REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA UNIVERSIDAD SANTA MARÍA FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA DE INGENIERÍA DE TELECOMUNICACIONES TELEFONÍA MOVIL
TELEFONÍA SATELITAL
ZAMIRA PUPPIO R. C.I. 17868964 EDUARDO ZAMBRANO R. C.I. 19335238 Caracas, Noviembre de 2010
INTRODUCCIÓN
El sistema tiene como objetivo proveer comunicación de voz y datos utilizando dispositivos portables en áreas fuera de cobertura de los sistemas de comunicación tradicional como telefonía fija o celular. Los teléfonos satelitales están diseñados para comunicarse en áreas remotas, donde la infraestructura de telecomunicaciones es limitada ó inexistente Las
comunicaciones
móviles
pueden
abrir
fronteras,
crear
oportunidades, y resolver situaciones críticas de supervivencia; pero solo cuando realmente funcionan. Desde alejadas plataformas de lanzamiento, áridos y calurosos desiertos hasta las zonas más frías y extremas del planeta, el teléfono satelital puede ser utilizado en cualquier entorno, para esto utiliza diferentes tipos de satélites como lo son los LEO, GEO, MEO, que distribuidos en el espacio, funcionan creando celdas de forma similar a la telefonía móvil celular.
Teléfono Satelital Un teléfono satelital es un teléfono móvil que, a diferencia de los teléfonos celulares, se conecta directamente a un satélite de telecomunicaciones. La principal ventaja de utilizar un teléfono satelital es el de poder comunicarse desde lugares donde la telefonía fija o celular no tienen cobertura. La cobertura de estos satélites puede ser global o regional dependiendo del operador satelital. Los principales operadores de telefonía satelital son: Globales: Inmarsat, Iridium y Globalstar Regionales: Thuraya y Skyterra La primera red satelital en ofrecer el servicio de Telefonía Satelital en una unidad portable fue Inmarsat a través de sus equipos Inmarsat M a principios de los años 1990. Los primeros teléfonos Inmarsat M tenían el tamaño de un maletín grande. Un teléfono satelital tiene un tamaño comparable al de los dispositivos celulares de los años 1990, equipado con una antena generalmente plegable que debe extenderse antes de iniciar la llamada para poder marcar el número deseado. Los teléfonos satelitales están diseñados para comunicarse en áreas remotas, donde la infraestructura de telecomunicaciones es limitada ó inexistente. Ejemplos de ello son montañas, zonas de recreación alejadas, vuelos interoceánicos, mar abierto, casas de descanso, etc. Asimismo son de gran ayuda en situaciones de desastre donde la infraestructura de comunicaciones convencionales han sufrido daños.
Los clientes más importantes tradicionalmente de Telefonía Satelital Móvil son Gobiernos, Empresas de Petróleo & Gas, Minería, Defensa, Pesca, ONGs y turismo rural. Los teléfonos satelitales generalmente se entregan con una numeración que incluye un código de país especial. Por ejemplo, los teléfonos satelitales de Inmarsat cuentan con el código +870, mientras que los teléfonos satelitales Iridium cuentan con el código +8816 así como el sistema Thuraya tiene el código +882 16 definido por la Unión Internacional de Telecomunicaciones (ITU) como “Red Internacional”. Algunos sistemas de telefonía satelital cuentan con códigos de país de acuerdo a la estación terrena que utilicen, como en el caso de Globalstar y Thuraya. La tendencia de los fabricantes es satisfacer a sus clientes invirtiendo en el desarrollo de versiones más pequeñas, económicas y con mayores servicios. Existen por lo tanto equipos destinados únicamente a telefonía y nuevas generaciones que soportan servicios como Servicio de mensajes cortos (SMS), Internet de banda ancha y otros. El teléfono satelital más reciente es el IsatPhone Pro de Inmarsat el cual comenzó su servicio global en Junio del 2010. Sus principales ventajas sobre sus principales competidores Iridium y Globalstar son tener un GPS incorporado, una batería de Ion-Litio de hasta 100 horas en espera, servicios bluetooth y ser la terminal más robusta contando un grado de protección IP 54. Funcionamiento
Con el inicio de la era espacial se revolucionó por completo el mundo de las telecomunicaciones. Los satélites artificiales (o
simplemente satélites) son dispositivos construidos por el ser humano y puestos en órbita alrededor de la Tierra. La idea de utilizar un satélite en el espacio, que pueda recibir señales, amplificarlas y luego retransmitirlas de vuelta a la Tierra, se convirtió en un potente sistema de comunicación inalámbrico de larga distancia. Para establecer un sistema de comunicación satelital se necesitan estaciones espaciales, constituidas por los satélites en el espacio, y estaciones terrenas, constituidas por los equipos de comunicación en tierra. Para lograr una comunicación satelital, los satélites llevan puestos varios transponders (típicamente 32 unidades) que son dispositivos de comunicación que reciben y transmiten señales de radio frecuencia, el nombre del dispositivo es derivado de las palabras transmitter and responder. Cada uno de los transponders puede captar una señal de entrada de una banda de frecuencia dada, amplificarla y después difundirla a una frecuencia de salida distinta. Generalmente, los satélites pueden ser puestos en órbitas •
Órbita Baja Terrestre (LEO): una órbita geocéntrica a una altitud
de 0 a 2.000 km Órbita Media Terrestre (MEO): una órbita geocéntrica con una •
altitud entre 2.000 km y hasta el límite de la órbita geosíncrona de 35.786 km. También se la conoce como órbita circular intermedia. Órbita Alta Terrestre (HEO): una órbita geocéntrica por encima de la órbita geosíncrona de 35.786 km; también conocida como órbita •
muy excéntrica u órbita muy elíptica
Orbita Terrestre Geosíncrona o Geoestacionaria (GEO). orbitan a 35848 kilómetros sobre el ecuador terrestre, a esta altura la órbita •
dura 24 horas Actualmente existen tres tipos de categorías de servicios de comunicación satelital: servicio fijo, servicio de difusión y servicio móvil, cada uno de ellos de acuerdo con las características inherentes al tipo de órbita que describen los satélites. El servicio fijo y de difusión está asociado con los sistemas GEO, mientras que los sistemas LEO, MEO y HEO están asociados con el servicio móvil. Existe un sin fin de aplicaciones en las que se pueden utilizar los servicios de comunicación satelital, una de las cuales es la telefonía satelital.
Servicios de telefonía satelital Básicamente existen dos tipos bien diferenciados de telefonía satelital: •
Telefonía fija o rural
•
Telefonía móvil o global
Cada una de ellas está relacionada con el tipo de servicio de comunicación que ofrecen los sistemas satelitales. La telefonía satelital fija se basa en redes de comunicación de satélites geoestacionarios y la telefonía satelital móvil en redes de comunicación de satélites de órbita baja. Las características de cada uno de estos sistemas satelitales definen el tipo de telefonía satelital. Telefonía Satelital Fija o Rural
Una red de telefonía satelital fija está compuesta por: una estación central, canales de satélite y terminales remotos. Los satélites de comunicación geoestacionarios hoy en día son los más usados para proveer servicios de telefonía satelital fija. Los satélites GEO orbitan la Tierra directamente sobre el ecuador a una altura de 35.400 km aproximadamente. A esta altura, una vuelta completa alrededor de la Tierra toma 24 horas. De este modo, el satélite mantiene la zona de cobertura sobre la misma superficie de la Tierra todo el tiempo, y permanece fijo en el cielo desde cualquier punto sobre la superficie de la Tierra desde el cual se le visualice. Además del satélite GEO en el espacio, en tierra se necesitan de la estación central o hub y de los terminales de usuarios o VSAT (Very Small Aperture Terminal) para establecer una red de comunicación. Telefonía Satelital Móvil o Global
Estos dispositivos usan pequeñas antenas no direccionales que emiten señales de muy poca potencia, y deben recibir señales fuertes, pues no tienen una gran capacidad de amplificación. En consecuencia, es necesario que la señal del satélite sea fuerte en la localidad del usuario para que este pueda recibir datos, y además, que el satélite pueda recibir la señal que envía el usuario, en caso que este quiera transmitir datos. Esto se puede lograr si la distancia al satélite es relativamente pequeña, de 640 a 1.920 km (la señal se atenúa con el cuadrado de la distancia). Por lo tanto, los satélites de órbita baja, proporcionan una solución a este problema. Otras soluciones son los satélites de orbita media (8.000 km de altitud) y satélites de órbita elevada (16.000 km de altitud) con grandes antenas de alta ganancia. Los sistemas satelitales usan la tecnología de telefonía celular. La idea principal de tales sistemas es que, a diferencia de los sistemas celulares, en los que las celdas o células permaneces fijas y el usuario
tiene movilidad, de tal manera a cambiarse de una celda a otra para su cobertura, en el sistemas satelital las celdas son móviles, pues el satélite que lo barre está en movimiento (satélite de órbita baja). La red de satélites cubre toda la Tierra, y un satélite puede tener más de una celda a su cargo (de hecho generalmente tiene alrededor de 50 haces puntuales por satélite). Es decir, los satélites actúan análogamente a las antenas de transmisión de los sistemas celulares. Cuando un satélite deja de barrer un área determinada en Tierra, otro satélite barre dicha área, y si produce la conmutación. Es decir, el fenómeno es muy similar a la telefonía celular, pues en ambos casos hay un movimiento relativo entre el usuario y la estación base. El primer sistema LEO para servicio de telefonía móvil, y quizás el más conocido, es Iridium. Sistema satelital Iridium, Sistema de Telecomunicación Satelital Móvil de voz
Este sistema consiste en 66 satélites que orbitan a una altura de 780 km de la superficie. Con órbitas a esta altura, el periodo orbital es de 100 minutos con 28 segundos. Los satélites se disponen en collares norte sur, con un satélite cada 32 grados, de tal manera que la Tierra entera se cubre con seis collares de satélites, como se observa en la figura.
Constelación Iridium
Con tal arreglo, cada satélite tiene un máximo de 48 haces puntuales, con un total de 1.628 celdas sobre la superficie de la Tierra. El diámetro de la celda es de aproximadamente 50 km. La figura ilustra dicha situación.
Celdas Iridium
Las frecuencias se reutilizan cada 3 celdas, como la telefonía celular. Cada celda tiene 174 canales dúplex, para un total de 283.272 canales en todo el mundo. Los enlaces ascendentes y descendentes funcionan en la banda L de frecuencia, a 1.616 - 1.626,5 MHz. Para la
comunicación entre satélites se utiliza la bada Ka de frecuencias, a 23,18 - 23,38 GHz, y para la comunicación satélites y centrales terrestres también se usa la banda Ka de frecuencia, a 19,4 - 9,6 GHz para enlaces descendentes y 29,1 - 29,3 GHz para enlaces ascendentes. La siguiente figura muestra una hipotética situación en la que un usuario móvil Iridium llama a un usuario conectado a una red de Tierra.
Red Iridium
En la figura anterior, el usuario hace una llamada a través del teléfono Iridium. Esta, similarmente al teléfono celular, se transmite a su estación base, que corresponde al satélite que está barriendo el área de cobertura donde se encuentra el usuario. La conexión se lleva a cabo a través de la banda L, como lo habíamos dicho anteriormente.
Al llegar la señal al satélite, esta se transmite por la red satelital al satélite cuya cobertura sea región de la Tierra donde está el teléfono destino. En dicho lugar, la señal baja del satélite a un gateway Iridium, cuya función es interconectar la red satelital Iridium con la red telefónica pública a la que está conectado el usuario destino. A partir allí, la señal se transmite a un conmutador en tierra (Terrestrial Switch) que se encargará de enrutar la llamada al destino adecuado. La señal que parte del teléfono satelital utiliza una multiplexación híbrida igual a la utilizada por el sistema celular GSM que se ha explicado anteriormente, es decir, TDMA y FDMA. La velocidad de transmisión es de 2.4 kbps, ya sea para voz o para datos, y se utilizan algoritmos de compresión, de tal manera que las velocidades son de aproximadamente 10 kbps, dependiendo de las aplicaciones.
Sistema Satelital Imarsat, Sistema de Telecomunicación Satelital Móvil de voz y banda ancha
Inmarsat
cuenta
con
una
constelación
de
11
satélites
Geoestacionarios con lo cual tiene una cobertura de casi todo el planeta, exceptuando los polos Norte y Sur. Las soluciones de Inmarsat están orientadas a áreas fuera de cobertura de sistemas de comunicación tradicional y entre sus usuarios principalmente se destacan agencias gubernamentales, organismos internacionales, empresas de Petróleo y Gas, Minería, transporte marítimo, entre otros Los servicios de Inmarsat incluyen tradicionalmente llamadas de voz, telemetría y transmisión de banda ancha. La línea de producto
más reciente de Inmarsat permite transmisión de datos de hasta 492 kbps en terminales que van desde el tamaño de una notebook pequeña y con peso desde 0.9 Kg. Los satélites de la nueva generación de Inmarsat también conocidos como los satélites I4 (cuarta generación de satélites de Inmarsat) son los satélites comerciales de telecomunicación más grandes lanzados hasta la fecha. Con solo estos dos satélites, los servicios Inmarsat basados en los satélites I4 tienen una cobertura de más del 85% de la superficie terrestre.
Sistema Satelital Thuraya, Sistema de Telecomunicación Satelital Móvil para el Mediterráneo
Es un proveedor regional de comunicaciones por satélite que se centra en Europa, Oriente Medio y África. Thuraya funciona actualmente gracias a dos satélites en órbita geoestacionaria Los servicios básicos de Thuraya son: •
Comunicaciones de voz con móvil. Teléfonos por satélite SO-
2510 y SO -2520 o terminales fijos. •
Servicio de SMS. 9.6 Kbps para datos o fax.
•
144 Kbps datos de alta velocidad mediante un terminal del
•
tamaño de un portátil denominado comercialmente ThurayaDSL. •
GPS en los terminales que lo soportan.
La principal ventaja de este sistema son las posibilidades de sus teléfonos: Los nuevos modelos Thuraya permite la utilización de una tarjeta GSM convencional y la selección de una configuración por
defecto. Esto quiere decir que el usuario podrá seleccionar si desea que las llamadas salientes se realicen preferentemente a través de la red GSM y en caso de ausencia de red por la red satélite, opción más común, o en cambio prefiere que la salida sea vía satélite y en caso de falta de cobertura, por ejemplo dentro de edificios, utilice la red GSM. Los teléfonos por satélite Thuraya son realmente pequeños y tienen un tamaño similar a los terminales móviles convencionales. La falta de cobertura mundial le hace menos flexible que otros sistemas de comunicación vía satélite como Iridium, pero esto entra dentro de la filosofía y la aplicación que los creadores de Thuraya tuvieron desde su concepción, con un enfoque fundamental hacia el Mediterráneo.
REFERENCIAS
•
http://www.systelectro.com/Motorola%209505.pdf
•
http://www.dara.es/hard/telefonosat.htm
•
http://www.jeuazarru.com/docs/Telefonia_Satelital.pdf
•
http://www.upv.es/satelite/trabajos/pracGrupo17/sistemas.html
•
http://es.wikipedia.org/wiki/Tel%C3%A9fono_satelital
CONCLUSION
La operación de un teléfono satelital es relativamente parecida a la de un teléfono móvil, con la diferencia que en lugar de usar torres de celulares de una red existente, estos equipos ocupan una serie de satélites que están en el espacio para enviar la señal, sin depender de las instalaciones terrestres. Para hacer una llamada, el usuario sólo debe marcar el número al que quiere llamar, tal como en un teléfono normal. El equipo buscará el satélite más cercano en órbita y le enviará la señal de la llamada. Seguidamente, el satélite devolverá la señal a la Tierra al terminal receptor más cercano, conocido como “puerta” o gateway . Este receptor traspasará la llamada a los sistemas terrestres, o si eso no es posible, devolverá la señal al espacio para que el satélite busque otra puerta que sí pueda conectar la llamada. Dependiendo desde dónde y hacia dónde se está llamando, la señal puede rebotar entre la Tierra y el espacio varias veces. Una vez que el satélite encuentra una puerta que puede conectar la llamada a la red del receptor, la señal es transformada para que pueda ser recibida por cualquier teléfono corriente. Tras la conversión y después de que se establezca la conexión, el receptor de la llamada recibirá el llamado.
También se puede llamar directamente a otro teléfono satelital. En tal caso, la señal viaja al satélite y luego directo al equipo, sin pasar por ninguna red de tierra. Los teléfonos satelitales son bastante caros y algunos pueden incluir servicios como internet satelital. Estos equipos también se venden a través de operadoras, así como los móviles y tienen planes de prepago o planes con diferentes valores según la cantidad de minutos.