Comunicación inalámbrica: satélite
Un satélite es un objeto que gira alrededor de otro objeto. Por ejemplo, la tierra es un satélite del Sol y la luna es un satélite de la tierra.
UN communication satellite es un microwave repeater stationen un espacio que se utiliza para señales de telecomunicaciones, radio y televisión. Un satélite de comunicaciones procesa los datos provenientes de una estación terrena y los convierte en otro formato y los envía a la segunda estación terrena.
Cómo funciona un satélite
Dos estaciones en la tierra quieren comunicarse a través de transmisiones de radio pero están demasiado lejos para usar medios convencionales. Las dos estaciones pueden utilizar una estación repetidora para su comunicación. Una estación terrena transmite la señal al satélite.
Uplink frequencyes la frecuencia a la que la estación terrestre se comunica con el satélite. El transpondedor de satélite convierte la señal y la envía a la segunda estación terrena, que se llamaDownlink frequency. La segunda estación terrena también se comunica con la primera de la misma forma.
Ventajas del satélite
Las ventajas de las comunicaciones por satélite son las siguientes:
- El área de cobertura es muy alta que la de los sistemas terrestres.
- El costo de transmisión es independiente del área de cobertura.
- Son posibles anchos de banda mayores.
Desventajas del satélite
Las desventajas de las comunicaciones por satélite son las siguientes:
- Lanzar satélites a órbitas es un proceso costoso.
- Los anchos de banda se agotan gradualmente.
- Alto retardo de propagación para los sistemas de satélite que los sistemas terrestres convencionales.
Conceptos básicos de comunicación por satélite
El proceso de comunicación por satélite comienza en un earth station. Aquí una instalación está diseñada para transmitir y recibir señales de un satélite en órbita alrededor de la tierra. Las estaciones terrestres envían información a los satélites en forma de señales de alta potencia y alta frecuencia (rango de GHz).
Los satélites receive y retransmit las señales vuelven a la tierra donde son recibidas por otras estaciones terrestres en el área de cobertura del satélite. Satellite's footprint es el área que recibe una señal de fuerza útil del satélite.
El sistema de transmisión de la estación terrena al satélite a través de un canal se denomina uplink. El sistema que va del satélite a la estación terrena a través del canal se denominadownlink.
Bandas de frecuencia de satélite
Las bandas de frecuencia de satélite que se utilizan comúnmente para la comunicación son las Cband, Ku-band, y Ka-band. La banda C y la banda Ku son los espectros de frecuencia más utilizados por los satélites actuales.
Es importante tener en cuenta que existe una relación inversa entre la frecuencia y la longitud de onda, es decir, cuando la frecuencia aumenta, la longitud de onda disminuye, esto ayuda a comprender la relación entre antenna diameter y transmission frequency. Se necesitan antenas más grandes (antenas parabólicas) para recoger la señal con una longitud de onda creciente.
Órbitas terrestres
Un satélite, cuando se lanza al espacio, debe colocarse en cierta órbita para proporcionar una vía particular para su revolución, a fin de mantener la accesibilidad y cumplir su propósito, ya sea científico, militar o comercial. Las órbitas asignadas a satélites con respecto a la Tierra se denominanEarth Orbits. Los satélites en estas órbitas son satélites en órbita terrestre.
Los tipos importantes de órbitas terrestres son:
- Órbita terrestre geosincrónica
- Órbita terrestre geoestacionaria
- Órbita terrestre media
- Orbita terrestre baja
Satélites de órbita terrestre geosincrónica (GEO)
Un satélite de órbita terrestre geo-síncrono es uno que se coloca a una altitud de 22,300 millas sobre la Tierra. Esta órbita está sincronizada con unaside real day(es decir, 23 horas 56 minutos). Esta órbita puedehave inclination and eccentricity. Puede que no sea circular. Esta órbita se puede inclinar en los polos de la tierra. Pero parece estacionario cuando se observa desde la Tierra.
La misma órbita geo-síncrona, si es circulary en el plano del ecuador, se denomina órbita geoestacionaria. Estos satélites se colocan a 35.900 km (lo mismo que los geosincrónicos) sobre el ecuador de la Tierra y siguen girando con respecto a la dirección de la Tierra (de oeste a este). Estos satélites se consideranstationary con respecto a la tierra y de ahí el nombre lo implica.
Los satélites geoestacionarios de órbita terrestre se utilizan para pronósticos meteorológicos, televisión por satélite, radio por satélite y otros tipos de comunicaciones globales.
La figura anterior muestra la diferencia entre las órbitas geo-sincrónicas y geoestacionarias. El eje de rotación indica el movimiento de la Tierra.
El punto principal a tener en cuenta aquí es que cada órbita geoestacionaria es una órbita geo-sincrónica. Pero cada órbita geo-sincrónica NO es una órbita geo-estacionaria.
Satélites de órbita terrestre media (MEO)
Las redes de satélites de órbita terrestre media (MEO) orbitarán a distancias de aproximadamente 8000 millas de la superficie terrestre. Las señales transmitidas desde un satélite MEO viajan una distancia más corta. Esto se traduce en una potencia de señal mejorada en el extremo receptor. Esto muestra que se pueden utilizar terminales receptores más pequeños y ligeros en el extremo receptor.
Dado que la señal viaja una distancia más corta hacia y desde el satélite, hay menos demora en la transmisión. Transmission delay se puede definir como el tiempo que tarda una señal en viajar hasta un satélite y volver a una estación receptora.
Para las comunicaciones en tiempo real, cuanto menor sea el retardo de transmisión, mejor será el sistema de comunicación. Por ejemplo, si un satélite GEO requiere 0,25 segundos para un viaje de ida y vuelta, entonces el satélite MEO requiere menos de 0,1 segundos para completar el mismo viaje. Los MEO funcionan en el rango de frecuencia de 2 GHz y superior.
Satélites de órbita terrestre baja (LEO)
Los satélites LEO se clasifican principalmente en tres categorías, a saber, pequeños LEO, grandes LEO y Mega-LEO. Los LEO orbitarán a una distancia de 500 a 1000 millas sobre la superficie de la tierra.
Esta distancia relativamente corta reduce la demora de transmisión a solo 0.05 segundos. Esto reduce aún más la necesidad de equipos de recepción sensibles y voluminosos. Los pequeños LEO operarán en el rango de 800 MHz (0.8 GHz). Los grandes LEO operarán en el rango de 2 GHz o superior, y los Mega-LEO operan en el rango de 20-30 GHz.
Las frecuencias más altas asociadas con Mega-LEOs se traduce en una mayor capacidad de transporte de información y cede a la capacidad del esquema de transmisión de video en tiempo real y de bajo retardo.
Plataformas de gran altitud y larga resistencia (HALE)
Las plataformas experimentales HALE son básicamente aviones ligeros y muy eficientes que transportan equipos de comunicaciones. Esto actuará comovery low earth orbit geosynchronous satellites.
Estas naves estarán impulsadas por una combinación de batería y energía solar o motores de turbina de alta eficiencia. Las plataformas HALE ofrecerántransmission delays of less than 0.001 seconds a una altitud de sólo 70.000 pies, e incluso better signal strength para dispositivos receptores portátiles muy ligeros.
Ranuras orbitales
Aquí puede surgir una pregunta que con más de 200 satellitesallá arriba en órbita geosincrónica, ¿cómo podemos evitar que se encuentren entre sí o que intenten usar la misma ubicación en el espacio? Para responder a este problema, los organismos reguladores internacionales como la Unión Internacional de Telecomunicaciones (ITU) y organizaciones gubernamentales nacionales como la Comisión Federal de Comunicaciones (FCC) designan las ubicaciones en la órbita geosincrónica donde se pueden ubicar los satélites de comunicaciones.
Estas ubicaciones se especifican en grados de longitud y se denominan como orbital slots. La FCC y la UIT han reducido progresivamente el espacio requerido a solo 2 grados para los satélites de banda C y banda Ku debido a la gran demanda de ranuras orbitales.