martes, 5 de julio de 2011

Dimensionamiento De Link Budget (Uplink/Downlink)

Arquitectura General

Figura 1: Arquitectura General

El primer paso en el diseño de una red satelital, es la realizar un análisis de desempeño sobre presupuestos de enlaces vía satélite. 

El análisis del presupuesto del enlace determinará el tamaño de las antenas a usar, SSPA y TWTA requisitos potencia, la disponibilidad del enlace y la tasa de bits de error y, en general, la satisfacción general del cliente con su trabajo. 

Lo que un presupuesto de enlace en realidad implica es una característica simple suma y la resta de las ganancias y pérdidas dentro de un enlace de radiofrecuencia. 

Cuando las ganancias y perdidas de varios elementos son determinadas y sumadas, el resultado es la estimación del comportamiento del sistema en la vida real. 

Para llegar a una respuesta precisa, se debe tomar en cuenta factores tales como : 
  • Ganancia del amplificador de energía de enlace ascendente y los factores de ruido 
  • Ganancia de la antena de transmisión 
  • Ángulos de inclinación y la correspondiente pérdida atmosférica por distancia 
  • Niveles de ruido del transponder y la ganancia de energía 
  • Antena de recepción, el amplificador y los factores de ruido 
  • Perdida en cables 
  • Niveles de interferencia de los satélites vecinos 
  • Atenuación debido a los factores climáticos 
Factores a tomar en cuenta en UPLINK:
  • Perdidas por Trayectoria 
  • Atenuación por Lluvia 
  • G/T 
  • Potencia isotrópica radiada equivalente (PIRE) 
  • Densidad de flujo 
  • Características de los amplificadores 
Factores a tomar en cuenta en DOWNLINK:
  • Perdidas por Trayectoria 
  • Atenuación por Lluvia 
  • Ganancia de la antena 
  • LNA Y LNB Temperatura del ruido
Figura 2: Potencias De Tx y Rx

Cálculo

Ganancia De La Antena
Donde:
  • λ= c/f 
  • c= 3x108
  • f= frecuencia
  • η= eficiencia de la antena (%)
  • d= diámetro de la antena (m)
PIRE

Es la radiacion efectiva producida desde el lado de la transmision y es el producto de la ganancia de la antena y la potencia de transmisión.
Donde:
  • Lf: Perdidas por energia

PR (Poder de la Señal)

Donde:

Ruido Térmico

Potencia del ruido = K.T.B
Donde:
  • K= -228.6 dBJ/K
  • T= Temperatura (K)
  • B= Ancho de banda del ruido

Temperatura Efectiva
Tsys = Ts+ Te


Ganancia De La Temperatura De Ruido

Es la proporción de la ganancia del sistema y la temperatura del ruido del sistema

G/T= G -10log(Tsys) [Db/K]

Fórmulas Generales



Ejemplo De Cálculo con El Programa SATMASTER
Sitio : Chigaco
Satelite: DirecTV


    Link Para Descargar SATMASTER
    http://www.arrowe.com/




    GRUPO:
    • Darío Montenegro
    • Marcelo Coque
    • Freddy Yánez

    Dimensionamiento De Estaciones Bases Satelitales (BST)

    La estación es la terminal para la transmisión y recepción de las telecomunicaciones satelitales.
    Debido a fuerte atenuación de espacio libre (200 dB) es necesaria en la estación de alto rendimiento terrenal.
    Una estación terrestre se compone de:
    • Sistema de antena 
    • Amplificadores de recepción (bajo nivel de ruido) 
    • Amplificadores de transmisión (de energía) 
    • Equipos de telecomunicaciones (convertidores frecuencia. Módems) 
    • Equipos de multiplexación y demultiplexación 
    • Equipos conectados a la red terrestre 
    • Equipos auxiliares 
    • Suministro
    Figura 1: Estación Base Terrena Satelital

    Figura 2: Diagrama de Bloques Estación Base Terrena Satelital (BST)

    Sistema De La Antena
    El diámetro de la antena que van desde 33 a 3 m.
    Antenas terrestres se utilizan generalmente para la transmisión y recepción.
    • De gran ganancia en la transmisión y recepción.
    • Diagramas con bajos niveles de radiación en el exterior del lóbulo principal.
    • Radiación con buen nivel de polarización.
    • Baja sensibilidad de recepción de ruido térmico debido al ruido de fondo.
    • Sistema mecánico se compone de:
      • Reflector principal, la base de apoyo, sistema de movimiento.
      • Fuente de la señal transmitida por el cuerno.
      • Receptor automático "de seguimiento".
      • El amplificador de bajo ruido es a veces incluido en el sistema de la antena.
    Las estaciones de tierra en la banda de 4.6 14/11 GHze GHz son normalmente se clasifican por el tamaño de su antena:
    • Grandes estaciones: antenas de 15-33 m
    • Estaciones de media: antenas de 7-15 m
    • Pequeñas estaciones: antenas 3-7 m
    • Micro estaciones para VSAT: antenas de 0,7-4 m
    • Tenga en cuenta que este tipo de clasificación se incluyen todos los demás sistemas de la estación terrena, y la complejidad de estos "en" función de la antena ya que estodepende del rendimiento de la estación de tierra.

    Figura 3: Diseño Del Reflector

    Figura 4: Distribución De Campo En Antenas (Cassegrain)

    Amplificador De Bajo Ruido

    Para recibir señales muy débiles desde el satélite, la estación terrena satelital debe estar conectada a un receptor de alta sensibilidad (receptor con una baja sensibilidad al ruido térmico)
    • El parámetro que clasifica a la sensibilidad de la estación es de G/T.
    • Mayor evolución en el equipo que ofrece este tipo de amplificador.
    • A principios del amplificador de enfrió para reducir el ruido térmico.
    • Con el progreso tecnológico alcanzado ya un buen rendimiento para este amplificador.
    Amplificador De Potencia

    El orden de potencia para cada canal telefónico es de 1 W y 1 kW por TV portadora
    Los dos tipos principales de los amplificadores utilizados son:
    • TWT (TravellingWaveTube)
      • Intrínsecamente tiene un procesador de 500 MHz
      • Problemas intermodulación para más de un portadora
    • Klystrons
      • Son básicamente filtros de banda de paso 40 y 80 MHz a 6 GHz 14 GHz Adecuado para FDMA y TDMA MHzpara inadecuada para sistemas de control
      • Utiliza para controlar los sistemas del TWT más barato, más simple, larga vida, bajo consumo.
    Equipamiento De Telecomunicaciones

    Esta unidad es la responsable de modular las frecuencias altas (portadoras) a bajas frecuencias (señales) en el caso de demodular la emisión y las señales de baja frecuencia en la recepción:
    • Las señales de baja frecuencia pueden ser:
      • Señales analógicas de teléfono (multiplex)
      • Señales digitales
      • De vídeo (TV)
    • Equipos convertidores de frecuencia:
      • UpConverters: señales se convierten de frecuencia intermedia (IF) 70 MHz, 140 MHz, y de 1 GHz para señales de RF.
      • DownConverters: convierte señales de RF de 4 GHz o 11 GHz para señales de frecuencia intermedia (IF), estas señales se convierten a la frecuencia de banda para el demodulador.
    Equipo de modulación y demodulación (Modem)
    • Modulaciones utilizadas:
      • Modulación Analógicas: FM
      • Digital modulaciones: 4-PSK, 2-PSK, etc ...
    La vía de transmisión (modulador y un convertidor) existe para cada portadora. Hay incluso una ruta de acceso redundante para cada operador.
    Del mismo modo cada compañía ha recibido un camino (desmoduladoreconvertidor)
    Es necesario demodular todos señales recibidas ya que algunos pueden ser enviados a la red terrestre.
      Procesamiento De Señales

      Equipos digitales de comunicaciones necesarios para hacer el procesamiento de señales usando TDM, con las funciones:
      • En la transmisión, formatos de datos inputstreampara TDMA modulador en la trama.
      • En la recepción, el proceso se invierte, teniendo en cuenta los formatos que recibe el stream del demodulador 
      • La sincronización de la transmisión y recepción, colocación y retirada de los bursts en la trama.
      • Operaciones de codificación / decodificación
      • Otros datos que hacen que las operaciones de procesamiento de comunicaciones más eficientes (por ejemplo, códigos, protocolos, etc ...)
      Multiplexación Y Demultiplexación

      Transmisiones analógicas (teléfono)
      • Inserción y extracción de canales (grupos, super-grupos)
      Emisiones de Televisión
      • Multiplexación y demultiplexación utiliza para insertar o extraer canales de audio en una subportadora (FM), al mismo tiempo que el video.
      Transmisiones Digitales (teléfono)
      • PCM canales agrupados en tramas TDMA
      Conexión Con La Red Terrena

      Para llamadas por teléfono
      • Conexión a un centro de conmutación de tierra
      • Los equipos involucrados en esta relación es la siguiente:
        • La conexión puede realizarse por cable o por radio si es necesario
        • Supresor de eco
        • Inserción y extracción de canales (grupos, super-grupos)
      Para la televisión
      • Vínculo con el estudio de las funciones de transmisión
      • Conexión se puede hacer a través de la radio de la cadena de televisión
      Equipos Auxiliares

      Equipos de supervisión y control:
      • Señales de alarma de los diferentes sistemas
      • Interruptor de control (on / off)
      • Control para el funcionamiento de los subsistemas
      • Memorizar los eventos más importantes
      • Se presenta como una consola de ordenador
      Equipos de suministro de energía
      • Suministro directo a la red cada capacidad de permanecer en stand-by
        • Posibilidad de la oferta por uno o varios generadores
      • UPS (uninterruptedpowersupply)


      GRUPO:
      • Darío Montenegro
      • Marcelo Coque
      • Freddy Yánez

      sábado, 2 de julio de 2011

      Sistemas SCPC (Canal Único Por Portadora)

      Usos
      Son sistemas usados paras telecomunicaciones por satélite, que permite la transmisión de datos, voz, video, etc.

      Descripción Del Sistema
      Los sistemas satelitales SCPC representan enlaces que operan bajo modalidad punto-a-punto en los que se le asigna una portadora exclusiva a cada canal de transmisión. La asignación de una portadora exclusiva a cada canal puede ser fija o variable. En el primer caso la asignación es previa y permanente. En el segundo caso la asignación es por demanda (DMA) y la portadora se asigna automáticamente en distintos momentos, a diferentes estaciones terrenas, de acuerdo con las necesidades de cada momento. Para comunicaciones de información, la modalidad mas usada es la primera, reservándose el DMA para las comunicaciones de voz; pueden ir de 64Kbps hasta 10Mbps.

      Componentes Del Sistema
      Figura 1: Ejemplo De Sistema SCPC

      Equipamento
      Modem Satelital
      Esta unidad interna acepta una señal de 70 MHz de frecuencia intermedia para permitir la transmisión y recepción digital de información a través del satélite. Puede ser utilizado en conexiones full-duplex, transmisión solamente o recepción solamente. En la conexión interna el modem puede ser configurado con distintas interfaces como por ejemplo V.35, RS 232, G.703 etc.

      ODU (OutDoor Unit)
      Se refiere al conjunto de equipos de satélites que se coloca exterior del edificio. La ODU típicamente incluye:

      Las antenas son del tipo parabólico con un diámetro que varia entre 1,2 y 3,8 mts. de acuerdo a las necesidades y ubicación de la estación.
      Tienen un iluminador que normalmente es descentrado para conseguir pequeños lóbulos laterales tanto en banda C como en banda Ku.
      Las frecuencias de operación al igual que en enlaces VSAT son en banda C de 3.7 a 4.2 GHz para el enlace de recepción y de 5.9 a 6.4 GHz. para el enlace de transmisión.
      Para la banda Ku las frecuencias son 10.950 a 12.720 GHz en recepción y de 14 a 14.5 GHz. en la transmisión.

      La BUC (Bloque Convertidor De Transmisión) es un dispositivo utilizado en la transmisión (uplink) de señales de comunicación vía satélite. Actúa de interfaz convirtiendo a la banda de frecuencias de la antena parabólica (típicamente desde la L hasta la Ka) las señales banda base de los equipos locales conectados al módem.

      El LNB (Bloque De Bajo Ruido) esta colocado en el exterior junto con la antena y inmediatamente después del circulado en el iluminador de la antena. Su principal función es la de amplificar las señales y entregarla a la unidad de RF para su adecuada manipulación.
      La ODU se conecta a la IDU (In-Door-Unit) por el IFL (Enlace Entre Instalaciones).

      Figura 2: ODU

      IDU (InDoor Unit)  
      El IDU se conecta a la ODU (Out-Door-Unit) por el IFL (Enlace Entre Instalaciones). En aplicaciones de consumo de televisión por satélite, la IDU por lo general consta deun receptor de satélite que se conecta a un televisor.
      En aplicaciones de consumo de Internet por satélite, la IDU por lo general consiste ensi un módem vía satélite que se conecta a un ordenador o un router.

      Figura 3: IDU
      Servicios
      El sistema SCPC puede integrar los siguientes servicios:
      • Voz
      • Datos
      • Videoconferencia
      • Internet
      • Voz y datos sobre Frame Relay
      • Internet Asimétrico
      • Voz por demanda
      Ventajas
      El sistema SCPC ofrece:
      • Servicio de transmisión dedicado. (Full-Time)
      • Alta confiabilidad
      • Integración de voz/fax, datos y video
      • Recomendable para redes pequeñas (2-8 sitios)
      • Alta velocidad (mayor a 64KBps)
      • Desde el punto de vista de los costos que requiere la disponibilidad de cada tipo de servicio, se deberá tener en cuenta que los enlaces SCPC son sensiblemente  más costosos que los enlaces VSAT, tanto en los cargos de instalación como el abono mensual, en virtud del servicio dedicado que brinda.