (Bit Error Rate) el cociente EbN0 se muestra en la graacutefica de la figura 6

Siguiendo el procedimiento anterior se obtiene la relacioacuten portadora a densidad de ruido necesaria para demodular la sentildeal con la calidad deseada suponiendo un PIRE para el enlace de bajada igual al de las

Eb cNo

Figura 6 Relacioacuten entre la probabilidad de error y el cociente EbNo para un demodulador QPSK

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huellas de la figura 5 Sin embargo se debe considerar que si el transpondedor del sateacuteshylite es compartido por varias sentildeales simulshytaacuteneamente hay que reducir dicho PIRE La presencia de muacuteltiples sentildeales en un disshypositivo no lineal provoca ruido de intershymodulacioacuten y por tal motivo el amplificador debe trabajar con un nivel menor al de saturacioacuten llamado back-off esto mejora la relacioacuten portadora a densidad de ruido total ya que el cociente (CN0)iexcl aumenta tal como se aprecia en la figura 7

Program acioacuten y resultados

Lo anterior resume el procedimiento mashytemaacutetico para calcular la calidad de un enlace de transmisioacuten digital A continuacioacuten se proporcionan resultados obtenidos para redes VSAT en las bandas Ku y Ka utilizanshydo las tasas de transmisioacuten indicadas anshyteriormente en la figura 1 las huellas de PIRE y GT de las figuras 4 y 5 los maacutergenes de atenuacioacuten por lluvia de la tabla 2 y las caracteriacutesticas y costos de los equipos de las

tablas 345 y 6 Los valores de PIRE y GT mostrados en las figuras 4 y 5 son valores reales y tiacutepicos similares a los utilizados por el Hotbird 6 de Eutelsat en la banda Ka Se elaboroacute un programa de computadora (Al- tamirano 2001) con el cual se realizaron muacuteltiples simulaciones iterativas hasta obshytener las configuraciones maacutes econoacutemicas que a la vez cumplieran con los requeshyrimientos teacutecnicos

En la figura 8 se muestra el comshyportamiento del costo total de la red con base al nuacutemero de estaciones esclavas

Estos costos no incluyen el equipo TDMA de la maestra ya que para este estudio se ha supuesto un costo similar de dicho equipo de sincroniacutea en ambas bandas Se observa que conforme aumenta el nuacutemero de estaciones en la red el costo total se incrementa de forma lineal en la banda Ka y para todos los casos la red es maacutes costosa que en la banda Ku Esto se debe a que el costo de produccioacuten de dispositivos para la banda Ka es mayor por ejemplo en el caso de las

poundNo

dBHz

Figura 7 Curvas de (CN0)s (CN0) iexcl (CN0) b y (CN0) t en funcioacuten del back-off de entrada

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antenas eacutestas requieren una superficie casi perfecta con desviaciones menores que un miliacutemetro En la tabla 7 se indican los paraacutemetros de los equipos de moshydulacioacuten y radiofrecuencia que optimizan el costo de la red

Como continuacioacuten de este estudio se obtuvieron las configuraciones oacuteptimas para distintas tasas de transmisioacuten En las figuras 9 y 10 se muestran las graacuteficas para las bandas Ku y Ka respectivamente que presentan el comportamiento del costo total

de la red en base a la tasa de transmisioacuten de enlaces esclava-maestra fijando la tasa del enlace maestra-esclava a 512Kbps Este costo se va incrementando con la tasa debido a que el enlace requiere antenas de mayor diaacutemetro amplificadores de mayor potencia etc El costo del ancho de banda del transpondedor aumenta en proporcioacuten a la tasa de transmisioacuten pero se considera que este aumento afecta de igual manera a las dos bandas y por lo tanto no estaacute incluido en los costos de las figuras 9 y 10

Tabla 3 Caracteriacutesticas de los moacutedems QPSK considerados en este estudio[Comtech httpwwwcom techefdatacom Radyne ComStream httpwwwradynecomstreamcom]

FABRICANTE Y MODELO RANGO DE TASAS DE TRANSMISIOacuteN

EbN0

PARA QPSK CON FEC DE78

COSTO APROXIMADO [DOacuteLARES US]

ComtechSDM-9000

6 Mbps a

13 Mbps

78 106BER 86 10reg BER 93 107 BER99 10reg BER

30500

ComtechSDM-8000

48 Kbps a

9312 Mbps

79 105BER 86 10-6 BER 92 107BER99 10reg BER

9000

ComtechSDM-300L

192 Kbps a

4375 Mbps

70 105 BER 78 106 BER 84 10lsquo7BER 92 108 BER

4125

ComtechSDM-300A

24 Kbps a

50 Mbps

72 105 BER 79 10^ BER 86 10_7BER 94 108 BER

4125

RadyneComStream

CM601A

96 Kbps a

25 Mbps

80 10lsquo5BER 88 106 BER 94 10lsquo7BER100 10lsquo8BER

4050

RadyneComStream

CM701A

96 Kbps a

4375 Mbps

69 10-5 BER 75 10-6 BER 80 10lsquo7BER 88 108 BER

4050

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Tabla 4 Caracteriacutesticas de las antenas consideradas en este estudio[Prodelin httpwwwtripointglobalcom Andrew httpwwwandrewcom] Aacutengulo de elevacioacuten = el

FABRICANTE BANDAGANANCIA

[dBiexcl] TEMP DECOSTO

APROXIMADO INCLUYENDO

MONTAJE [DOacuteLARES US]

DIAacuteMETRORx Tx

RUIDO [degK]

Prodeliexcln1951 Offset eliacuteptica Ku 095 397 412 43 20deg el

41 30deg el264

Prodelin 1194 offset Ku 18 452 467

38 20deg el 35 30deg el 764

Prodelin 32 20deg el1256 Ku 24 476 492 28 30deg el 2000

offset 27 40deg el

Prodelin 30 20deg el1388 offset Ku 38 517 532 26 30deg el 15464gregoriana 24 40deg el

Andrew 55 10deg elES76K-1 Ku 76 580 591 41 30deg el 56000

gregoriana 36 50deg el

Prodelin3067 Ka 067 410 445

47 20deg el 44 30deg el 150

Prodelin3098 Ka 098 443 478 45 20deg el

42 30deg el 400

Prodelin3120 Ka 12 461 495 44 20deg el

41 30deg el 455

Andrew 96 10deg elES56 KA-1 Ka 56 592 620 64 30deg el 126670gregoriana 59 50deg el

Tabla 5 Caracteriacutesticas de los amplificadores de alta potencia considerados en este estudio[NEC httpwww1nmeshnejpnecom scsdsatsathtm l Xicom httpwwwxicomtechcom VERTEXrsi

httpwwwtripointglobalcom Advantech httpwwwglobalnetworxcom Microwave CO httpwwwsspamicrowavecom RF Am plifiers httpwwwrfam plifierscom M illim eter Wave httpwwwcmpcpiicom Spacek Labs Inc httpwwwspaceklabscom] SSPA- Aplificador de

potencia de estado soacutelido TWT= Tubo de ondas progresivas

FABRICANTE Y MODELO BANDATIPO POTENCIA MAacuteXIMA [Watts]

COSTO APROXIMADO [DOacuteLARES US]

RF Amplifiers HD12506 K u SSPA 002 980

Microwave - amps AM2 K u SSPA 05 1100

Advantech ARSA- K25

K u SSPA 25 12427

continuacutea

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Tabla 5 Caracteriacutesticas de los amplificadores de alta potencia considerados en este estudio[NEC httpwww1nmeshnejpnecom scsdsatsathtm l Xicom httpwwwxicomtechcom VERTEXrsi

httpwwwtripointglobalcom Advantech httpwwwglobalnetworxcom Microwave CO httpwwwsspamicrowavecom RF Amplifiers httpwwwrfam plifierscom M illim eter Wave httpwwwcmpcpiicom Spacek Labs Inc httpwwwspacekiabscom] SSPA= Aplificador de

potencia de estado soacutelido TWT= Tubo de ondas progresivas (continuacioacuten)

FABRICANTE Y MODELO BANDATIPO POTENCIA MAacuteXIMA COSTO APROXIMADO[Watts] [DOacuteLARES US]

VERTEXrsiPKM14S040R K u SSPA 40 23873

XICOM XT-50T1 KuTW T 70 30050

XICOM XTRD-200K Ku KuTW T 125 36000

NEC LD7213L KuTW T 300 45000

VERTEXrsiexcl2100TK KuTW T 650 64286

VERTEXrsiexcl21 OOKKU Ku Klistroacuten 2500 68357

SPACEKLABS INC SP2412-15-23 K a SSPA 025 1800

SPACEKLABS INC SP2412-15-27 K a SSPA 05 2300

SPACEKLABS INC SP268-20-29 K a SSPA 09 3100

RF Amplifiers HD18337 KaTW T 10 102500

RF Amplifiers HD18338 KaTW T 25 105000

XICOM XTD-120Ka KaTW T 120 150296

MILIMETER WAVE VKA2400A Ka Klistroacuten 325 200000

Tabla 6 Caracteriacutesticas de los amplificadores de bajo ruido considerados en este estudio [VERTEXrsi h ttpwwwtripointglobalcom Microwave CO httpwwwsspamicrowavecom Jca

httpwwwjcatechcom Miteq httpwwwm iteqcom Spacek Labs Inchttpwwwspaceklabscom]

FABRICANTE Y MODELO BANDA TEMPERATURA DE RUIDO [degK]

COSTO APROXIMADO [DOacuteLARES US]

VERTEXrsi LKR12S90 Ku 90 1771

VERTEXrsi LKR12S70 Ku 70 3214

Microwave Amps AL16 Ku 170 1450

JCA1218-300 Ku 263 2300

continuacutea

DOI httpdxdoiorg1022201fi25940732e200405n1001

Tabla 6 Caracteriacutesticas de los amplificadores de bajo ruido considerados en este estudio [ VERTEXrsi h ttpwwwtripointglobalcom Microwave CO httpwwwsspamicrowavecom Jca

httpwwwjcatechcom Miteq httpwwwmiteqcom Spacek Labs Inc httpwwwspaceklabscom] (continuacioacuten)

FABRICANTE Y MODELO BANDA TEMPERATURA DE RUIDO [degK]

COSTO APROXIMADO [DOacuteLARES US]

JCA714-201 Ku 627 1100

SPACEKLABS

ISL224-18-3WKa 160 1850

MITEQJSD3 1800 2600 21 8P

Ka 180 4200

MITEQJSD4 18002600 26 8P Ka 238 1750

MITEQJSD3 1800 2600 30 8P Ka 289 1500

JCA 1826-300 Ka 438 1150

Tabla 7 Paraacutemetros de los equipos costos

de modulacioacuten y radiofrecuencia que optimizan los indicados en la figura 8

PARAacuteMETROBANDA Ku

MAESTRA ESCLAVA MAESTRA

BANDA Ka

ESCLAVA

Diaacutemetro de antena y modelo

24 m Prodelin 1256 offset

18 m Prodelin 1194 offset

56 m Andrew ES56 Ka-1 gregoriana 098 m Prodelin 3098

Potencia nominal delamplificador de

potencia70 Watts Xicom XT-50T1 TWT

05 Watts Microwave Amps AM2 SSPA

10 Watts RF Amps HD18337 TWT

09 Watts Spacek Labs SP268-20-29 SSPA

y modelo

Temperatura de ruido del LNA

170degK Microwave Amps AL16

627degK JCA JCA714-201

438degK JCA JCA1826-300

438degK JCA JCA1826-300

Modelo del modem Radyne Comstream CM701A

Radyne Comstream CM601A

Radyne Comstream CM701A

Radyne Comstream CM601A

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Figura 8 Graacutefica que muestra el costo tota l de la red con base al nuacutemero de estaciones esclavas ideacutenticas en ambas bandas para una tasa fija de transmisioacuten de 512 Kbps en el enlace

maestra-esclava y 128 Kbps en el enlace esclava-maestra con un BER de 10~5

Figura 9 Graacutefica que muestra el costo total de una red de 50 terminales esclavas en banda Ku para distintas tasas de transmisioacuten del enlace esclava-maestra fijando el enlace maestra-esclava en 512

Kbps y con un BER de 105

DOI httpdxdoiorg1022201fi25940732e200405n1001

Figura 10 Graacutefica que muestra el costo total de una red de 50 terminales esclavas en banda Ka para distintas tasas de transmisioacuten del enlace esclava-maestra fijando el enlace maestra-esclava

en 512 Kbps y con un BER de 10~5

Conclusiones

Este artiacuteculo aporta informacioacuten para sustentar la posible implementacioacuten de redes en la banda Ka en Meacutexico y otros paiacuteses con caracteriacutesticas de precipitacioacuten pluvial similares Los resultados obtenidos indican que una red de configuracioacuten estrella en la banda Ka como la considerada en este estudio es todaviacutea muy cara en comparacioacuten a una en banda Ku Esto se debe a que el costo del equipo disponible en la banda Ka resulta elevado en comparacioacuten con el de banda Ku pero se espera que conforme exista una mayor demanda del espectro y de servicios en dicha banda los costos iraacuten disminuyendo ya que la capacidad de la banda Ka para manejar servicios de banda ancha e Internet inalaacutembrico con diaacutemetros

de antena menores a los de otras bandas y una alta integracioacuten de componentes la situacutea como una buena opcioacuten para muacuteltiples aplicaciones

Referencias

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Semblanza de los autoresCeacutesar Leonardo Ordoacutentildeez-Romero Obtuvo su titulo de ingeniero en telecomunicaciones en la Facultad de Ingenieriacutea de

la Universidad Nacional Autoacutenoma de Meacutexico Realizoacute estudios de posgrado en la misma institucioacuten y recibioacute el

grado de maestro en Ingenieriacutea en 2003 Se desarrolla profesionalmente en las aacutereas de telecomunicaciones

satelitales y aplicaciones tecnoloacutegicas del rayo laacuteser Tambieacuten es profesor de asignatura en la Facultad de

Ingenieriacutea de la UNAM

Rodolfo Neri-Vela Realizoacute los estudios de ingeniero mecaacutenico electricista y se especializoacute en telecomunicaciones y

electroacutenica en la Facultad de Ingenieriacutea UNAM En 1976 obtiene su maestriacutea en telecomunicaciones en la

Universidad de Essex Inglaterra becado por el Consejo Britaacutenico Tres antildeos despueacutes obtuvo el grado de doctor en

radiacioacuten electromagneacutetica aplicada por la Universidad de Birmingham Inglaterra como becario del Consejo

Nacional de Ciencia y Tecnologiacutea (CONACYT) En 1985 se convirtioacute en el primer astronauta mexicano al participar

en la misioacuten 61-B de la NASA de los EU y orbitar la Tierra 109 veces Actualmente imparte caacutetedra en el

Departamento de Telecomunicaciones de la Facultad de Ingenieriacutea

Salvador Landeros-Ayala Egresoacute de la Facultad de Ingenieriacutea UNAM con el tiacutetulo de ingeniero mecaacutenico electricista

en el aacuterea de comunicaciones Cursoacute la maestriacutea en ciencias de la ingenieriacutea en telecomunicaciones en la

Universidad de Pennsylvania Estados Unidos posteriormente obtuvo el grado de doctor en ingenieriacutea eleacutectrica en

la Facultad de Ingenieriacutea de la UNAM Fia escrito artiacuteculos que se han presentado en congresos internacionales en E s ta d o s U n id o s F ra n c ia E s p a ntilde a C e n tro y S u d a m eacute r ic a F u e m ie m b ro d e l C o m iteacute d e B e c a s d e l C O N A C Y T d ire c to r

del Sistema de Sateacutelites Nacionales y jefe de la Divisioacuten de Ingenieriacutea Eleacutectrica Actualmente es jefe de la Divisioacuten

de Estudios de Posgrado de la Facultad de Ingenieriacutea de la UNAM

Viacutector Altamirano-Guerrero Obtuvo el tiacutetulo de ingeniero en telecomunicaciones en la Facultad de Ingenieriacutea de la Universidad Nacional Autoacutenoma de Meacutexico Actualmente trabaja en una empresa de comunicaciones moacuteviles

Alfonso Malpica-Maury Obtuvo el tiacutetulo de ingeniero en telecomunicaciones en la Facultad de Ingenieriacutea de la

Universidad Nacional Autoacutenoma de Meacutexico Actualmente trabaja en una empresa de comunicaciones moacuteviles

DOI httpdxdoiorg1022201fi25940732e200405n1001