REDES DE ACCESO SATELITAL DTH Banda Ancha

1. REDES DE ACCESO SATELITAL DTH Banda Ancha Profesor: Sr. Renato González S. Alumno: Eduardo Palacios Núñez Temuco, 22 de junio de 2009

2. HISTORIA “Un satélite artificial a la distancia apropiada de la tierra puede hacer una revolución cada 24 horas, esto es, podría parecer estacionario sobre un punto de la superficie de la Tierra, y tendría un rango óptico de casi la mitad de la superficie terrestre. Tres estaciones repetidoras, con una separación de 120º entre sí, pueden dar cobertura de señales de radio y microondas a todo el planeta” James C. Clark 1945

3. ANTENA PARABÓLICA Las antenas parabólicas tienen como función la radiación o la recepción de ondas electromagnéticas, su elemento reflector parabólico concentra la energía en el punto focal, obteniendo así, su característica de transmisión o recepción unidireccional según sea su aplicación. Por su construcción pueden ser sólidas o de malla. Antena de malla Antena solida

4. ANTENA PARABÓLICA • El tamaño de la antena necesario para la recepción de los satélites va en función de la potencia de los haces que “iluminan” el suelo (Pire), que se explica en dBW, y de la dirección de estos. A mayor diámetro de la antena, mejor recepción. • Por lo tanto es mejor instalar una antena un poco mayor que la recomendada por los fabricantes con el tamaño justo. Así, no tendremos problemas de recepción en caso de mal tiempo.

5. ANTENA PARABÓLICA • Para recibir las emisiones de un satélite, esto consiste en la determinación del acimut, elevación y plano de polarización de la antena. • Acimut: El valor del Acimut indicará el punto exacto en el que debemos fijar la antena en el plano horizontal. Este ángulo se mide desde el norte geográfico en sentido de las agujas del reloj.

6. ANTENA PARABÓLICA • Elevación: El ángulo de elevación nos indicará la inclinación que le debemos dar a la antena con respecto al plano vertical para orientarla hacia el satélites. • Ajuste del plano de polarización : El ángulo del plano de polarización se ajusta girando el conversor (LNB), respecto a la vertical en el sentido de las agujas del reloj. Este ángulo, igualmente, vendrá determinado por la ubicación geográfica de la antena.

7. DECODIFICADOR • Componentes de un decodificador: Eldecodificador es el dispositivo encargado de convertir la señal captada por el LNB para que pueda observarse en el televisor. Está compuesto por un convertidor descendente, una etapa de frecuencia Intermedia (IF) final, un demodulador, un procesador de video y audio, y en la mayoría de los casos, de un modulador integrado. • Convertidor descendente: Éste reduce la frecuencia a una frecuencia Intermedia (IF) final, generalmente 70 MHz, y recibe corriente del sintonizador para escoger el canal. • Demodulador: Este circuito procesa la señal de televisión modulada en FM del satélite a una forma llamada señal de banda base. Esta señal contiene toda la información original de audio y de video. • Procesadores de video y audio:El procesador de video entrega a un amplificador la información de la banda base de video entre 0 y 4.2 MHz. El procesador de audio selecciona de una subportadora escogida la información de audio. • Modulador: El modulador retransmite las señales de audio y video de forma digital a analógica para que pueda ser entendida por una TV convencional.

8. ENLACE SATELITAL • Básicamente un enlace satelital se conforma de tres etapas. Dos están ubicadas en las estaciones terrestres, a las cuales llamaremos modelos de enlace de subida o bajada y la tercera etapa estará ubicada en el espacio, donde la señal de subida cruzará por el transpondedor del satélite y será regresada a la tierra a una menor frecuencia con la que fue transmitida. En la figura se muestra el modelo básico de un sistema satelital.

9. ENLACE DE SUBIDA • El enlace de subida consiste en modular una señal de FI en banda base a una señal de frecuencia intermedia modulada en FM, PSK y QAM , seguida por el convertidor elevador, el cual está constituido por un mezclador y filtro pasa bandas, el cual convertirá la señal de IF a RF. Por último la señal pasará por un amplificador de potencia (HPA), el cual le dará la potencia necesaria para que la señal llegue hasta el satélite.

10. TRANSPONDEDOR • El transpondedor está constituido por un filtro pasa bandas (BFP), el cual se encarga de limpiar el ruido que la señal adquiere en la trayectoria de subida, además de que servirá como seleccionador de canal, ya que cada canal satelital requiere un transpondedor por separado. Le sigue un amplificador de bajo ruido (LNA) y un desplazador de frecuencia, el cual tiene la función de convertir la frecuencia de banda alta de subida a banda baja de salida, después seguirá un amplificador de baja potencia el cual amplificará la señal de RF para el enlace de bajada, la señal será filtrada y regresada hacia la estación terrena. La figura muestra el transponder ubicado en el satélite.

11. ENLACE DE BAJADA • El receptor de la estación terrena contiene un filtro (BFP), el cual limita la potencia de entrada que recibe el LNA, una vez amplificada la señal en bajo ruido la señal será descendida de RF a frecuencias IF por medio de un convertidor descendente, después la señal será demodulada y entregada en banda base. La figura muestra las etapas de una estación terrena receptora.

12. ENLACES CRUZADOS • En ocasiones, para realizar una comunicación satelital no solo se va a requerir de un solo satélite, esto quiere decir que si no hay línea de vista entre el satélite y el receptor se puede utilizar otro satélite que tenga línea de vista con la estación receptora, de este modo se podrán realizar transmisiones a mayores distancias. La figura muestra un enlace cruzado

13. PARAMETROS DEL SISTEMASATELITAL • Perdida Por Reducción: Los amplificadores de potencia que se utilizan en las estaciones terrestres, así como los tubos de onda viajera (TWT) que se usan en los satélites, son dispositivos no lineales; la ganancia de éstos depende de la potencia de entrada de la señal. La figura muestra la gráfica característica de la potencia de salida en función de la potencia de entrada para un amplificador de potencia (HPA).

14. PARAMETROS DEL SISTEMASATELITAL • Potencia Isotrópica Radiada Efectiva: La PIRE es una medida que indica la fuerza con que una señal es transmitida hacia un satélite o hacia una estación terrestre. Pt = Potencia de entrada a la antena (Watts) At = Ganancia de la antena de transmisión (dB) PIRE (dB) = 10 Log (PtAt)

15. PARAMETROS DEL SISTEMA SATELITAL • Perdidas Por Propagación: Las pérdidas por propagación en el espacio libre Lpse refieren a que la energía se reparte mientras la señal se propaga alejándose de la fuente, por lo que se produce una menor densidad de potencia a mayor distancia.

16. PARAMETROS DEL SISTEMASATELITAL • Densidad de Potencia: Para determinar la densidad de flujo a la distancia del satélite se aplica la siguiente ecuación, tomando en cuenta que r representa el rango o la distancia del radio enlace. C’ = Densidad de flujo (dBW/m2 ) Ptx= Potencia de transmisión Atx= Ganancia de la antena transmisora r = Rango del radioenlace (Km) • Potencia en el Receptor: Para obtener la potencia en el receptor de un enlace de radio, se requiere de la ganancia de la antena receptora, esto es con el fin de que la densidad de flujo de la potencia se convierta en potencia eléctrica. Prx = Potencia en el receptor (dBW/m) Ptx= Potencia de transmisión (dBW) Atx= Ganancia de la antena transmisora Arx = Ganancia de la antena receptora r = Rango del radioenlace (Km)

17. PARAMETROS DEL SISTEMA SATELITAL • Relación de Energía de Bit a Densidad de Ruido: En la actualidad los satélites modernos utilizan varios tipos de modulación entre ellos se encuentran por desplazamiento de fase (PSK) y por amplitud cuadrática (QAM). Estos tipos de modulación pueden codificar varios bits en un solo elemento de señalización, por lo tanto esté puede ser un parámetro más indicativo que la potencia de la portadora. A este elemento se le conoce como energía por bit Eb. Eb= energía por bit (joules por bit) Pt = potencia total saturada de salida (watts o joules por segundo) Tb = tiempo de un solo bit (segundo) fb= frecuencia de bits (hertz) • La relación de energía de bit a densidad de ruido Eb/No sirve para comparar sistemas digitales que utilizan distintas frecuencias de transmisión, así como esquemas de modulación o técnicas de codificación.

18. EFECTOS ATMOSFERICOS EN LA PROPAGACION DE SEÑALES • Atenuación por Gases en la Atmosfera:La atenuación por gases atmosféricos Lgse obtiene de calcular el índice de atenuación Abs de la curva que se muestra en la figura, la cual indica el índice en (dB/Km) contra la frecuencia de transmisión. La altura será considerada de 10 Km debido a que ésta es la altura de la atmósfera a nivel del mar. • La atenuación atmosférica por cielo claro (sin lluvia) se debe principalmente a efectos de absorción de energía de la onda de radio por efectos de resonancia en las moléculas de vapor de agua H2O y de oxígeno O2. La atenuación por cielo libre depende del ángulo de elevación de la antena, donde a ángulos bajos se generan mayores pérdidas y a ángulos altos menores pérdidas. • El cálculo de las pérdidas por gases atmosféricos se obtienen con el producto de la curva del índice de atenuación por la trayectoria atmosférica.

19. EFECTOS ATMOSFERICOS EN LA PROPAGACION DE SEÑALES • Atenuación por Hidrometeoros: Se le conoce como atenuación por hidrometeoros Lr a cualquier meteoro compuesto de agua, ya sea lluvia, granizo o nieve. Dependiendo de la región geográfica donde se encuentre la estación terrena, la atenuación por lluvia puede ser menor o mayor, esto se basa en las estadísticas de intensidad de lluvia, tamaño de gota y presión atmosférica.

20. SISTEMAS DTH • Los Sistemas de Televisión Directa por Satélite, mas conocidos como Sistemas DTH (Direct-To- Home), son sistemas destinados a la distribución de señales audiovisuales y datos directamente al público desde satélites geoestacionarios. Aunque desde la década de los 80 se han venido utilizando sistemas DTH con transmisiones analógicas en FM, no es hasta la primera mitad de la década de los 90 donde realmente comienza una revolución tecnológica y comercial en este campo de las telecomunicaciones con el inicio de las transmisiones de televisión digital, comenzando así la etapa de los sistemas DTH digitales. • Dos factores fueron claves en este desarrollo: El estándar de compresión y transporte MPEG-2 (Motion Picture Expert Group-2) y el estándar de transmisión DVB-S (Digital Video Broadcasting- Satellite).

21. SISTEMAS DTH • Estructura Funcional de un Sistema “DTH”: Los sistemas DTH están orientados a un mercado masivo compuesto por millones de usuarios que están abonados al servicio. Para tales fines se crea una empresa específica que brinda el servicio (proveedor del servicio) a partir de un grupo de agentes en una infraestructura denominada plataforma.

22. FUNCIONES DEL PROVEEDOR DE SERVICIOS DEL SISTEMA DTH • Diseño de la programación audiovisual será distribuida a través del soporte de transmisión utilizado, en este caso, la red de satélites. Los diferentes programas son adquiridos de los productores de contenido (HBO, CNN, Cinemax, ESPN, Fox Sports, AXN, Calle 13, Euronews, etc.). Del atractivo de los contenidos de la programación será , en gran medida, el éxito comercial de la plataforma. Actualmente la principal oferta audiovisual son contenidos con calidad SDTV (Standard Definition TV) equivalentes a la calidad de programas NTSC, PAL y SECAM. Algunas plataformas ya incluyen contenidos HDTV (HighDefinition TV). • El control del acceso a los contenidos mediante el uso de un sistema de acceso condicional(CA: Conditional Access) mediante el cual el usuario paga por el consumo de la programación deseada y garantiza los beneficios económicos de la plataforma.

23. SISTEMAS DTH • El Operador de la Red de Distribución por Satélite:Este operador tiene a su cargo la gestión y venta de ancho de banda y potencia de transmisión en órbita al proveedor del servicio para distribuir la oferta audiovisual y servicios interactivos a los abonados. • La Flota de Satélites: Los satélites de los sistemas DTH tienen que aparecer como puntos fijos para la zona de cobertura sobre la superficie terrestre con el objetivo de simplificar el diseño y operación de los terminales terrenos de los usuarios, así como reducir el costo de su implementación.

24. SISTEMAS DTH • La posición que ocupa un satélite en la orbita geoestacionaria se denomina posición orbital y se mide por los grados de longitud Este (E) u Oeste (W) de la proyección del satélite sobre el ecuador terrestre (punto subsatelital). • Hispasat: Es el operador de telecomunicaciones por satélite de España. Actualmente tiene sus satélites en la posición orbital 30ºW asignada por la UIT (originalmente en 31º W). Sus satélites mas importantes en la actualidad son el Hispasat 1C y 1D. Los satélites Hispasat también garantiza la cobertura en América. Actualmente Hispasat ha desplegado el satélite Amazonas en la posición orbital 61ºW (Brasil) con una carga de comunicaciones inteligente especialmente diseñada para facilitar el acceso a Internet y multimedia.  

25. SISTEMAS DTH • Bandas de Frecuencias:La UIT es el organismo internacional responsable de las regulaciones radioeléctricas del servicio de los sistemas DTH. Estos sistemas utilizan las bandas de frecuencia asignadas al Servicio Fijo por Satélite ó FSS (FixedSatelliteService) y al Servicio de Difusión por Satélite ó BSS (BroadcastSatelliteService). Dentro de cada categoría, la UIT asigna los segmentos de frecuencia y posiciones orbitales sobre una base regional (Europa, América y Asia). Las señales en estas bandas son denominadas microondas (por el tamaño de su longitud de onda), se propagan en línea recta y no son reflejadas por la ionosfera.

26. SISTEMAS DTH • Plan de Frecuencia: El plan de frecuencia es otra de las regulaciones radioeléctricas que tiene que ser cumplida por las transmisiones DTH y consiste en la división en canales de las bandas de frecuencia del enlace de transmisión. El uso de polarizaciones cruzadas (ortogonales) permite establecer dos canales de transmisión simultáneos a la misma frecuencia de portadora (re-uso de la frecuencia), lo que permite incrementar la capacidad de la banda de frecuencia.

27. SISTEMAS DTH • La banda C-FSS en Norteamérica, se ha dividido en 24 canales de transmisión de 36 MHz cada uno, utilizándose las polarizaciones cruzadas H/V. • La banda Ku-BSS en Europa es dividida en 40 canales de 27 MHz de ancho de banda, utilizando polarización circular (RHCP/LHCP). • En América, la banda Ku-BSS se ha dividido en 32 canales de 24 MHz de ancho de banda, utilizando igualmente la polarización circular.

28. SISTEMAS DTH • En resumen los planes de frecuencia para las bandas C y Ku para las regiones de Europa (Región 1) y América (Región 2).

29. GRACIAS POR SU ATENCIÓN