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REDES VSAT

Borja Alonso Josu Amorebieta Mikel de Prado Josu Barrientos

INTRODUCCIÓN 

Son redes de comunicación por satélite.

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Permiten el enlace entre un gran numero de terminales remotas con antenas pequeñas (VSAT’s).

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El satélite refleja la señal desde el Hub hasta los VSAT’s y funciona como un repetidor.

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Son redes privadas diseñadas para las compañías que ofrecen el servicio.

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Se originó en 1979 por la “compañía ecuatorial de comunicaciones”. Enlaces en banda C, usando técnicas de espectro ensanchado.

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En 1981, esta misma compañía desarrollo una red VSAT bidireccional , en la cual se podían enviar datos desde los VSAT's hasta el Hub.

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En Estados Unidos , las redes VSAT fueron instaladas para transmisión de voz ,datos y videos.

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En Europa el numero de VSAT’s instalados es mucho menor que en Estados Unidos como resultado de un desarrollo mas tardío.

ELEMENTOS DE UNA RED VSAT

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Segmento Espacial: 

Satélites GEO: -Un solo satélite cubre 1/3 de la superficie global. -Orbita a una altura de 35786 Km.

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Satélites LEO: -Diseñados para dar servicios interactivos sin problemas de retardo. -Orbita a una altura de entre 500 y 2000 Km.

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Satélites MEO: -Se necesitan mas satélites para dar cobertura global. -Orbita a una altura de entre 10075 y 20125 Km

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Satélites HEO: - Se utilizan para cartografiar la superficie de la Tierra. -Orbita elíptica en vez de circular.

ELEMENTOS DE UNA RED VSAT

Segmento Terrestre:

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Estación central o Hub: -Es la estación central de una red VSAT -La antena es del orden de los 15 metros de diámetro y requiere mayor potencia. -La unidad de radiofrecuencia se encarga de transmitir y recibir las señales. -La unidad interior Realiza las funciones mas importantes de la red: Configurar la red, monitorizar el trafico , habilitar nuevos terminales y actualizar el software de la red.

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Estación VSAT o terminales: -Estación mucho más sencilla que el hub . -Para configurarla hay que tener en cuenta su localización, tipo de red y tráfico. -El aspecto más importante es el apuntamiento de la antena.

CLASIFICACIÓN DE REDES

-Sistemas unidireccionales: Una estación transmisora (Hub), envía señales a satélite y este a estaciones VSAT. Envía sobre una portadora a velocidades entre 19.2 Kbps y 2 Mbps.

En este tipo de configuración podemos encontrar una variante llamada hibrida. La cual se implementa en base a un canal de retorno a través de otra red diferente.

-Sistemas bidireccionales o iterativos: Mismo sistema que unidireccionales,

solo que las VSAT pueden enviar a la estacion transmisora. La capacidad disponible en sentido de bajada es mayor que el de subida. Dos tipos de conexión: 1. Hub (Transmisora) – estaciones VSAT: La central transmite por una o varias portadoras a las estaciones remotas mediante TDM. 2. Estaciones VSAT – Hub: Se suele transmitir por TDMA (Acceso múltiple por división de tiempo). Eso significa que esa estación y solo esa accede a la portadora durante ciertos intervalos de tiempo. Si el trafico generado por las VSAT es bajo, se utiliza un acceso aleatorio con control de colisión.

-Redes corporativas: Si necesitamos que una estación VSAT se comunique con otra.

TOPOLOGÍAS DE RED -Estrella: El nodo central gestiona todas las comunicaciones de la red, los terminales solo se comunican con la estación central pero no entre ellas. Tanto las redes unidireccionales como las bidireccionales utilizan esta configuración.

-Malla: Los terminales VSAT pueden mantener una comunicación o enlace directo con otro sin necesidad del Hub, pero siempre a través del satélite de comunicaciones. Las redes corporativas usan esta configuración.

TÉCNICAS DE ACCESO 

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Las redes VSAT se utilizan técnicas punto-multipunto, en la que se pueden establecer comunicaciones entre varios elementos. Estas técnicas solo se aplican en las bidireccionales. Las técnicas de acceso más comunes: -FDMA: Acceso múltiple por división en frecuencia. Se asigna parte del ancho de banda a cada portadora. Se necesita una zona de guardia entre diferentes frecuencias, con lo que se desperdicia algo de ancho de banda.

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-TDMA: Acceso múltiple por división en el tiempo. Se asigna todo el ancho banda a cada portadora durante un espacio de tiempo limitado llamado slot. Uno de los problemas fundamentales es el sincronismo de las diferentes fuentes de portadoras.

-CDMA: Acceso múltiple por división de código. Las portadoras pueden transmitir continuamente ocupando todo el ancho de banda. Con las técnicas de espectro ensanchado se evitan las interferencias. -Protocolos Aloha: Estos tipos de protocolo son diferentes tipos de acceso por división en el tiempo aleatorio.  

ANÁLISIS DEL RADIOENLACE 

El radioenlace debe disponer de un BER (bit error rate) adecuado para que la señal pueda ser utilizada por todos los dispositivos implicados en el sistema VSAT.

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A nivel físico, la eliminación total de errores es imposible, así que mediante el uso de protocolos se debe asegurar el nivel de enlace.

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La portadora originada por una estación transmisora es enviada al satélite, el cual amplifica la señal y traslada en frecuencia, para ser reenviada a las estaciones receptoras. La portadora se ve afectada por diversas fuentes de ruido: térmico, interferencias e intermodulación.

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Ruido térmico: Aparece de forma aleatoria en los conductores debido a la agitación de los electrones. Aparece tanto en el canal ascendente como en el descendente. Se debe a dos causas: -Natural, interviene la tierra en los satélites y en el firmamento de antenas -Artificial, la no linealidad de los componentes del receptor provoca ruido. Ruido de interferencias: Las interferencias son señales no deseadas que se introducen en los receptores provenientes de otras transmisiones que usan las mismas bandas de frecuencias. Puede producirse por antenas externas al sistema como por antenas del propio sistema: -Internas: 1º Interferencia cocanal: Debido a la interferencia entre haces y las interferencias por polarización cruzada 2º Interferencias por canal adyacente: Parte de la potencia de una portadora es capturada por un transpondedor sintonizado a la frecuencia de una portadora adyacente. La causa radica en un mal filtrado entre canales.

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Ruido de intermodulación: La presencia de varias portadoras provoca la generación de productos de intermodulación. Solo tiene importancia los productos de intermodulación 3 y 5, ya que son los que tienen un efecto significativo. En FDMA, CDMA o híbridos se provocan ruidos por intermodulaciones, en TDMA o TDM no se producen intermodulaciones.

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Ruido total del sistema :El ruido a la entrada del receptor es el resultado de la suma de las siguientes contribuciones: -Ruido térmico e interferencias en el enlace ascendente. -Ruido de intermodulación generado en la salida del transpondedor y transmitido al enlace descendente. -Ruido térmico e interferencias en el enlace descendente.

APLICACIONES     

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Aplicaciones militares: Rapidez de despliegue, fiabilidad de conexión y flexibilidad Usan banda X : Subida en el rango 7.9 – 8.4GHz Bajada en la banda 7.25 – 7.55GHz Suponen un gran ahorro en logística en el campo de batalla al evitar grandes despliegues de militares y equipos caros. Son fácilmente transportables por los propios soldados.

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Aplicaciones civiles

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Enlaces unidireccionales: señal distribuida a muchos usuarios y originada en pocas fuentes ◦ Ofertas de mercado y otra noticias broadcasting. ◦ Educación a distancia. ◦ Distribución de las tendencias financieras y análisis. ◦ Introducción de nuevos productos y lugares geográficamente dispersos. ◦ Actualización de datos de mercado, noticias y catalogo de precios. ◦ Distribución de video y programas de televisión. ◦ Distribución de música en tiendas y lugares públicos. ◦ Propaganda. Enlaces bidireccionales: flujo de datos en ambos sentidos ◦ Transferencias interactivas entre computadores ◦ Videoconferencia de baja calidad. ◦ Transferencias bancarias. ◦ Distribución remota de procesos de voz y telemetría. ◦ Comunicación de voz. ◦ Servicios de emergencia. ◦ Noticias por satélite. ◦ Adquisición de datos.

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VENTAJAS 

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Flexibilidad ◦ La red se adapta a las necesidades y es fácilmente gestionable ◦ Enlaces asimétricos: el hub transmite mucha información al VSAT, pero no viceversa ◦ Fáciles de reconfigurar y ampliar ◦ Cobertura total, inmediata e independiente de la distancia. Fiabilidad ◦ Diseñados para una disponibilidad del 99.5%, ◦ Diseñarse para una BER (parámetro fundamental que determina la calidad de la señal) de 10-7. Coste económico ◦ Responde más rápida y eficientemente que los sistemas que están en la red pública, lo que aumenta la productividad al evitar las restricciones y fallos. ◦ La mayor parte del equipo pertenece a la empresa y por tanto no hace falta alquilar equipos a terceros

Conclusión: sistema recomendable

DESVENTAJAS 

Económicas: ◦ Costes iniciales son muy elevados, normalmente se alquila el hub

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Radioeléctricas: ◦ El retardo por el doble salto las hace problemáticas para telefonía o videoconferencia. ◦ La sensibilidad del satélite hacia las radiaciones solares: si el satélite cae, toda la red cas y hay que reorientar las antenas o hacer un cambio de frecuencia y/o polarización.

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Privacidad: ◦ Al estar usando un satélite geoestacionario como repetidor, la comunicación se puede interceptar. ◦ Por eso se encripta la información.

VSAT VS TECNOLOGIAS CABLEADAS 

VSAT establece conexiones más rápido.

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Las tecnologías cableadas necesitan muchos medios (unir todos los nodos mediante cables),y son peores para lugares de difícil acceso.

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Inversión inicial y mantenimiento del VSAT más caro pero no depende de la distancia; redes fácilmente ampliables y menor coste a mayor número de terminales.

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Calidad y eficiencia superior, no dependen de redes públicas pero son de uso exclusivo de las compañías que lo contratan.

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Óptimas para comunicaciones con usuarios muy dispersos geográficamente, la mejor elección para transmisiones puntomultipunto.