AUTORES: Natali Angarita Albornoz. CI: 13.098.764

Alvaro Rojas . C.I: 20.810.779

TECNICAS DE MODULACION UTILIZADAS EN LOS SISTEMAS DE COMUNICACIONES POR SATELITES

El Múltiple acceso está definido como una técnica donde un conjunto de estaciones terrenas pueden usar simultáneamente un transponder del satélite.

La mayoría de las aplicaciones de comunicaciones por satélite involucran un número grande de estaciones terrenas comunicándose una con la otra a través de un canal satelital (de voz, datos o video). El concepto de múltiple acceso involucra sistemas que hacen posible que múltiples estaciones terrenas interconecten sus enlaces de comunicaciones a través de un simple transponder. Esas portadoras pueden ser moduladas por canales simples o canales múltiples, los cuales incluyen señales de voz, datos o video.

Existe básicamente tres técnicas de modulación que se utilizan en ámbito digital: Frecuency-Division Múltiple Access (FDMA): Acceso Múltiple por División de

Frecuencias. Time-División Múltiple Access (TDMA): Acceso Múltiple por División de Tiempo Code-Division Múltiple Access (CDMA): Acceso Múltiple por División de Código.

Access FDMA: Este tipo de sistemas canalizan múltiples portadoras usando el transpondedor, donde a cada portadora se le asigna un par de frecuencias y el ancho de banda total utilizado dependerá del número total de portadoras. En esta técnica se divide la banda de paso en sub-bandas o canales que se asignan dinámicamente.

Existen dos variantes de esta técnica: SCPC (Single Channel Per Carrier) y MCPC (Multiple Channel Per Carrier.

En banda C, cada satélite tiene permitido el uso de un ancho de banda de 500 MHz. Típicamente cada satélite tiene 12 transponders de 36 MHz cada uno y los restantes 68 MHz del ancho de banda del satélite, se usan para control.

La mayor ventaja que tiene FDMA sobre TDMA es su simplicidad. FDMA no requiere sincronización y cada canal es casi independiente de los restantes.

Access TDMA:Es un método de multiplexado por división de tiempo que multiplexa portadoras moduladas digitalmente entre las estaciones terrestres participantes en la red satelital, empleando un satélite transpondedor común. El tiempo se divide en slots que gastan la totalidad del ancho de banda. Un inconveniente es que requiere sincronismo entre todos los terminales conectados a la red Existen otras variantes a este método, el más conocido es DAMA (Demand Access Múltiple Access), el cual asigna ranuras de tiempo de acuerdo a la demanda del canal. En el TDMA cada estación terrestre transmite una ráfaga corta de una portadora modulada digitalmente, durante una ranura precisa de tiempo dentro de una trama TDMA. Para eliminar interferencias, la tecnología TDMA coloca intervalos de protección entre los slots de tiempo, este intervalo de protección es constante, a diferencia de los slots de tiempo que dependen del servicio que contrató el usuario o la compartición que tenga definida el dueño del servicio.

Access CDMA: mejor conocido como (Espectro esparcido) es una técnica de modulación que convierten la señal en banda base en una señal modulada con un espectro de ancho de banda que cubre o se esparce sobre una banda de magnitud más grande que la que normalmente se necesita para transmitir la señal en banda base por sí misma. Es una técnica muy robusta en contra de la

interferencia en el espectro común de radio y ha sido usado muy ampliamente en aplicaciones militares. Esta técnica se aplica en comunicaciones vía satélite particularmente para transmisión de datos a bajas velocidades. Se emplea la técnica del espectro ensanchado mediante la utilización de un código. Uno de los problemas principales de este sistema es el desperdicio de ancho de banda pero a cambio protege contra interferencias.

Si comparamos las tres técnicas podemos encontrar que:

METODO DESCRIPCION VENTAJAS DESVENTAJASFDMA Asignación de

Frecuencias, acceso continuo y controlado del canal. Se recomienda cuando existen pocos nodos con mucho tráfico, con poco ancho de banda a velocidades bajas (menores que 128 Kbps). SCPC/FDMA tiene una capacidad del 100% (cero retardos)

-Disponibilidad fija del canal-No se requiere control centralizado-Terminales de bajo costo.-Usuarios con diferentes capacidades pueden ser acomodados.

-Requiere back off de intermodulación (bandas de guarda), esto reduce el caudal eficaz del transponder.-Sistema muy rígido, cambios en la red hace difícil el reasignamiento.-El ancho de banda se incrementa conforme el número de nodos aumenta.

TDMA Asignación de ranuras de tiempo. Cada portadora ocupa diferente ranura. Se recomienda para muchos nodos con trafico moderado. DAMA se recomienda para muchos nodos con poco tráfico. TDMA tiene una capacidad del 60% al 80%

. -Optimización del ancho de banda-La potencia y ancho de banda del transpondedor es totalmente utilizado.

-Tiempos de guarda y encabezados reducen el caudal eficaz. -Requiere de sincronización centralizada.-Terminales de alto costo CDMA.

CDMA Asignación de códigos a cada usuario

Capacidad del canal del 10%.

-Se trasmite a baja potencia-Control no centralizado, canales fijos.-Inmune a la interferencia.

- Requiere de gran ancho de banda.- Existe un número limitado de códigos ortogonales.- Trabajan solo eficientemente con velocidades preseleccionadas.

(ALOHA): Métodos de acceso por división en el tiempo ALEATORIOS, es una técnica en que todos los VSATs tienen libre acceso al canal, sin ningún tipo de sincronización: cada VSAT accede cuando necesita transmitir si el canal esta libre. No existe ningún problema hasta que dos terminales intentan acceder al canal simultáneamente al canal lo que produce una colisión. Para resolver estos casos el sistema está provisto de un algoritmo que regula las retransmisiones intentando minimizar la probabilidad de recolisión.Otras variantes a este método son:

(S-ALOHA):El principio es el mismo que el anterior con la excepción de que ahora el tiempo está dividido en slot lo que implica un sincronismo entre VSATs. Este protocolo tiene un mejor comportamiento: mayor Throughput.

ALOHA con rechazo selectivo: Los mensajes son enviados de manera asíncrona como en el ALOHA no ranurado pero están partidos en un cierto número de pequeños paquetes. Los paquetes que lleguen completos a destino no se retransmiten. El inconveniente es que cada paquete necesita cabecera y esto equivale a una pérdida de eficiencia.

Actualmente se utilizan redes VSAT (Very Small Aperture Terminals) son redes privadas de comunicación de datos vía satélite para intercambio de información punto-punto o, punto-multipunto (broadcasting) o interactiva.Sus principales características son:

a) Redes privadas diseñadas a la medida de las necesidades de las compañías que las usan.

b) El aprovechamiento de las ventajas del satélite por el usuario de servicios de telecomunicación a un bajo coste y fácil instalación.

c) Las antenas montadas en los terminales necesarios son de pequeño tamaño (menores de 2.4 metros, típicamente 1.3m).

d) Las velocidades disponibles suelen ser del orden de 56 a 64 kbps. e) Permite la transferencia de datos, voz y video. f) La red puede tener gran densidad ( 1000 estaciones VSAT ) y está controlada

por una estación central llamada HUB que organiza el tráfico entre terminales, y optimiza el acceso a la capacidad del satélite.

g) Enlaces asimétricos. h) Las bandas de funcionamiento suelen ser K o C, donde se da alta potencia en

transmisión y buena sensibilidad en recepción.

Poseen varias ventajas como una gran flexibilidad, fácil gestión, servicio independiente de la distancia, Cobertura global e inmediata, Fácil y rápida implantación en lugares de difícil acceso, se pueden adaptar a las necesidades propias de cada compañía, Facilidad de reconfiguración y de ampliación de la red.

Además poseen una gran fiabilidad Se suelen diseñar para tener una disponibilidad de la red del 99.5% del tiempo y con una BER de 10^-7

Sin embargo también tiene ciertas restricciones o desventajas, como inversiones iniciales elevadas. El retardo de propagación típico de 0.5s (doble salto) puede ser problemático para ciertas aplicaciones como telefonía y videoconferencia. El punto más crítico de la red está en el satélite. Toda la red depende de la disponibilidad del satélite. Si este cae, toda la red cae con él; sin embargo, esto puede solucionarse fácilmente reorientado las antenas a otro satélite. Como todo sistema basado en satélites es sensible a interferencias provenientes tanto de tierra como del espacio. El uso de un satélite geoestacionario como repetidor hace posible que cualquier usuario no autorizado pueda recibir una portadora y demodular la información. Para prevenir el uso no autorizado de la información se puede encriptar.

Las aplicaciones de esta tecnología son amplias en la actualidad tanto en el área civil como por ejemplo: Unidireccionales:

Transmisión de datos de la Bolsa de Valores. Difusión de noticias. Educación a distancia. Hilo musical.

Transmisión de datos de una red de comercios. Distribución de tendencias financieras y análisis. Teledetección de incendios y prevención de catástrofes naturales

Bidireccionales:

Telenseñanza. Videoconferencia de baja calidad. e-mail. Servicios de emergencia. Comunicaciones de voz. Telemetría y telecontrol de procesos distribuidos. Consulta a bases de datos. Monitorización de ventas y control de stock. Transacciones bancarias y control de tarjetas de crédito. Periodismo electrónico. Televisión corporativa.

En el área militar también tiene sus aplicaciones las redes VSAT han sido adoptadas por diferentes ejércitos. Gracias a su flexibilidad, son idóneas para establecer enlaces temporales entre unidades del frente y el hub que estaría situado cerca del cuartel general. La topología más adecuada es la de estrella. Se usa la banda X, con enlace de subida en la banda de 7.9-8.4 GHz y con el de baja en la banda de 7.25-7.75 GHz.