Tecnología Satelitalwpereira/docencia/redes2/TecnologiaSatelital.pdf · Orbitas satelitales....

22
Tecnología Satelital Tecnología Satelital Prof. Wílmer Pereira Univesidad Católica Andrés Bello Universidad Simón Bolívar

Transcript of Tecnología Satelitalwpereira/docencia/redes2/TecnologiaSatelital.pdf · Orbitas satelitales....

Page 1: Tecnología Satelitalwpereira/docencia/redes2/TecnologiaSatelital.pdf · Orbitas satelitales. Satélites GEO Satélite a 36.000 Kms con órbita ecuatorial de 24 horas ... La latencia

Tecnología SatelitalTecnología Satelital

Prof. Wílmer PereiraUnivesidad Católica Andrés Bello

Universidad Simón Bolívar

Page 2: Tecnología Satelitalwpereira/docencia/redes2/TecnologiaSatelital.pdf · Orbitas satelitales. Satélites GEO Satélite a 36.000 Kms con órbita ecuatorial de 24 horas ... La latencia

Medios InalámbricosMedios Inalámbricos

Permite movilidad (celular, laptop, PDA) ycada servicio se sintoniza a distintas portadoras

Las frecuencias son asignadas por organismos públicos en cada país (CONATEL en Venezuela, FCC en USA, ITU a nivel mundial)

MHz GHz THz PHz

Page 3: Tecnología Satelitalwpereira/docencia/redes2/TecnologiaSatelital.pdf · Orbitas satelitales. Satélites GEO Satélite a 36.000 Kms con órbita ecuatorial de 24 horas ... La latencia

SatéliteSatélite

Breve historia ... El primer satélite fue ruso sputnik (1957), aunque no de

telecomunicaciones, inicio guerra fria. Después sputnik II con Laika Echo repetidora con pantalla de aluminio (1960). Visible

de 10-90 minutos al día (no amplificaba). Telstar primer satélite real (1962). Olimpiadas de Tokio en vivo (1964) INTELSAT Consorcio internacional de 120 países, más de 20 satélitesINMARSAT comunicación marítima (más de 47 países)

Órbitas por altitud:Geoestacionarios (GEO) o polares (Molniya)Altitud media (MEO)Baja altitud (LEO)

Repetidora en el espacio con ancho de banda entre 3,7 GHz y 30 GHz: TV, telefonía, meteorología, localización, etc

Page 4: Tecnología Satelitalwpereira/docencia/redes2/TecnologiaSatelital.pdf · Orbitas satelitales. Satélites GEO Satélite a 36.000 Kms con órbita ecuatorial de 24 horas ... La latencia

Spunik-1Spunik-1

Page 5: Tecnología Satelitalwpereira/docencia/redes2/TecnologiaSatelital.pdf · Orbitas satelitales. Satélites GEO Satélite a 36.000 Kms con órbita ecuatorial de 24 horas ... La latencia

Tipos de satélitesTipos de satélites

Antisatélites (armas para destruir otros satélites)Astronómicos (telescopio Hubble)Biosatélites (estudio de supervivencia de seres vivos en el espacio) Comunicaciones (datos, GPS, telefonía, TV, radio, etc)Navegación (marítima)Reconocimiento (Espías …)Observación terrestre (metereología, exploración de relieves marinos …)Estaciones espaciales (Internacional)

Page 6: Tecnología Satelitalwpereira/docencia/redes2/TecnologiaSatelital.pdf · Orbitas satelitales. Satélites GEO Satélite a 36.000 Kms con órbita ecuatorial de 24 horas ... La latencia

Orbitas satelitalesOrbitas satelitales

Page 7: Tecnología Satelitalwpereira/docencia/redes2/TecnologiaSatelital.pdf · Orbitas satelitales. Satélites GEO Satélite a 36.000 Kms con órbita ecuatorial de 24 horas ... La latencia

Satélites GEOSatélites GEOSatélite a 36.000 Kms con órbita ecuatorial de 24 horas

dando una ilusión de un satélite fijo (sobre las dos bandas de Van Allen)

2o entre cada satélite 180 satélitesDe 12 a 20 transponders de portadoras de bajada y de subidaFrecuencias de uso (recientemente incluyeron L y S)

C 3,7 GHz a 6,4 GHz (saturada)Ku 11,7 GHz a 14,5 GHz (casi saturada)Ka 17,7 GHz a 30,5 GHz (costosa)

Tiempo de 500 mseg (ida y vuelta)Máximo tiempo de retardo en telefonía (->) son 150 mseg !!! Util para broadcast (TV), es decir, con poca seguridadCosto independiente de la distanciaSpot beam es el área de cobertura de un satélite (elipse)Con sólo tres satélites se le da cobertura a toda la Tierra

Page 8: Tecnología Satelitalwpereira/docencia/redes2/TecnologiaSatelital.pdf · Orbitas satelitales. Satélites GEO Satélite a 36.000 Kms con órbita ecuatorial de 24 horas ... La latencia

Satélite VeneSat-1Satélite VeneSat-1

Estación terrestre en Guarico (el Sombrero) y BolívarPeso de 6 toneladas y una envergadura de 15 mtsEn el espacio de Uruguay (órbita Clark 959) por lo queusan el 10% del ancho de bandaDos antenas Ku una hacia el Caribe y otra hacia el sury una antena Ka sólo hacia VenezuelaEstá previsto VeneSat-2 para el 2013

Page 9: Tecnología Satelitalwpereira/docencia/redes2/TecnologiaSatelital.pdf · Orbitas satelitales. Satélites GEO Satélite a 36.000 Kms con órbita ecuatorial de 24 horas ... La latencia

Satélites MEOSatélites MEO

Ofrecen sistema de posicionamiento global GPS. Constelaciones:

Navstar (USA) Militar Glonass (Rusia) En 2007 eliminada restricción de 30 mts

Galileo (Europa) Operativo para 2011-2014 y uso civil Triangulación con 3 o 4 satélites dando latitud y

longitud Se sitúan entre los 10.000 Kms y 20.000 Kms, entre las

dos bandas de Van Allen, por lo que son visibles durante 2 horas

La constelación son entre 20 y 24 satélites (con algunos de respaldo) y su tiempo de vida es de 15 años

Page 10: Tecnología Satelitalwpereira/docencia/redes2/TecnologiaSatelital.pdf · Orbitas satelitales. Satélites GEO Satélite a 36.000 Kms con órbita ecuatorial de 24 horas ... La latencia

Satélite NavstarSatélite Navstar

Page 11: Tecnología Satelitalwpereira/docencia/redes2/TecnologiaSatelital.pdf · Orbitas satelitales. Satélites GEO Satélite a 36.000 Kms con órbita ecuatorial de 24 horas ... La latencia

Satélites LEOSatélites LEOSe sitúan antes de la primera banda de Van Allen La latencia es de unas pocas centésimas de segundoTipos de LEO

Pequeños LEO (Orbcom) 10 - 100 KbpsBusca personas

Grandes LEO (Iridium, Global Start, …)100 Kbps – 1 GbpsTelefonía móvil satelital

Mega LEO (Teledesic, SkyBridges, …)hasta pocos Gbps …Banda ancha: servicios multimedias

HALO (High Altitud Long Operation)Aeroplanos alimentados con energía solarSe sitúan a 21 Kms y son muy ligeros

Page 12: Tecnología Satelitalwpereira/docencia/redes2/TecnologiaSatelital.pdf · Orbitas satelitales. Satélites GEO Satélite a 36.000 Kms con órbita ecuatorial de 24 horas ... La latencia

Pequeños LEO (Kbps)Pequeños LEO (Kbps)

ORBCOMConstelación de 26 satélites.No ofrecen telefonía sólo mensajes estilo beeperFueron montados con cohetes pegasuspues son satélites de poco pesoLa compañía se acogió al chapter 11 el 15 de septiembre de 2000

Page 13: Tecnología Satelitalwpereira/docencia/redes2/TecnologiaSatelital.pdf · Orbitas satelitales. Satélites GEO Satélite a 36.000 Kms con órbita ecuatorial de 24 horas ... La latencia

Grandes LEO (decenas Mbps)Grandes LEO (decenas Mbps)

IRIDIUM bancarrota 2000 (3 $/min) y retomado en enero/2001 Inicialmente 77 satélites pero se montaron sólo 66 satélitesSe mueve tanto el usuario como el spot beam (visible 6 min)Están a 900 Kms, en órbita polar, cada 32o , (FDMA/TDMA)

Subida y bajada en la banda L (comunicación intersatelital)Tiempo de vida del satélite 5 años

Global Start también a chapter 11 … 48 satélites en órbitaVisible por más tiempo 11 minConstelación a 1400 Kms

Tiempo de vida del satélite 7 años (comunicación con tierra)

Protocolos:ALOHA, FDMA, TDMA, SATATM, CDMA, ...

Page 14: Tecnología Satelitalwpereira/docencia/redes2/TecnologiaSatelital.pdf · Orbitas satelitales. Satélites GEO Satélite a 36.000 Kms con órbita ecuatorial de 24 horas ... La latencia

Constelación IridiumConstelación Iridium

Page 15: Tecnología Satelitalwpereira/docencia/redes2/TecnologiaSatelital.pdf · Orbitas satelitales. Satélites GEO Satélite a 36.000 Kms con órbita ecuatorial de 24 horas ... La latencia

Mega LEO (pocos Gbps)Mega LEO (pocos Gbps)

TeledesicFundada en 1990 (C. McCaw, B. Gates y Boeing)Inicialmente 840 satélites pero se redujo a 288.Al final se optó por 33 satélites a construir en Italia (700 Kgs)Funcionaría en la banda KaMontarlos con misiles intercontinentales rusos SS-18Vida útil 10 años (mayor que Iridium y Global Start)Comunicación intersatelital y encaminamiento dinámicoCada usuario fija un canal que es respetado por los satélites1800 canales de voz (16 Kbps) 14 canales de datos a 2 MbpsOfrece unos pocos canales de 155 Mbps a 1.2 GbpsCada satélites costaría 20 millones de dólares (más seguro y lanzamiento que representan el mismo costo)

pero … se abandonó el proyecto …

Page 16: Tecnología Satelitalwpereira/docencia/redes2/TecnologiaSatelital.pdf · Orbitas satelitales. Satélites GEO Satélite a 36.000 Kms con órbita ecuatorial de 24 horas ... La latencia

Constelación TeledesicConstelación Teledesic

Page 17: Tecnología Satelitalwpereira/docencia/redes2/TecnologiaSatelital.pdf · Orbitas satelitales. Satélites GEO Satélite a 36.000 Kms con órbita ecuatorial de 24 horas ... La latencia

Problemas de los LEOProblemas de los LEO

Saturación de órbitas (discutible … aunque esta el síndrome Kesssler). De hecho sólo 7% funcionan …

Chatarra espacial que perturba, alrededor de 26.000 objetos … buena parte son satélites rusos con reactores nucleares :-( ...

Ya ocurrió al primera colisión satelital en 10/2/2009 entre Kosmo-2251 (ruso de 900 Kg) e Iridium33 (550 Kg) a 42.100 Km/h ... Los restos pueden afectar satelites chinos

Page 18: Tecnología Satelitalwpereira/docencia/redes2/TecnologiaSatelital.pdf · Orbitas satelitales. Satélites GEO Satélite a 36.000 Kms con órbita ecuatorial de 24 horas ... La latencia

Problemas de los LEOProblemas de los LEO

Pérdida y substitución de satélites muy costosa

Tiempo de vida (< 12 años) y deben caer a Tierra aunquemuchos se mantienen en órbita (Vanguard 1 desde 1958,más antiguo)

Tiempo de visibilidad del satélite (< 20 min) => Handoff

Comunicación intersatelital costosa

Page 19: Tecnología Satelitalwpereira/docencia/redes2/TecnologiaSatelital.pdf · Orbitas satelitales. Satélites GEO Satélite a 36.000 Kms con órbita ecuatorial de 24 horas ... La latencia

Lanzamiento de los satélitesLanzamiento de los satélitesEl tamaño del satélite determina la dificultad para colocarlo en órbita

microsatélites (10-100 Kgs)minisatélites (100-500 Kgs)satélites talla media (500 Kgs-1 Ton)

Centros de lanzamiento: Cabo cavañeral, Kourou, Plesetsk, Xi-Chang, Tanegashima.Tipos de cohetes:

HLLV (Heavy Lift Launch Vehicles) Capacidad: > 10 TonAriane 5Proton D1Titan III ...

LLV (Large Launch Vehicle) Capacidad: 5-10 TonAriane 44LAtlasH-II …

MLV (Medium Launch Vehicle) Capacidad: 2-5 TonDelta II 6925 MolniyaTsyklon …

SLV (Small Launch Vehicle) Capacidad: < 2 TonStartPegasus-XLRockot …

Page 20: Tecnología Satelitalwpereira/docencia/redes2/TecnologiaSatelital.pdf · Orbitas satelitales. Satélites GEO Satélite a 36.000 Kms con órbita ecuatorial de 24 horas ... La latencia

HALOHALO

Un avión de baja altitud (21 Kms) con topología en estrella

Un avión por ciudad y sus alrededores

Cambios fáciles de tecnología (con respecto a LEO)

Mantenimiento menos costoso

No da servicio a espacios sin usuarios (océanos)

Asegura servicio aún con lluvia aumentando potencia

Tiempo de latencia 0.1 a 0.35 mseg

Sin embargo, el proyecto fracasó …

Page 21: Tecnología Satelitalwpereira/docencia/redes2/TecnologiaSatelital.pdf · Orbitas satelitales. Satélites GEO Satélite a 36.000 Kms con órbita ecuatorial de 24 horas ... La latencia

Servicio HALOServicio HALO

Page 22: Tecnología Satelitalwpereira/docencia/redes2/TecnologiaSatelital.pdf · Orbitas satelitales. Satélites GEO Satélite a 36.000 Kms con órbita ecuatorial de 24 horas ... La latencia

Satélites vs Comunicación TerrestreSatélites vs Comunicación Terrestre

Satélite Fibra óptica

mayor AB movilidad broadcast tiempo

terreno difícil AB prometido

Sin embargo lo que cuenta es el costo (satélite más caro) pero los precios bajaran ...