quisiera saber si existe un programa o sistema de cobro anual donde pueda ver imagenes de mi rancho ganadero via satelite en tiempo real en chihuahua para ver por donde entran y se llevan ganado porque todos los anos me falta ganado y no he podido detener a estas personas, se los agradeceria mucho si saben de algo ya que en el gogle earth no es en tiempo real y no se ven las persona caminando mi cel es 614-2208280
2006-10-16 16:22:38 · 5 respuestas · pregunta de Eduardo Borunda 1 en Ciencias y matemáticas ➔ Geografía
si hay algun telefono para contactar alguna empresa que de el servicio gracias
2006-10-16 16:48:46 · update #1
Yo creo que deberias de poner un sistema de vigilacia, ahora hay muchos que puedes saber que pasa por medio de internet si es que no estas en tu rancho...
Creo que son sistemas con 'camaras IP' y te permiten hacer un monitoreo remoto y la transmisión en tiempo real de eventos a través de Internet....captura automáticamente la imagen y te notificación el evento vía correo electrónico....busca en google 'sistema de vigilancia por internet' y veras que hay muchas opciones....suerte
2006-10-16 16:28:15 · answer #1 · answered by LANUIT 6 · 0⤊ 0⤋
Para aprender cómo hacer dinero con el trading, existen diferentes métodos, sugiero este http://trading-on.info
Si usted sigue las instrucciones que usted será capaz de hacer dinero con el trading online!
2014-11-24 11:22:22 · answer #2 · answered by Shakini 2 · 0⤊ 0⤋
hay camaras de circuito cerrado de tv, que a travez de internet las puedes observar en tiempo real, si el rancho esta muy lejos de la ciudad se puede poner internet satelital, y de alli conectas las camaras, que puedes estar viendo desde tu oficina o casa, pero no hay vision desde el satelite, tienes que poner las camaras entu rancho, con los riesgos de que se las roben o las dañen, si necesitas mas informacion, me puedes contactar, a travez de
canitojr@prodigy.net.mx
2006-10-16 16:38:38 · answer #3 · answered by cachanilla 7 · 0⤊ 0⤋
Hola.
No es factible porque los satelites orbitan y no se quedan quietos sobre una zona.
Solo pueden tomar imagenes cuando pasan por tu zona, pero no vigilarla las 24 horas.
2006-10-16 16:32:10 · answer #4 · answered by Anonymous · 0⤊ 1⤋
VIGILANCIA DE INCENDIOS MEDIANTE
EL SISTEMA SIVA
Introducción
El 19 de mayo de 2005 se realizó una demostración operativa del sistema SIVA para su utilización en la prevención
y monitorización de incendios forestales. El lugar de la operación fue un pequeño aeródromo situado en Rosinos
de la Requejada (Zamora), que la Consejería de medio ambiente de la Junta de Castilla y León tiene como base
para la lucha contra incendios forestales en toda la zona.
El SIVA es un sistema de vigilancia desarrollado por el Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial, basado en vehículos
aéreos no tripulados que transmiten las imágenes captadas a una estación de control en tierra. Desde esa
estación de control se monitoriza y controla la misión del avión. Se utilizó el prototipo UAV#5, equipado con sensor
electro-óptico y sensor de infrarrojos.
En la operación participaron, además del equipo INTA e INSA del SIVA, representantes de la consejería de Medio
Ambiente de la Junta de Castilla y León y los responsables provinciales de la lucha contra incendios forestales.
el avión junto a la estación de control en tierra, instantes antes de la ejecución de la
misión.
El UAV despegó de forma manual, controlado por un piloto externo, hasta que alcanzó
una altura de 400 metros. En ese instante se activó el modo automático de vuelo para
ejecutar la misión planificada. Tras la conclusión de la misión, el UAV fue pasado de
nuevo a modo de control manual y aterrizado por el piloto externo (
Aterrizaje del UAV tras la misión
La misión planificada para el UAV consistía en sobrevolar el hipódromo de seis kilómetros
de largo por un kilómetro de ancho. La altura de vuelo variaba a lo largo de la misión, desde 400 metros hasta
1.000 m sobre el terreno. La velocidad del UAV era constante e igual a 40 m/s durante todo el vuelo. La duración de
la misión planificada fue de 2 horas, aunque esta misión podría ser ejecutada hasta tres veces consecutivas según
evolucionase el incendio.
El UAV podría abandonar la misión nominal en cualquiera de los modos semi-automáticos, entre los que destacamos
por su utilidad:
Waypoint en tiempo real: se indica con el ratón en el mapa un waypoint en tiempo real, que es sobrevolado
por el UAV,
Patrones de búsqueda: se selecciona un patrón que se puede referenciar, en tiempo real, en cualquier
posición y con cualquier orientación en el mapa.
Presentación de misión planificada.
Seguimiento del incendio
Se incendió un terreno de 1 hectárea, formado por brezo
y retama, formándose llamas de más de ocho metros de
altura. La duración del incendio fue de cincuenta y cinco
minutos.
El UAV transmitió simultáneamente en tiempo real, a la
estación de control en tierra, las imágenes en visible e
infrarrojo del incendio. Desde la estación de control en
tierra se comandaba el apuntamiento, el zoom y diversos
comandos de configuración de los sensores.
En el puesto de monitorización y control de carga de pago, además de las imágenes, se representaba el mapa con
la misión nominal, la posición real del UAV, las coordenadas del objetivo observado y la huella del sensor\
\se aprecian distintas fases del incendio captadas por el sensor visible y el infrarrojo.
El sistema tiene capacidad de enviar vía satélite las imágenes y los mapas a un centro táctico de coordinación, o,
también, mediante un rack portátil, esa información puede ser recibida por las propias brigadas que estén realizando
la extinción.
\ Infrarrojo (frente de llama sin humo).\
Conclusiones
- El SIVA es el primer UAV automático probado en tareas de seguimiento de incendios forestales en España. El
avión realizó el vuelo de forma satisfactoria, siguiendo la trayectoria planificada, con un error máximo de 15
metros.
- El fuego fue captado en el mismo instante de su inicio, tanto por el sensor visible como por el infrarrojo. Con el
fuego ya evolucionado, el sensor infrarrojo se saturaba cuando el UAV sobrevolaba en las proximidades (posible
cambio en los parámetros de configuración del sensor para evitar ese problema). Esto garantiza que el
sistema será eficaz en el seguimiento a mayores distancias.
- El error medio en el apuntamiento del sensor referenciado en el mapa fue de 100 metros.
- Los vehículos aéreos no tripulados son una herramienta eficaz en la lucha contra los incendios forestales. Su
capacidad de detección temprana del incendio, y la localización exacta del foco, van a posibilitar una rápida
extinción, reduciendo de este modo la superficie forestal quemada (el 0.6 % del total se quema anualmente en
España).
- Las ventajas respecto de los sistemas convencionales utilizados son:
• Bajo coste de adquisición y operación frente a otras plataformas aéreas.
• Capacidad de operación de 24 horas.
• No pone en peligro la vida del piloto en esas condiciones extremas.
• Extensas zonas vigiladas para detección temprana.
• Capacidad de monitorización georeferenciada con gran exactitud.
• Diseminación de la información, tanto a centros tácticos vía satélite, como a las brigadas de extinción,
mediante terminales de vídeo portátiles.
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Más...
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ELECTROPEDIA
COMUNICACIONES VÍA SATÉLITE
COMUNICACIONES
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Autor:
Introducción.
Un poco de historia.
Las órbitas: GEO, MEO, LEO, HALE.
Bandas de frecuencia.
Cómo afecta la latencia a los protocolos TCP/IP?
Componentes y funciones de un satélite.
Por qué usar servicios vía satélite?
Proyectos en marcha.
Los satélites de comunicación personal.
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1. Introducción
La convergencia de la informática y las telecomunicaciones está causando que todos aquellos elementos que uno asocia con un estándar de vida alto - desde la educación y el cuidado de la salud hasta el desarrollo económico y los servicios públicos - se conviertan cada vez más dependientes de un flujo de información que aumenta continuamente. En áreas altamente urbanizadas, esta exigencia de información está siendo saciada a través de las conexiones de anchos de banda altos y de alta calidad de fibras ópticas. Cada vez más, las instituciones y los individuos están utilizando conexiones de banda ancha para tener acceso al Internet, operar computadoras en red, agregar y concentrar enlaces de líneas telefónicas, servicios de ocio y entretenimiento, y teletrabajar. Pero, al salir de las ciudades, estos servicios de telecomunicaciones similares a fibras ópticas resultan de un costo prohibitivo o sencillamente no se encuentran por ningún precio.
Las nuevas redes de satélites de banda ancha, como Teledesic, Celestri, … extenderán de forma transparente la infraestructura terrestre existente basada en fibra óptica para proveer servicios avanzados de datos a cualquier parte del mundo. Habrá una gama amplia de clientes, desde los trabajadores de información que no están dispuestos a ser encerrados en ciudades cada vez más congestionadas, a países que están haciendo conexiones terrestres con líneas telefónicas agregadas desde estaciones celulares remotas, a empresas multinacionales conectando sus sucursales a través del mundo a sus existentes redes empresariales globales. El objetivo básico de estas nuevas redes es proveer conectividad transparente a todas las instituciones e individuos, cuando y donde quieran, obteniendo el acceso a servicios de telecomunicaciones semejantes a aquellos provistos a través de fibra óptica y que solamente están corrientemente disponibles en áreas urbanas altamente desarrolladas.
Las comunicaciones globales por satélite han sido relegadas desde sus comienzos al ámbito institucional (sobre todo en el área de defensa) y a la navegación marítima y aérea. Pero los grandes avances tecnológicos han verificado que las constelaciones múltiples de satélites de comunicaciones en órbita baja son un ente viable económica y técnicamente hablando. Actualmente, proyectos como Iridium, GlobalStar, Teledesic o Celestri aglutinan un movimiento empresarial sin precedentes.
"Los sistemas vía satélite son capaces de proveer servicios de comunicaciones virtualmente a cualquier parte del mundo sin discriminación en precios o geografía.
Ninguna otra tecnología – incluyendo fibra óptica - puede conseguir este objetivo, y ninguno puede lograr la promesa de universalidad geográfica"
2. Un poco de historia
La primera idea que sugirió el establecimiento de comunicaciones mediante un satélite puede situarse en 1945, cuando el escritor Arthur C. Clarke publicó un artículo que abordaba la posibilidad de enviar y recibir señales de un lugar a otro del planeta situando una estación en el espacio a nivel del ecuador terrestre y a una distancia de aproximadamente 36.000 Km, de forma que esa estación apareciera como si estuviera fija respecto de la Tierra. A esta órbita se le llama órbita o cinturón de Clark o, mas científicamente, órbita terrestre Geoestacionaria (GEO).
En efecto, ésta es la idea en que se basan los sistemas tradicionales de comunicaciones vía satélite: Las señales se transmiten entre las diferentes estaciones terrestres mediante un satélite situado en una determinada órbita de la Tierra. Estas señales viajan sobre una onda portadora en el margen de microondas, que permiten transportar grandes cantidades de información al mismo tiempo que pueden focalizarse en haces extremadamente estrechos, lo que las hace especialmente apropiadas para las comunicaciones vía satélite.
Esta focalización se realiza en las estaciones terrestres a través de una antena, de forma que la portadora de microondas con la información asociada se focaliza, mediante una antena, en un haz muy estrecho que se dirige al satélite. Cuando el satélite recibe el haz, las señales que recibe son extremadamente débiles debido al camino recorrido por que debe amplificarlas para compensar las pérdidas de potencia sufridas durante la transmisión por el espacio; tras amplificar el haz lo retransmite a la Tierra, en concreto, a las estaciones receptoras que deben recibir la señal. En este sentido, el satélite actúa como una estación repetidora en el espacio.
Cuando el satélite está diseñado únicamente para esta función de repetidor, es decir, para acoger la señal y retransmitirla otra vez a la tierra, se dice que el satélite es transparente. Los avances en la tecnología han permitido agregar a esta función básica inherente funciones de valor añadido en términos de control y comando de los circuitos de microondas del satélite, así como de procesamiento on-board, entre otros.
En el contexto de la transmisión se utilizan dos conceptos fundamentales: el enlace ascendente o uplink y el enlace descendente o downlink. El modo en que se utilizan estos enlaces es el siguiente. En la estación terrestre, la señal se superpone a la portadora a una determinada frecuencia y se envía al satélite (enlace ascendente); en el satélite, una vez que se ha amplificado la señal, se superpone a una portadora a una frecuencia diferente de la anterior y se envía a la Tierra (enlace descendente).
3. Las órbitas
Los satélites se lanzan al espacio y se sitúan en una determinada órbita de la tierra que puede ser circular, con velocidad constante y utilizadas para comunicaciones o elípticas, con velocidad variable (más rapidez en el perigeo y más lentitud en el apogeo) y utilizadas para actividades de reconocimiento debido a que el satélite se acerca mucho a la Tierra durante el perigeo.
Una vez situado en la órbita circular, el satélite se mantiene en ella gracias al equilibrio de fuerzas que se produce entre la fuerza gravitacional de atracción entre la Tierra y el satélite, y la fuerza centrífuga que actúa sobre el satélite debido a su movimiento circular con la Tierra como centro de dicho movimiento.
Existen dos tipos generales de sistemas de satélites: los satélites que se encuentran en la órbita terrestre geoestacionaria (GEO) y los satélites no geoestacionarios (NGEO), principalmente de órbita terrestre media (MEO) y baja (LEO). Existiendo también sistemas elípticos y de gran altitud.
3.1. GEO (Geosynchronous Earth Orbit)
Cuando la órbita está en el plano ecuatorial de la Tierra, a una distancia de aproximadamente 36000 Km (equivalente a 5,6 del radio de la tierra), y en consecuencia, el período orbital es exactamente igual al período de rotación de la Tierra (o sea, 23 h, 56 min y 4 s), conocido como día sideral, entonces se dice que esa órbita es geoestacionaria y el satélite que discurre por esa órbita es un satélite geoestacionario. De esta forma, se consigue que los satélites aparezcan como fijos para un observador situado en la Tierra y, en consecuencia, se pueden recibir las señales del satélite mediante antenas receptoras fijas en la Tierra sin necesidad de hacer un seguimiento y, por tanto, sin necesidad de conmutar. Mediante estos satélites geoestacionarios se puede cubrir la Tierra con facilidad. De hecho, desde un punto de vista teórico, con tres satélites geoestacionarios se puede conseguir una cobertura global, exceptuando las zonas polares.
A esta altura, las comunicaciones a través de un GEO perpetúan una latencia mínima de transmisión de ida y retorno - un retardo de extremo a extremo - de por lo menos medio segundo (una onda electromagnética tarda en recorrer 36000 Km aprox. 0,12s = 360000/300000; en una comunicación unidireccional el retardo es de aprox. 0,25s y en una comunicación bidireccional el retardo es de aprox. 0,5 s). Esto significa que los GEOs nunca podrán proveer demoras similares a las fibras ópticas. Esta latencia de GEO es la fuente de la demora fastidiosa en muchas de las llamadas telefónicas intercontinentales, impidiendo que se pueda entender la conversación y deformando el matiz personal de la voz. Lo que puede ser una incomodidad en una transmisión telefónica, sin embargo, puede ser insostenible para aplicaciones en tiempo real, tales como videoconferencias, como también para muchos protocolos estándares de datos - aun para los protocolos subyacentes del Internet.
Las organizaciones ITU y FCC (en los Estados Unidos) administran las posiciones orbitales y son las que autorizan los sistemas de satélites.
Los satélites GEO fueron el punto de arranque de las comunicaciones vía satélite, y prácticamente todos los satélites utilizados hoy en ida para comunicaciones por redes corporativas son GEO. Las aplicaciones básicas de estos satélites son transmisiones punto-a-multipunto y punto-a-punto. Actualmente, las crecientes necesidades en términos de ancho de banda, la necesidad de minimizar las tasas de errores y, sobre todo, la necesidad de disminuir la lantencia, todo ello para que las redes por satélite puedan competir e integrarse con las redes de fibra óptica, han originado un creciente protagonismo de los satélites MEO y LEO.
3.2. MEO (Medium Earth Orbit)
Los satélites de órbita terrestre media se encuentran a una altura de entre 10075 y 20150 kilómetros. A diferencia de los GEO, su posición relativa respecto a la superficie no es fija. Al estar a una altitud menor, se necesita un número mayor de satélites para obtener una cobertura mundial, pero la latencia se reduce substancialmente. En la actualidad no existen muchos satélites MEO, y se utilizan para posicionamiento.
3.3. LEO (Low Earth Orbit)
Los satélites LEO están situados en órbitas bajas, de 1.500 Km por termino medio, aunque puede estar entre 200 y 2000 Km; los periodos orbitales se encuentran entre los 90 y los 120 minutos. Estas bajas órbitas se utilizaron en los inicios de la tecnología de comunicaciones por satélite como una de las etapas a cubrir para llegar al objetivo final en aquellos momentos, que era el satélite geoestacionario, cuando aún no existían medios suficientes para conseguir la potencia de lanzamiento necesaria para colocar el satélite en los 36.000 Km de altura correspondiente a la órbita geoestacionaria.
En aquellos momentos iniciales, las órbitas bajas se contemplaban como el futuro de los sistemas de navegación, de predicción y vigilancia meteorológica y de observación de la Tierra, pero nunca para comunicaciones, ya que el satélite, al tener un período orbital tan corto, es accesible a una estación terrestre solamente durante un período de tiempo muy corto.
Sin embargo, el concepto de constelación de satélites, de muy reciente aparición, ha hecho que los satélites LEO no solamente encuentren su parcela de mercado en las telecomunicaciones, sino que se constituyan además en el futuro más brillante para ese sector, debido a las posibilidades que ofrecen en ancho de banda. Gracias a ello, podrán competir e integrarse con las redes de fibra óptica y unas excelentes prestaciones en lo que se refiere a la minimización de los retardos normalmente asociados a las comunicaciones por satélite.
Esa minimización de retardos o de la latencia permite la generación de aplicaciones muy sensibles al tiempo real, como la transmisión de voz, la videoconferencia y aplicaciones avanzadas como el trabajo corporativo.
Los satélites LEO están divididos en diferentes categorías, basadas en la frecuencia: los ‘LEOs pequeños’ (little LEOs - 800 MHz), ‘LEOs grandes’ (Big LEOs - 2 GHz) y los LEOs de banda ancha (20-30 GHz). Existe una relación inversa entre la frecuencia y la longitud de onda, por lo que al aumentar la frecuencia la longitud de onda disminuye y la terminal receptora (una parabólica o un teléfono) son de menor tamaño.
Inicialmente el foco de atención de los LEO fue para voz y datos de banda estrecha. Los ‘pequeños LEOs’ fueron diseñados para mensajería y servicios de búsqueda y localización de vehículos. Los ‘gran LEOs’ proporcionarán voz a las áreas que no son cubiertas por las redes celulares o terrestres. También ofrecerán datos a baja velocidad, de 2,4 Kbps a 9,6 Kbps. Y serán los LEOs de banda ancha los que proporcionarán datos hasta 155 Mbps.
3.4. HALE
Las plataformas de gran altitud y resistencia son básicamente aeroplanos alimentados por energía solar o más ligeros que el aire, que se sostienen sobre un punto de la superficie terrestre a unos 21 kilómetros de altura. No se habla mucho de ellos y en la actualidad constituyen fundamentalmente un proyecto de investigación. Un ejemplo de HALE que utiliza globos estacionarios es Skystation.
4. Bandas de frecuencia
El espectro electromagnétido es un problema con el que todos nos enfrentamos. Para empezar, los nombres más comunes para ciertas bandas frecuenciales datan de antes de la Segunda Guerra Mundial. Además el proceso regulatorio de las bandas frecuenciales para uso en Telecomunicaciones no está exento de inconsistencias y vaguedades.
Aunque el IEEE se esfuerza por imponer una convención de nombres estándares fáciles de usar, lo cierto es que la mayoría de las personas del sector se refieren a los segmentos del espectro de radio por una clasificación de bandas basadas en letras que son a menudo imprecisas. En la Segunda Guerra Mundial, los desarrolladores de radares de los Estados Unidos y Gran Bretaña nombraron partes del espectro con letras, tales como la banda L, banda C, Banda Ku o Banda Ka. Las letras fueron escogidas de forma aleatoria, para que el enemigo no pudiera saber sobre lo que estaban hablando. Durante los siguientes años hubieron discrepancias sobre los nombres y sus inconsistencias.
Nombre de la Banda Frecuencial Rango Frecuencial
HF-band 1.8-30 MHz
VHF-band 50-146 MHz
P-band 0.230-1.000 GHz
UHF-band 0.430-1.300 GHz
L-band 1.530-2.700 GHz
FCC's digital radio 2.310-2.360 GHz
S-band 2.700-3.500 GHz
C-band Canal descendente 3.700-4.200 GHz
Canal Ascendente 5.925-6.425 GHz
X-band Canal descendente 7.250-7.745 GHz
Canal Ascendente 7.900-8.395 GHz
Ku-band (Europa) Canal descendente: FSS 10.700-11.700 GHz
DBS 11.700-12.500 GHz
Telecom 12.500-12.750 GHz
Canal Ascendente: FSS and Telecom 14.000-14.800 GHz
DBS: 17.300-18.100 GHz
Ku-band (America) Canal descendente: FSS: 11.700-12.200 GHz
DBS 12.200-12.700 GHz
Canal Ascendente: FSS: 14.000-14.500 GHz
DBS 17.300-17.800 GHz
Ka-band 18-31 GHz
Los organismos FCC e ITU se encargan de gestionar el espectro.
Las bandas de frecuencia utlizadas comúnmente en las comunicaciones por satélite comerciales son la banda C y la banda Ku.
La banda C se refiere al margen 5,9 – 6,4 GHz para el canal ascendente y 3,7 – 4,2 para el descendente. La banda C proporciona transmisiones de más baja potencia que la Ku pero de más cobertura geográfica, con un plato de la antena receptora más grande . del orden de 3 metros de diámetro -, aunque también con un mayor margen de error de apuntamiento.
La banda Ku utiliza el margen 14-14,5 GHz para al canal ascendente y 11,7 – 12,2 GHz para el descendente. Esta banda proporciona más potencia que la C y, en consecuencia, el plato de la antena receptora puede ser más pequeño, del orden de 1,22 metros de diámetro, pero la cobertura es menor.
La elección entre una u otra banda viene dada en función del análisis del propósito final de la transmisión y en el tipo de mercado al que se desea llegar. En este sentido, la banda C está más orientada a los usuarios de los servicios residenciales, para llegar a antenas domésticas. Esta banda es vulnerable a las interferencias terrestres, especialmente en áreas urbanas.
Cuando las zonas donde se va a recibir las señales están controladas por una determinada entidad, como es el caso de una red corporativa, se utiliza normalmente la banda Ku; debido a su elevada potencia puede utliizar antes más pequeñas, más baratas y más fáciles de instalar, lo que hace que esta banda sea especialmente utilizada en el sector empresarial. Además, a la banda Ku, no le afectan las interferencias terrestres, pero sí las turbaciones metereológicas (lluvia, por ej.), que producen distorsiones y ruido en la transmisión. Esto se puede obviar mediante la utilización de antenas más grandes o aumentando la potencia, soluciones no válidas.
Existe actualmente una banda de frecuencias emergente en el sector civil que proviene del ámbito militar. Se trata de la banda Ka, que opera entre 18 y 31 GHz, con la que se espera paliar la creciente saturación de las bandas C y Ku. Cabe citar finalmente en este contexto de las bandas de frecuencia la banda EHF (Extremely High Frequency), en el margen 20-100 GHz dedicada al sector de defensa aunque son susceptibles del uso civil.
4.1. ACTS entra en acción. El gran interés por los sistemas de banda ancha.
Durante años se han utilizado sistemas de terminales de muy pequeña apertura (VSAT) para que las empresas alquilaran un cierto ancho de banda durante un cierto tiempo.
Estos sistemas utilizan las bandas C y Ku, y están pensados para comunicaciones precedibles, pero no para la interactividad o lo que se ha llamado comunicaciones "a cualquier hora, en cualquier lugar". La necesidad de mayores anchos de banda dirige los esfuerzos de los estudios hacia bandas de frecuencia mayores.
El gran crecimiento por el interés de la banda Ka proviene de un estudio realizado por la NASA lanzado en Septiembre de 1993 y denominado ACTS (Advanced Comunitacion Technology Satellite), determinando las necesidades para que los satélites puedieran trabajar en esta banda frecuencial. ACTS probó que era posible crear un sistema totalmente digital basado en la banda Ka que podría soportar la atenuación por la lluvia (la longitud de onda es tan pequeña en la banda Ka que la lluvia interfiere con las ondas, produciéndose desvanecimiento o perdida de potencia). ACTS es un sistema basado en TDMA que utiliza técnicas de los satélites comerciales, incluyendo "spot-beam (multibeam)", "on-board storage and processing" y "All-digital transmission".
Spot-beam. Esta tecnología permite a un sistema de antenas subdividir la gran zona de cobertura de su haz (huella o footprint) en muchos sub-haces o spot beams. Pudiendo así enfocar sus sub-haces en áreas concretas. Esta subdivisión permite un algo grado de reuso de frecuencias. Mejor que expandir todas las frecuencias sobre el haz completo, se expanden subconjuntos o subrangos de frecuencias sobre haces menores o spot beams. Y lo más importante, la reutilización de estos subrangos se realiza en haces no adyacentes.
On-board Storage and processing. La mayoría de los satélites son transparentes, una señal llega al satélite e inmediatamente vuelve a la Tierra. La técnica de Procesado y almacenamiento en el satélite, permite la captura de información ("catching") hasta que un haz apunte al destino, permitiendo también la conmutación intersatélites.
All-digital transmisión. Para evitar el desvanecimiento por la lluvia, las señales necesitan ser digitalizadas e incorporar códigos detectores de error. ACTS utiliza el mismo sistema TDMA utilizado en los sistemas terrestres celulares.
Todas estas técnicas permiten comunicaciones de gran ancho de banda, por ejemplo, el presidente de ACTS aseguró que se podía conseguir hasta tres canales de 622 Mbps o incluso más.
El sistema ACTS estaba basado inicialmente en un sistema Geoestacionario (GEO), lo que sirvió también para determinar o corroborar los problemas de esa órbita.
5. ¿Cómo afecta la latencia a los protocolos TCP/IP?
Todos los proveedores de servicios vía satélite enfocan su interés hacia los ‘mercados calientes’ como el acceso a Internet. Los proveedores dicen "Internet requiere un gran ancho de banda rápidamente. Los Satélites pueden ofrecer este ancho de banda para cubrir las grandes áreas."
Pero existen como mínimo 3 problemas asociados a las comunicaciones vía satélite en sistemas tradicionales GEO:
El retardo de las transmisiones de los satélites puede inutilizar las transmisiones TCP/IP. Este protocolo requiere un rápido ‘acknowledge’ que informa que el paquete ha sido recibido correctamente. Los servicios GEO, sin embargo, añaden un retardo de cómo mínimo 0,5 segundos (el tiempo que tarda la señal en viajar hasta el satélite y volver a la Tierra). Y este retardo puede ser mayor debido a las latencias introducidas por los transmisores/receptores. TCP, protocolo de transporte de los terminales conectados a Internet, emplea una ventana de transmisión de paquetes transmitidos, que no actualiza hasta que no ha recibido la confirmación de todos los paquetes que hay en ella. TCP/IP fue diseñada para funcionar aceptablemente bien en redes terrestres, con un retardo bajo. Los problemas surgen cuando se emplea en redes con elevado retardo, como los enlaces geoestacionarios.
La ventana de transmisión suele ser de tamaño no muy elevado, ya que el mecanismo de retransmisión de TCP es del tipo Go-Back-N, pero en un enlace con un gran retardo, sólo el número de bits de la ventana pueden estar en tránsito y en espera de reconocimiento en cada momento. El tamaño de la ventana de transmisión en la mayoría de las implementaciones del protocolo TCP/IP actúa como un cuello de botella en las comunicaciones de alta latencia.
El tamaño de la ventana representa la cantidad de información que se almacena en caso de que ocurra un error en la transmisión. Por ejemplo, el buffer por defecto en las implementaciones de TCP/IP por parte de Windows 95 y Windows NT es de 64 Kilobytes. Esto significa que en cualquier momento dado, sólo 64 Kilobytes pueden estarse transmitiendo y esperando los acknowledgment. No importa cuantos bits tenga teóricamente un enlace GEO, si tarda por lo menos medio segundo para transmitir acknowledgment de 64 Kbps. Por lo tanto, la máxima velocidad real es de 64 Kilobytes por medio segundo, o 128 Kbps. Por tanto, no importa cuántos bits pueda transmitir el canal teóricamente, porque se tarda como mínimo medio segundo en recibir el reconocimiento de los bits de la ventana, sin el cual no se puede comenzar a transmitir los bits siguientes, con lo que tenemos impuesto un throughput bastante limitado, y además en caso de error, las prestaciones bajan mucho más que en un enlace de bajo retardo. Otros inconvenientes adicionales se observan cuando se estudia el comportamiento de una aplicación de red soportada por TCP/IP, concretamente la WWW.
Para cada parte de una página Web (cada dibujo, el texto, los sonidos, etc..), se establece una transacción TCP distinta, lo cual requiere al menos dos tiempos de retardo para establecer la conexión. Además se puede dar el caso de que el tiempo de espera de recepción del acknowledge sea inferior a 0,5s por lo que comienza a retransmitir el paquete ya que asume que se ha perdido. Existen varias recomendaciones para resolver este problema, como por ejemplo, RFC 1323, que permite ventanas mayores, pero causa problemas de asignación de memoria y requiere la modificación del protocolo en todos los usuarios que intervengan en la comunicación, lo cual crea incompatibilidades con los sistemas de uso cotidiano.
TCP incluye dos mecanismos esenciales de control de congestión llamados "slow start" y "congestion avoidance". Estos significan que todas las conexiones de Internet (como ver una página web o enviar un e-mail) comienzan con un bajo ancho de banda y entonces van aumentando hasta la mayor velocidad si no se encuentra congestión en el enlace.
El problema es que cada ciclo de incremento de velocidad, requiere una comunicación completa (petición) entre el receptor y el emisor, y para conseguir el máximo ancho de banda de una conexión pueden necesitarse docenas de comunicaciones.
Cuando una de estas peticiones tarda 500 ms o más, como es el caso de GEO, la comunicación a menudo finaliza la conexión antes de haya podido llegar a su máximo ancho de banda. Por ejemplo, para conseguir una conexión T-1 se necesitan hasta 200 peticiones, lo que se consigue cuando ya se ha acabado la transmisión, por lo que funciona a una velocidad sub-óptima.
Una de las tendencias de las redes es el desarrollo de la capacidad de alterar dinámicamente sus características según el tráfico y las aplicaciones demandadas, por ejemplo, el uso de las pausas entre frases en conversaciones telefónicas en Internet, para servicios ABR (Avaliable Bit Rate ó Tasa de Bits Residual), como e-mail. Pero esta multiplexación estadística (permitiendo a varios usuarios compartir la red) sólo es posible si ambos terminales transmisores pueden negociar dinámicamente las demandas de ancho de banda en la red. Es precisamente éste proceso de negociación el que se ve afectado por los retardos elevados.
Las soluciones actuales para soportar comunicaciones TCP sobre GEO se basan en engañar al sistema. Esencialmente, el router en la compañía engaña al servidor Web al que está conectado, haciéndole pensar que los paquetes que ha enviado han sido ‘acknowledged’ por el usuario remoto. Mientras, el router simplemente envía las páginas Web a través del enlace vía satélite al lugar remoto. Este esquema fundamentalmente altera la semántica de las comunicaciones TCP, introduciendo la posibilidad de corrupción en los datos. Además, existen incompatibilidades con la seguridad en los protocolos IP que no permitirán ser engañados. Desafortunadamente este engaño tampoco es útil con aplicaciones interactivas en tiempo real.
5.1. La solución: Constelaciones LEO
La solución a todos estos problemas es disminuir el retardo en la comunicación, de esa forma conseguiremos compatibilidad con las redes de fibra óptica, que se caracterizan por: canales de banda ancha, bajos ratios de errores y bajo retardo.
Los nuevos sistemas de banda ancha vía satélite serán redes de conmutación de paquetes en los que voz, video y datos serán transmitidos digitalmente. Para conseguir gran ancho de banda se usará la banda Ka (20-30 GHz). Para disminuir drásticamente el retardo se usarán órbitas terrestres bajas LEO que, combinándolo con un mínimo ángulo de elevación – para evitar los problemas de interferencias y atenuación asociados con la banda Ka- y una constelación suficiente de satélites para cubrir la Tierra, proporcionarán un retardo máximo de 50 ms. Con todos estos elementos las redes de banda ancha estarán a nuestro alcance vía satélite, dentro de estos proyectos cabe desacatar Teledesic y Celestri que, entre otros, se describirán en siguientes apartados.
6. Componentes y funciones de un Satélite
Los componentes fundamentales son los panales solares, que absorben la energía del sol, y el payload o carga útil.
El transpondedor. El núcleo del satélite es el transpondedor o unidad de recepción-transmisión que consiste en un conjunto de circuitos encargados de recibir las señales que provienen de la Tierra, las amplifican para compensar las perdidas sufridas durante la transmisión, cambian la frecuencia mediante un circuito downconverter y las vuelven a amplificar para proporcionar la potencia necesaria para llegar a la estación terrena dentro de unos límites de atenuación tolerables.
La amplificación de la señal se realiza mediante TWTA (Travelling Wave Tube Amplifiers), unos amplificadores basados en tubos de vacío que proporcionan las grandes potencias necesarias en este conexto y que todavía no pueden conseguirse con sus homólogos SSPA (Solid State Power Amplifier). Los TWTA presentan, además, mejores características en términos de linealidad y fiabilidad.
Los avances en MMIC (Monolithic Microwave Integrated Circuits), circuitos integrados de microondas con importantes prestaciones en términos de miniaturización y eficacia del funcionamiento, juegan un papel crucial en el desarrollo tecnológico del transpondedor. Gracias a ellos, se consiguen importantes disminuciones en peso y tamaño, lo cual constituye un elemento fundamental para la generación de constelaciones de satélites.
La unidad de potencia. La unidad de potencia proporciona la energía necesaria para el funcionamiento del satélite. Esta energía se obtiene de los paneles solares, que convierten la energía solar en energía eléctrica. Los paneles solares están formados por agrupaciones de células basadas, en la actualidad, en Arseniuro de Galio (AsGa), un semiconductor avanzado de alta eficiencia, tanto desde el punto de vista óptico como de microondas/milimétricas.
La unidad de antenas. Como en cualquier enlace radio, donde en cada extremo existe una antena, en la plataforma existe una unidad de antenas para recibir la señal enviada desde la Tierra por el enlace ascendente y retransmitirla otra vez desde el satélite hacia la Tierra (por el enlace descendente). Básicamente, la misión de una antena genérica consiste en transferir la corriente variable de un circuito eléctrico en ondas electromagnéticas, concretamente en ondas en el margen de frecuencias de las microondas si la antena es de microondas.
Este es el caso de la antena cuando actúa como emisor; cuando se produce el proceso inverso (capta las ondas electromagnéticas del espacio) se dice que actúa como receptor. La unidad de antenas forma haces que cubren las áreas de la Tierra a las que se pretende dar servicio. Los haces o spot beams constituyen el resultado de concentrar la potencia radiada efectiva de que se dispone procedente del satélite hacia la Tierra.
En los satélites de comunicaciones los tipos genéricos de antenas normalmente utilizados son la antena reflectora y la phased array. La antena reflectora parabólica constituye el elemento tradicionalmente usado en los satélites de comunicaciones, por lo que se ha llegado a un buen nivel de madurez en su diseño; además, no es compleja desde un punto de vista estructural y tiene poco peso. Sin embargo, los nuevos desarrollos en materia de antenas se orientan hacia los phased array integrados activos, un tipo avanzado de antena utilizado en los satélites LEO que permite aumentar considerablemente la fiabilidad, prestaciones y la eficacia en lo que respecta a la potencia global.
En términos muy generales, un phased array es un conjunto de antenas individuales internconectadas, de manera que actúan como una antena grande. La forma es normalmente la de una superficie plana rectangular, con posibilidades de adaptación a superficies especiales como, por ejemplo, el fuselaje de un avión. La tecnología subyacente a estas antenas se basa en MMIC.
7. Por qué usar servicios vía satélite
El mercado potencial de usuarios de servicios vía satélite es universal. Podríamos realizar una división en dos grandes grupos: usuarios finales y empresas. Para los usuarios finales los servicios más atractivos son todos aquellos relacionados con el ocio y el entretenimiento, así como el acceso a Internet y a formación a distancia. El teletrabajo también será un factor muy importante.
En cuanto a las empresas, lo que necesitan saber los administradores de red y comunicaciones es por qué necesitan utilizar satélites. A menudo es la única forma de acceder a localizaciones remotas. Terrenos montañosos en continentes como Sud América impiden infraestructuras de fibra debido a su alto coste no amortizable, siendo los satélites la solución óptima. También podemos extender este escenario a las comunicaciones entre ciudades o pueblos subdesarrollados donde las infraestructuras son pobres. Actualmente es la única posibilidad para las industrias marítimas y petrolíferas.
Las compañías también utilizan los satélites para reforzar sus redes terrestres. Por ejemplo, los servicios financieros de American International Group (Nueva York) recientemente han reemplazado dos líneas T1 desde U.S. hasta Japón con líneas RDSI y una comunicación vía satélite como back up, ahorrándose hasta $600.000 al año. Cuando la línea RDSI falla por cualquier razón no controlable, el servicio vía satélite continúa dando servicio.
8. Proyectos en Marcha
Existe una infinidad de proyectos de comunicaciones globales vía satélite. Algunos se centrarán en zonas concretas de gran volumen de negocio y otros pretenden dar un servicio global. Algunos de estos proyectos se comentan a continuación.
Inmarsat. Inmarsat no ha resultado ajeno a estos movimientos. Tras un acuerdo inicial con Motorola para formar una alianza estratégica a fin de entrar en el mercado de las comunicaciones móviles globales por satélite, problemas relativos a las obligaciones previamente contraídas por Inmarsat respecto del servicio al sector marítimo, el compromiso no llegó a materializarse.
Motorola, aprovechando su experiencia en telefonía celular terrestre, lanzó su propio sistema, Iridium, un proyecto que en principio constaba de 777 satélites y que posteriormente se redujeron a 66 por problemas operativos. Inmarsat, por su parte, que ha de afrontar una inminente privatización, ha lanzado ICO Global Communications, empresa filial dedicada a sistemas de telefonía móvil personal basados en satélites MEO, mientras continúa dando el servicio a barcos y aviones para el que fue creado.
Iridium. Los 66 satélites de Iridium están situados en 6 órbitas a 700 kilómetros de altura; en cada órbita hay 11 satélites. Cada uno de estos satélites, desarrollados por la División de Comunicaciones por Satélite de Motorola (SATCOM), pesa aproximadamente 689 kilogramos y cuenta con tres antenas orientadas hacia la Tierra de tipo phased array en la banda L (1,6 GHz), que constituye el legado del programa de defensa SBR. Estas antenas suponen aproximadamente 100 módulos MMIC de transmisión y recepción y elementos radiantes.
Iridium utiliza una filosofía basada en las comunicaciones terrestres: cada satélite proyecta 48 haces sobre la Tierra creando células. Cuando el satélite se mueve, a 24.000 km/hora, también se mueve la célula, originando así un modelo celular dinámico.
La constelación está diseñada para proporcionar una red de comunicación personal que permita la transmisión de voz, fax o mensajes (paging) con cobertura global utilizando pequeños terminales telefónicos.
El modo de funcionamiento es el siguiente: mediante el teléfono, el usuario establece una comunicación directa con uno de los satélites, la señal va pasando de un satélite a otro hasta que llega a uno desde el que se "ve" al usuario que debe recibir la llamada; entonces la señal se retransmite por el enlace descendente hacia el usuario (provisto también con un terminal Iridium) que debe recibir la llamada o bien a un gateway que encamina la llamada a un teléfono convencional mediante las líneas terrestres convencionales.
Los satélites de Iridium utilizan on-board processing para encaminar las señales a una de las células, al gateway o a otro satélite.
El proyecto Iridium, que cuenta con un presupuesto de 3.500 millones de dólares, prevé haber conseguido el lanzamiento de todos los satélites a finales de 1998. Los lanzamientos se efectúan en colaboración con McDonell Douglas, China Great Wall Industry y el Centro Especial de Investigación y Producción Estatal Khrunichev de la Federación Rusa.
Globalstar. Globalstar es una constelación de 48 satélites situados en 8 órbitas inclinadas 52 grados hacia el Ecuador que utilizan del orden de 7.300 módulos MMIC y elementos radiantes. Cada satélite, que pesa 450 Kg, tiene 16 spot beams.
Esta constelación es transparente, en el sentido de que el satélite actúa sólo como transpondedor sin ningún valor añadido, es decir, se comporta únicamente como un repetidor espacial, lo que disminuye su complejidad y, en consecuencia, sus costes.
Las empresas implicadas en Globalstar forman un consorcio liderado por Qualcom y el fabricante de satélites Loral, ambas de Estados Unidos. Otras empresas participantes son Alenia Apazio, Air Touch, US West, Hyundai, Vodafone, Dacom, Daimler Benz, Elsag Bailey, Space Systems, France Telecom y Alcatel. El presupuesto se sitúa en torno a los 1.900 millones de dólares.
Odyssey. Odyssey es una constelación de 12 satélites MEO situados en dos órbitas inclinadas 55 grados propuesta por TRW, firma estadounidense del sector espacial y electrónico, y por empresas como Nortel, Nortel Matra, Spar Aerospace y NC, con un coste previsto en torno a los 1.800 millones de dólares.
Skybridge. Promovida principalmente por Alcatel, es una constelación de 64 satélites LEO con un presupuesto aproximado de 3.500 millones de dólares. Las previsiones de configuración se sitúan en el año 2001.
Teledesic. Constituye el proyecto más avanzado y el de mayores dimensiones en el contexto del estado actual de las constelaciones y, en consecuencia, es uno de los más controvertidos. Ideado por Craig McCaw, de la antigua Mc Caw Cellular Communications, financiado por Bill Gates, presidente de Microsoft, y apoyado por Boeing, que se encarga de fabricar y lanzar la constelación, Teledesic fue diseñado originalmente para utilizar 840 satélites LEO que funcionarán en la banda Ka y están situados en 21 órbitas a 700 kilómetros de la Tierra, aunque posteriormente este número se redimensionó a 288.
Cada satélite controlará 576 células de 53 kilómetros cuadrados con capacidad para gestionar 1.400 canales de voz simultáneos de 16 Kbps, 15 canales T1 a 1.544 Mbps o cualquier combinación del mismo ancho de banda acumulativo. La constelación completa puede llegar a suponer 40 millones de módulos transmisión/recepción MMIC y elementos radiantes, 1.180.000 antenas phased array y 1.200 baterías solares para generar cerca de 10 MW de potencia.
Teledesic ha sido comparado con el lanzamiento al espacio de un sistema de ordenadores de paralelismo masivo (una arquitectura mainframe en la que una única aplicación se puede distribuir entre hasta 64 CPU conectadas que operan simultáneamente), debido a los 282.000 mips que se esperan conseguir, así como al billón de bytes de memoria RAM.
Está previsto que estos satélites que operan en modo de transmisión ATM estén en órbita en su totalidad en el año 2000. Teledesic se dirige a un mercado global de aproximadamente 125 millones de PC, que crece a un ritmo del 20 por ciento anual. Un de sus objetivos es crear una red Internet móvil global, llamada Internet-in-the-Sky, a un mismo y único precio en todo el mundo.
Probablemente sea esta ambiciosa meta lo que despierta las crecientes controversias. Los propios integrantes de Teledesic definen a Internet-in-the-Sky como una tecnología intrínsecamente igualitaria, ya que posibilitará el acceso universal a Internet y a la sociedad de la información en igualdad de condiciones para todo el mundo.
Lo que sí es cierto, independientemente de la definición de objetivos y de las controversias que puedan surgir en lo que se refiere a posibilidades o planteamientos, es, en lo que ya se conoce como la guerra de Internet móvil, que la realidad de poder ofrecer los servicios Internet y multimedia de forma global y con unos requisitos mínimos de calidad es una función directa de la superioridad tecnológica del proyecto Teledesic. No obstante, se enfrenta a unos riesgos reales que surgen de la falta de precedentes en este tipo de proyectos.
Los 288 satélites operativos estarán divididos en 12 planos orbitales (24 en cada uno). Para lograr un uso eficiente del espectro de radiofrecuencias, se atribuirán las frecuencias de manera dinámica, volviendo a utilizarlas muchas veces dentro de la zona de un haz de cada satélite.
Dentro de cualquier área circular de 100 Km de radio, la red de Teledesic podrá soportar más de 50 Mbps de datos hacia y desde los terminales de los usuarios. La red soporta el ancho de banda bajo demanda, lo que permitirá a los usuarios pagar exclusivamente por la capacidad que en realidad usan, logrando al mismo tiempo que la red pueda soportar una cantidad de usuarios mucho mayor. Teledesic operará en una porción de la banda Ka de alta frecuencia: de 28,8 a 29,1 GHz en el enlace ascendente y de 18,8 a 19,3 GHz en el descendente.
La mayoría de los usuarios contará con conexiones bidireccionales que proporcionan un máximo de 64 Mbps en el enlace descendente y un máximo de 2 Mbps en el enlace ascendente. Los terminales de banda ancha soportarán 64 Mbps bidireccionales.
Celestri. Celestri LEO System es un sistema global de satélites no estacionarios (NGSO), que ofrece un gran abanico de servicios de comunicaciones de banda ancha en tiempo real dentro del marco de servicios denominados FSS (Fixed-Satellite Services). Celestri LEO System esencialmente completa la arquitectura Celestri de Motorola para comunicaciones de banda ancha vía satélite. Los otros ejes de esta arquitectura son los sistemas Millennium y M-Star.
El sistema Celestri incluye el Celestri Multimedia LEO System y el Celestri GEO System que se integran para proporcionar servicios de alta velocidad entre punto-a-punto, punto-a-multipunto y punto-a-difusión a todo el mundo.
El sistema Celestri LEO es una constelación de 63 satélites en la órbita baja (1400 Km de la Tierra), operando en la banda Ka, concretamente en las bandas 18,8-19,3 GHz y 19,7-20,2 GHz (espacio-a-Tierra) y 28,6-29,1 GHz y 29,5-30,0 GHz (Tierra-a-espacio). El sistema LEO esta diseñado para proporcionar 80 Gbps de ancho de banda útil a la Tierra. Los satélites en la constelación forman una red conmutada inteligente, interconectada a 4 Gbps de velocidad en enlaces intersatélites mediante laser para conseguir una robustez excelente.
Este sistema proveerá principalmente comunicaciones globales en tiempo real punto-a-punto. El Sistema Celestri GEO consiste en 9 satélites en la órbita geoestacionaria proporcionando cobertura a las grandes áreas pobladas de la Tierra. Cada uno de estos satélites proporcionan 84 haces o spot beams en cada región de cobertura con una capacidad máxima de 2,8 Gbps. Este sistema está pensado para servicios punto-a-multipunto poco sensibles al retardo, en el hemisferio Oeste.
También está prevista la incorporación del sistema M-Star en el sistema Celestri, proporcionando comunicaciones de banda ancha en la zona de 40-50 GHz. El sistema M-Star tendrá funciones de backbone. La combinación de los tres sistemas permite un servicio completo de aplicaciones de banda ancha tales como multimedia y aplicaciones de ancho de banda bajo demanda, a usuarios, pequeñas empresas, multinacionales y proveedores de servicios de Telecomunicaciones en todo el mundo.
El sistema Celestri LEO ofrecerá dos categorías de servicios. Primero, a través de proveedores de servicio, usuarios finales (no dedicados a negocios) usarán el sistema para acceder y conseguir contenidos en tiempo real. Las aplicaciones incluirán acceso a Internet, videoconferencia, transacciones financieras, entretenimiento, enseñanza a distancia y telemedicina. Esta clase de servicio proveerá acceso a la red con ancho de banda bajo demanda con velocidades hasta 10 Mbps. La segunda categoría permitirá a las compañías multinacionales y a las portadoras terrestres agregar señales de voz y datos.
La arquitectura Celestri permitirá el uso de terminales terrestres relativamente pequeñas, de baja potencia y bajo coste. También ofrecerá comunicaciones con retardos equivalentes a las comunicaciones terrestres para servicios globales en tiempo real.
Cada satélite contiene todo el hardware necesario para enrutar el tráfico de las comunicaciones a través de la red, incluyendo conexiones Tierra-a-espacio, espacio-a-Tierra y espacio-a-espacio. Con esta arquitectura, una señal recibida por un satélite puede ser retransmitida directamente hacia la tierra en el mismo o en un haz diferente, o retransmitida mediante el enlace óptico intersatélite a otros satélites desde los cuales se transmitirá hacia la tierra. Esta arquitectura permite interconexiones globales para la provisión de multimedia en tiempo real, datos, video y voz.
LOS SATÉLITES DE COMUNICACIÓN PERSONAL
1998 y 1999 probablemente pasaran a la historia como el año de los satélites de comunicación personal (PCS). Los primeros de los dos grandes contendientes para el mercado de los PCS "Gran Leo", Iridium y Globalstar, estarán preparados en 1998 y 1999 para comenzar a operar sus sistemas de satélite suministrando comunicaciones a nivel internacional.
El mercado primario para estos sistemas de telefonía vía satélite serán los ejecutivos de negocios que en ocasiones viajan a áreas las cuales no se encuentran bajo la cobertura de la telefonía celular convencional pero también servirá para hacer llegar el teléfono a amplias áreas de los países del tercer mundo los cuales nunca han conocido ese medio así Globalstar prevé que el empleo de su sistema de satélites de comunicaciones podrá estar al alcance de tres mil millones de personas de países subdesarrollados.
Internet va a ser también la gran beneficiada por la puesta en marcha de los PCS. Los satélites permiten el envío de datos a alta velocidad de una manera más fiable y eficiente que los sistemas por cable, la estructura cliente-servidor de Internet hace que los usuarios reciban mas información que la que envían así que se piensa en un sistema de conexión en el cual el usuario envíe la solicitud de información a su proveedor vía cable y reciba la respuesta vía satélite alcanzándose por este medio velocidades de transmisión de datos comparables a los que permite la fibra óptica.
Servicios como DirecPC vía Eutelsat-Hotbird ya se encuentran en funcionamiento aunque la infraestructura necesaria para su uso todavía se encuentra solo al alcance de empresas importantes, se espera que más adelante con el uso de la banda Ka y el empleo de las constelaciones de satélites en órbita baja el acceso sea mucho más fácil para el usuario medio de Internet.
Entre los proyectos más avanzados en este campo caben destacar: Teledesic, Celestri, Skybridge, Astrolink, Spaceway, GE(x) Star y Spacebridge. Los sistemas principales PCS que se están poniendo en marcha son los siguientes:
ECCO.
Tipo de constelación: Gran LEO (Orbita terrestre baja)
Propietario:Constellation Communications Inc.
Masa de Lanzamiento:12 satélites con una masa cada uno de 280 Kg. Operacional para el año 2000.
Configuración órbital:11 satélites operacionales espaciados a igual distancia y un satélite de repuesto en una órbita ecuatorial de 128 minutos de periodo.
ELLIPSO.
Tipo de constelación: Gran LEO
Propietario:Mobile Communications Holdings Inc.
Masa de Lanzamiento:17 de satélites de 700 a 800 kg. cada uno. Funcionamiento operacional para el año 2000.
Configuración órbital: Constelacion elipso-boreal consiste de dos planos inclinados de 116º. Cada satélite estará en una órbita elíptica (7500 x 670 km. con un periodo de 178 minutos) con cuatro satélites operacionales y uno de repuesto por plano,
GLOBALSTAR.
Tipo de constelación: Gran LEO
Propietario:Globalstar L. P. (Loral Space and Communications and QUALCOMM)
Masa de Lanzamiento: 56 satélites de 456 kg. cada uno, el sistema se prevé que esté operacional en 1998.
Configuración órbital: Ocho planos con seis satélites operacionales cada uno y un satélite de repuesto por plano. Cada satélite estará en una órbita circular a 1400 km. inclinada 52º con un periodo órbital de 114 minutos.
ICO.
Tipo de constelación: MEO (órbita terrestre media)
Propietario: ICO Global Telecommunications
Masa de Lanzamiento: 24 satélites cada uno con una masa de 2450 kg. El sistema será operacional en el año 2000.
Configuración órbital: Dos planos con 10 satélites operacionales cada uno y dos de repuesto por plano. Cada satélite estará en una órbita circular a 10300 km. inclinada 45º con un periodo órbital de 360 minutos.
IRIDIUM.
Tipo de constelación: Gran LEO
Propietario: Iridium LLC (Spacecraft built by Motorola)
Masa de Lanzamiento: 72 satélites con una masa de 689 kg. cada uno. El sistema será operacional en 1998.
Configuración órbital: Seis planos con 11 satélites operacionales cada uno mas un satélite de repuesto por plano. Cada satélite estará en una órbita circular a 780 km. inclinada 86º con un periodo órbital de 101 minutos.
ODYSSEY
Tipo de Constelación: MEO
Propietario:Odyssey Telecommunications International, Inc. (TRW and Teleglobe, Inc)
Masa de Lanzamiento: 18 satélites con una masa de 2200 kg. cada uno. Será operacional para el año 2001.
Configuración órbital:Tres planos con cuatro satélites operacionales y dos satélites de repuesto por plano. Cada satélite estará en una órbita circular de 10300 km. inclinado 50º con un periodo órbital de 360 minutos.
ORBCOMM
Tipo de Constelación:Pequeño LEO
Propietario:ORBCOMM (Orbital Sciencies Corp and Teleglobe, Inc)
Masa de lanzamiento: 24 satélites con una masa de 40 kg. cada uno. Será operacional en 1998.
Configuración órbital:Tres planos con ocho satélites operacionales por plano. Cada satélite estará situado en una órbita circular de 770 km. con una inclinación de 45º con un periodo órbital de 101 minutos.
TELEDESIC
Tipo de Constelación: Broadband LEO
Propietario:Teledisc Corp (Bill Gates and Craig McCaw)
Masa de Lanzamiento: 288 satélites con una masa de 1500 kg. cada uno. Será operacional para el año 2002.
Configuración Orbital:12 planos con 24 satélites operacionales mas algunos de repuesto en cada plano. Cada satélite estará en una órbita circular de 1350 km. inclinada 90º aproximadamente con un periodo órbital de 113 minutos.
Comunicaciones Vía Satélite
1. Introducción
La convergencia de la informática y las telecomunicaciones está causando que todos aquellos elementos que uno asocia con un estándar de vida alto - desde la educación y el cuidado de la salud hasta el desarrollo económico y los servicios públicos - se conviertan cada vez más dependientes de un flujo de información que aumenta continuamente. En áreas altamente urbanizadas, esta exigencia de información está siendo saciada a través de las conexiones de anchos de banda altos y de alta calidad de fibras ópticas. Cada vez más, las instituciones y los individuos están utilizando conexiones de banda ancha para tener acceso al Internet, operar computadoras en red, agregar y concentrar enlaces de líneas telefónicas, servicios de ocio y entretenimiento, y teletrabajar. Pero, al salir de las ciudades, estos servicios de telecomunicaciones similares a fibras ópticas resultan de un costo prohibitivo o sencillamente no se encuentran por ningún precio.
Las nuevas redes de satélites de banda ancha, como Teledesic, Celestri, … extenderán de forma transparente la infraestructura terrestre existente basada en fibra óptica para proveer servicios avanzados de datos a cualquier parte del mundo. Habrá una gama amplia de clientes, desde los trabajadores de información que no están dispuestos a ser encerrados en ciudades cada vez más congestionadas, a países que están haciendo conexiones terrestres con líneas telefónicas agregadas desde estaciones celulares remotas, a empresas multinacionales conectando sus sucursales a través del mundo a sus existentes redes empresariales globales. El objetivo básico de estas nuevas redes es proveer conectividad transparente a todas las instituciones e individuos, cuando y donde quieran, obteniendo el acceso a servicios de telecomunicaciones semejantes a aquellos provistos a través de fibra óptica y que solamente están corrientemente disponibles en áreas urbanas altamente desarrolladas.
Las comunicaciones globales por satélite han sido relegadas desde sus comienzos al ámbito institucional (sobre todo en el área de defensa) y a la navegación marítima y aérea. Pero los grandes avances tecnológicos han verificado que las constelaciones múltiples de satélites de comunicaciones en órbita baja son un ente viable económica y técnicamente hablando. Actualmente, proyectos como Iridium, GlobalStar, Teledesic o Celestri aglutinan un movimiento empresarial sin precedentes.
"Los sistemas vía satélite son capaces de proveer servicios de comunicaciones
virtualmente a cualquier parte del mundo sin discriminación en precios o geografía.
Ninguna otra tecnología – incluyendo fibra óptica - puede conseguir este objetivo,
y ninguno puede lograr la promesa de universalidad geográfica"
2. Un poco de historia
La primera idea que sugirió el establecimiento de comunicaciones mediante un satélite puede situarse en 1945, cuando el escritor Arthur C. Clarke publicó un artículo que abordaba la posibilidad de enviar y recibir señales de un lugar a otro del planeta situando una estación en el espacio a nivel del ecuador terrestre y a una distancia de aproximadamente 36.000 Km, de forma que esa estación apareciera como si estuviera fija respecto de la Tierra. A esta órbita se le llama órbita o cinturón de Clark o, mas científicamente, órbita terrestre Geoestacionaria (GEO).
En efecto, ésta es la idea en que se basan los sistemas tradicionales de comunicaciones vía satélite: Las señales se transmiten entre las diferentes estaciones terrestres mediante un satélite situado en una determinada órbita de la Tierra. Estas señales viajan sobre una onda portadora en el margen de microondas, que permiten transportar grandes cantidades de información al mismo tiempo que pueden focalizarse en haces extremadamente estrechos, lo que las hace especialmente apropiadas para las comunicaciones vía satélite.
Esta focalización se realiza en las estaciones terrestres a través de una antena, de forma que la portadora de microondas con la información asociada se focaliza, mediante una antena, en un haz muy estrecho que se dirige al satélite. Cuando el satélite recibe el haz, las señales que recibe son extremadamente débiles debido al camino recorrido por que debe amplificarlas para compensar las pérdidas de potencia sufridas durante la transmisión por el espacio; tras amplificar el haz lo retransmite a la Tierra, en concreto, a las estaciones receptoras que deben recibir la señal. En este sentido, el satélite actúa como una estación repetidora en el espacio.
Cuando el satélite está diseñado únicamente para esta función de repetidor, es decir, para acoger la señal y retransmitirla otra vez a la tierra, se dice que el satélite es transparente. Los avances en la tecnología han permitido agregar a esta función básica inherente funciones de valor añadido en términos de control y comando de los circuitos de microondas del satélite, así como de procesamiento on-board, entre otros.
En el contexto de la transmisión se utilizan dos conceptos fundamentales: el enlace ascendente o uplink y el enlace descendente o downlink. El modo en que se utilizan estos enlaces es el siguiente. En la estación terrestre, la señal se superpone a la portadora a una determinada frecuencia y se envía al satélite (enlace ascendente); en el satélite, una vez que se ha amplificado la señal, se superpone a una portadora a una frecuencia diferente de la anterior y se envía a la Tierra (enlace descendente).
3. Las órbitas
Los satélites se lanzan al espacio y se sitúan en una determinada órbita de la tierra que puede ser circular, con velocidad constante y utilizadas para comunicaciones o elípticas, con velocidad variable (más rapidez en el perígeo y más lentitud en el apogeo) y utilizadas para actividades de reconocimiento debido a que el satélite se acerca mucho a la Tierra durante el perígeo.
Una vez situado en la órbita circular, el satélite se mantiene en ella gracias al equilibrio de fuerzas que se produce entre la fuerza gravitacional de atracción entre la Tierra y el satélite, y la fuerza centrífuga que actúa sobre el satélite debido a su movimiento circular con la Tierra como centro de dicho movimiento.
Existen dos tipos generales de sistemas de satélites: los satélites que se encuentran en la órbita terrestre geoestacionaria (GEO) y los satélites no geoestacionarios (NGEO), principalmente de órbita terrestre media (MEO) y baja (LEO). Existiendo también sistemas elípticos y de gran altitud.
3.1. GEO (Geosynchronous Earth Orbit)
Cuando la órbita está en el plano ecuatorial de la Tierra, a una distancia de aproximadamente 36000 Km (equivalente a 5,6 del radio de la tierra), y en consecuencia, el período orbital es exactamente igual al período de rotación de la Tierra (o sea, 23 h, 56 min y 4 s), conocido como día sideral, entonces se dice que esa órbita es geoestacionaria y el satélite que discurre por esa órbita es un satélite geoestacionario. De esta forma, se consigue que los satélites aparezcan como fijos para un observador situado en la Tierra y, en consecuencia, se pueden recibir las señales del satélite mediante antenas receptoras fijas en la Tierra sin necesidad de hacer un seguimiento y, por tanto, sin necesidad de conmutar. Mediante estos satélites geoestacionarios se puede cubrir la Tierra con facilidad. De hecho, desde un punto de vista teórico, con tres satélites geoestacionarios se puede conseguir una cobertura global, exceptuando las zonas polares.
A esta altura, las comunicaciones a través de un GEO perpetúan una latencia mínima de transmisión de ida y retorno - un retardo de extremo a extremo - de por lo menos medio segundo (una onda electromagnética tarda en recorrer 36000 Km aprox. 0,12s = 360000/300000; en una comunicación unidireccional el retardo es de aprox. 0,25s y en una comunicación bidireccional el retardo es de aprox. 0,5 s). Esto significa que los GEOs nunca podrán proveer demoras similares a las fibras ópticas. Esta latencia de GEO es la fuente de la demora fastidiosa en muchas de las llamadas telefónicas intercontinentales, impidiendo que se pueda entender la conversación y deformando el matiz personal de la voz. Lo que puede ser una incomodidad en una transmisión telefónica, sin embargo, puede ser insostenible para aplicaciones en tiempo real, tales como videoconferencias, como también para muchos protocolos estándares de datos - aun para los protocolos subyacentes del Internet.
Las organizaciones ITU y FCC (en los Estados Unidos) administran las posiciones orbitales y son las que autorizan los sistemas de satélites.
Los satélites GEO fueron el punto de arranque de las comunicaciones vía satélite, y prácticamente todos los satélites utilizados hoy en ida para comunicaciones por redes corporativas son GEO. Las aplicaciones básicas de estos satélites son transmisiones punto-a-multipunto y punto-a-punto. Actualmente, las crecientes necesidades en términos de ancho de banda, la necesidad de minimizar las tasas de errores y, sobre todo, la necesidad de disminuir la lantencia, todo ello para que las redes por satélite puedan competir e integrarse con las redes de fibra óptica, han originado un creciente protagonismo de los satélites MEO y LEO.
3.2. MEO (Medium Earth Orbit)
Los satélites de órbita terrestre media se encuentran a una altura de entre 10075 y 20150 kilómetros. A diferencia de los GEO, su posición relativa respecto a la superficie no es fija. Al estar a una altitud menor, se necesita un número mayor de satélites para obtener una cobertura mundial, pero la latencia se reduce substancialmente. En la actualidad no existen muchos satélites MEO, y se utilizan para posicionamiento.
3.3. LEO (Low Earth Orbit)
Los satélites LEO están situados en órbitas bajas, de 1.500 Km. por termino medio, aunque puede estar entre 200 y 2000 Km; los periodos orbitales se encuentran entre los 90 y los 120 minutos. Estas bajas órbitas se utilizaron en los inicios de la tecnología de comunicaciones por satélite como una de las etapas a cubrir para llegar al objetivo final en aquellos momentos, que era el satélite geoestacionario, cuando aún no existían medios suficientes para conseguir la potencia de lanzamiento necesaria para colocar el satélite en los 36.000 Km de altura correspondiente a la órbita geoestacionaria.
En aquellos momentos iniciales, las órbitas bajas se contemplaban como el futuro de los sistemas de navegación, de predicción y vigilancia metereológica y de observación de la Tierra, pero nunca para comunicaciones, ya que el satélite, al tener un período orbital tan corto, es accesible a una estación terrestre solamente durante un período de tiempo muy corto.
Sin embargo, el concepto de constelación de satélites, de muy reciente aparición, ha hecho que los satélites LEO no solamente encuentren su parcela de mercado en las telecomunicaciones, sino que se constituyan además en el futuro más brillante para ese sector, debido a las posibilidades que ofrecen en ancho de banda. Gracias a ello, podrán competir e integrarse con las redes de fibra óptica y unas excelentes prestaciones en lo que se refiere a la minimización de los retardos normalmente asociados a las comunicaciones por satélite.
Esa minimización de retardos o de la latencia permite la generación de aplicaciones muy sensibles al tiempo real, como la transmisión de voz, la videoconferencia y aplicaciones avanzadas como el trabajo corporativo.
Los satélites LEO están divididos en diferentes categorías, basadas en la frecuencia: los ‘LEOs pequeños’ (little LEOs - 800 MHz), ‘LEOs grandes’ (Big LEOs - 2 GHz) y los LEOs de banda ancha (20-30 GHz). Existe una relación inversa entre la frecuencia y la longitud de onda, por lo que al aumentar la frecuencia la longitud de onda disminuye y la terminal receptora (una parabólica o un teléfono) son de menor tamaño.
Inicialmente el foco de atención de los LEO fue para voz y datos de banda estrecha. Los ‘pequeños LEOs’ fueron diseñados para mensajería y servicios de búsqueda y localización de vehículos. Los ‘gran LEOs’ proporcionarán voz a las áreas que no son cubiertas por las redes celulares o terrestres. También ofrecerán datos a baja velocidad, de 2,4 Kbps a 9,6 Kbps. Y serán los LEOs de banda ancha los que proporcionarán datos hasta 155 Mbps.
3.4. HALE
Las plataformas de gran altitud y resistencia son básicamente aeroplanos alimentados por energía solar o más ligeros que el aire, que se sostienen sobre un punto de la superficie terrestre a unos 21 kilómetros de altura. No se habla mucho de ellos y en la actualidad constituyen fundamentalmente un proyecto de investigación. Un ejemplo de HALE que utiliza globos estacionarios es Skystation.
4. Bandas de frecuencia
El espectro electromagnétido es un problema con el que todos nos enfrentamos. Para empezar, los nombres más comunes para ciertas bandas frecuenciales datan de antes de la Segunda Guerra Mundial. Además el proceso regulatorio de las bandas frecuenciales para uso en Telecomunicaciones no está exento de inconsistencias y vaguedades.
Aunque el IEEE se esfuerza por imponer una convención de nombres estándares fáciles de usar, lo cierto es que la mayoría de las personas del sector se refieren a los segmentos del espectro de radio por una clasificación de bandas basadas en letras que son a menudo imprecisas. En la Segunda Guerra Mundial, los desarrolladores de radares de los Estados Unidos y Gran Bretaña nombraron partes del espectro con letras, tales como la banda L, banda C, Banda Ku o Banda Ka. Las letras fueron escogidas de forma aleatoria, para que el enemigo no pudiera saber sobre lo que estaban hablando. Durante los siguientes años hubieron discrepancias sobre los nombres y sus inconsistencias.
Nombre de la Banda Frecuencial
Rango Frecuencial
HF-band 1.8-30 MHz
VHF-band 50-146 MHz
P-band 0.230-1.000 GHz
UHF-band 0.430-1.300 GHz
L-band 1.530-2.700 GHz
FCC's digital radio 2.310-2.360 GHz
S-band 2.700-3.500 GHz
C-band Canal descendente: 3.700-4.200 GHz
Canal Ascendente: 5.925-6.425 GHz
X-band Canal descendente: 7.250-7.745 GHz
Canal Ascendente: 7.900-8.395 GHz
Ku-band (Europa) Canal descendente: FSS: 10.700-11.700 GHz
DBS: 11.700-12.500 GHz
Telecom: 12.500-12.750 GHz
Canal Ascendente: FSS and Telecom: 14.000-14.800 GHz;
DBS: 17.300-18.100 GHz
Ku-band (America) Canal descendente: FSS: 11.700-12.200 GHz
DBS: 12.200-12.700 GHz
Canal Ascendente: FSS: 14.000-14.500 GHz
DBS: 17.300-17.800 GHz
Ka-band 18-31 GHz
Los organismos FCC e ITU se encargan de gestionar el espectro.
Las bandas de frecuencia utlizadas comúnmente en las comunicaciones por satélite comerciales son la banda C y la banda Ku.
La banda C se refiere al margen 5,9 – 6,4 GHz para el canal ascendente y 3,7 – 4,2 para el descendente. La banda C proporciona transmisiones de más baja potencia que la Ku pero de más cobertura geográfica, con un plato de la antena receptora más grande . del orden de 3 metros de diámetro -, aunque también con un mayor margen de error de apuntamiento.
La banda Ku utiliza el margen 14-14,5 GHz para al canal ascendente y 11,7 – 12,2 GHz para el descendente. Esta banda proporciona más potencia que la C y, en consecuencia, el plato de la antena receptora puede ser más pequeño, del orden de 1,22 metros de diámetro, pero la cobertura es menor.
La elección entre una u otra banda viene dada en función del análisis del propósito final de la transmisión y en el tipo de mercado al que se desea llegar. En este sentido, la banda C está más orientada a los usuarios de los servicios residenciales, para llegar a antenas domésticas. Esta banda es vulnerable a las interferencias terrestres, especialmente en áreas urbanas.
Cuando las zonas donde se va a recibir las señales están controladas por una determinada entidad, como es el caso de una red corporativa, se utiliza normalmente la banda Ku; debido a su elevada potencia puede utliizar antes más pequeñas, más baratas y más fáciles de instalar, lo que hace que esta banda sea especialmente utilizada en el sector empresarial. Además, a la banda Ku, no le afectan las interferencias terrestres, pero sí las turbaciones metereológicas (lluvia, por ej.), que producen distorsiones y ruido en la transmisión. Esto se puede obviar mediante la utilización de antenas más grandes o aumentando la potencia, soluciones no válidas.
Existe actualmente una banda de frecuencias emergente en el sector civil que proviene del ámbito militar. Se trata de la banda Ka, que opera entre 18 y 31 GHz, con la que se espera paliar la creciente saturación de las bandas C y Ku. Cabe citar finalmente en este contexto de las bandas de frecuencia la banda EHF (Extremely High Frequency), en el margen 20-100 GHz dedicada al sector de defensa aunque son susceptibles del uso civil.
4.1. ACTS entra en acción. El gran interés por los sistemas de banda ancha.
Durante años se han utilizado sistemas de terminales de muy pequeña apertura (VSAT) para que las empresas alquilaran un cierto ancho de banda durante un cierto tiempo.
Estos sistemas utilizan las bandas C y Ku, y están pensados para comunicaciones precedibles, pero no para la interactividad o lo que se ha llamado comunicaciones "a cualquier hora, en cualquier lugar". La necesidad de mayores anchos de banda dirige los esfuerzos de los estudios hacia bandas de frecuencia mayores.
El gran crecimiento por el interés de la banda Ka proviene de un estudio realizado por la NASA lanzado en Septiembre de 1993 y denominado ACTS (Advanced Comunitacion Technology Satellite), determinando las necesidades para que los satélites puedieran trabajar en esta banda frecuencial. ACTS probó que era posible crear un sistema totalmente digital basado en la banda Ka que podría soportar la atenuación por la lluvia (la longitud de onda es tan pequeña en la banda Ka que la lluvia interfiere con las ondas, produciéndose desvanecimiento o perdida de potencia). ACTS es un sistema basado en TDMA que utiliza técnicas de los satélites comerciales, incluyendo "spot-beam (multibeam)", "on-board storage and processing" y "All-digital transmission".
Spot-beam. Esta tecnología permite a un sistema de antenas subdividir la gran zona de cobertura de su haz (huella o footprint) en muchos sub-haces o spot beams. Pudiendo así enfocar sus sub-haces en áreas concretas. Esta subdivisión permite un algo grado de reuso de frecuencias. Mejor que expandir todas las frecuencias sobre el haz completo, se expanden subconjuntos o subrangos de frecuencias sobre haces menores o spot beams. Y lo más importante, la reutilización de estos subrangos se realiza en haces no adyacentes.
On-board Storage and processing. La mayoría de los satélites son transparentes, una señal llega al satélite e inmediatamente vuelve a la Tierra. La técnica de Procesado y almacenamiento en el satélite, permite la captura de información ("catching") hasta que un haz apunte al destino, permitiendo también la conmutación intersatélites.
All-digital transmisión. Para evitar el desvanecimiento por la lluvia, las señales necesitan ser digitalizadas e incorporar códigos detectores de error. ACTS utiliza el mismo sistema TDMA utilizado en los sistemas terrestres celulares.
Todas estas técnicas permiten comunicaciones de gran ancho de banda, por ejemplo, el presidente de ACTS aseguró que se podía conseguir hasta tres canales de 622 Mbps o incluso más.
El sistema ACTS estaba basado inicialmente en un sistema Geoestacionario (GEO), lo que sirvió también para determinar o corroborar los problemas de esa órbita.
5. ¿Cómo afecta la latencia a los protocolos TCP/IP?
Todos los proveedores de servicios vía satélite enfocan su interés hacia los ‘mercados calientes’ como el acceso a Internet. Los proveedores dicen "Internet requiere un gran ancho de banda rápidamente. Los Satélites pueden ofrecer este ancho de banda para cubrir las grandes áreas."
Pero existen como mínimo 3 problemas asociados a las comunicaciones vía satélite en sistemas tradicionales GEO:
El retardo de las transmisiones de los satélites puede inutilizar las transmisiones TCP/IP. Este protocolo requiere un rápido ‘acknowledge’ que informa que el paquete ha sido recibido correctamente. Los servicios GEO, sin embargo, añaden un retardo de cómo mínimo 0,5 segundos (el tiempo que tarda la señal en viajar hasta el satélite y volver a la Tierra). Y este retardo puede ser mayor debido a las latencias introducidas por los transmisores/receptores. TCP, protocolo de transporte de los terminales conectados a Internet, emplea una ventana de transmisión de paquetes transmitidos, que no actualiza hasta que no ha recibido la confirmación de todos los paquetes que hay en ella. TCP/IP fue diseñada para funcionar aceptablemente bien en redes terrestres, con un retardo bajo. Los problemas surgen cuando se emplea en redes con elevado retardo, como los enlaces geoestacionarios.
La ventana de transmisión suele ser de tamaño no muy elevado, ya que el mecanismo de retransmisión de TCP es del tipo Go-Back-N, pero en un enlace con un gran retardo, sólo el número de bits de la ventana pueden estar en tránsito y en espera de reconocimiento en cada momento. El tamaño de la ventana de transmisión en la mayoría de las implementaciones del protocolo TCP/IP actúa como un cuello de botella en las comunicaciones de alta latencia.
El tamaño de la ventana representa la cantidad de información que se almacena en caso de que ocurra un error en la transmisión. Por ejemplo, el buffer por defecto en las implementaciones de TCP/IP por parte de Windows 95 y Windows NT es de 64 Kilobytes. Esto significa que en cualquier momento dado, sólo 64 Kilobytes pueden estarse transmitiendo y esperando los acknowledgment. No importa cuantos bits tenga teóricamente un enlace GEO, si tarda por lo menos medio segundo para transmitir acknowledgment de 64 Kbps. Por lo tanto, la máxima velocidad real es de 64 Kilobytes por medio segundo, o 128 Kbps. Por tanto, no importa cuántos bits pueda transmitir el canal teóricamente, porque se tarda como mínimo medio segundo en recibir el reconocimiento de los bits de la ventana, sin el cual no se puede comenzar a transmitir los bits siguientes, con lo que tenemos impuesto un throughput bastante limitado, y además en caso de error, las prestaciones bajan mucho más que en un enlace de bajo retardo. Otros inconvenientes adicionales se observan cuando se estudia el comportamiento de una aplicación de red soportada por TCP/IP, concretamente la WWW.
Para cada parte de una página Web (cada dibujo, el texto, los sonidos, etc..), se establece una transacción TCP distinta, lo cual requiere al menos dos tiempos de retardo para establecer la conexión. Además se puede dar el caso de que el tiempo de espera de recepción del acknowledge sea inferior a 0,5s por lo que comienza a retransmitir el paquete ya que asume que se ha perdido. Existen varias recomendaciones para resolver este problema, como por ejemplo, RFC 1323, que permite ventanas mayores, pero causa problemas de asignación de memoria y requiere la modificación del protocolo en todos los usuarios que intervengan en la comunicación, lo cual crea incompatibilidades con los sistemas de uso cotidiano.
TCP incluye dos mecanismos esenciales de control de congestión llamados "slow start" y "congestion avoidance". Estos significan que todas las conexiones de Internet (como ver una página web o enviar un e-mail) comienzan con un bajo ancho de banda y entonces van aumentando hasta la mayor velocidad si no se encuentra congestión en el enlace.
El problema es que cada ciclo de incremento de velocidad, requiere una comunicación completa (petición) entre el receptor y el emisor, y para conseguir el máximo ancho de banda de una conexión pueden necesitarse docenas de comunicaciones.
Cuando una de estas peticiones tarda 500 ms o más, como es el caso de GEO, la comunicación a menudo finaliza la conexión antes de haya podido llegar a su máximo ancho de banda. Por ejemplo, para conseguir una conexión T-1 se necesitan hasta 200 peticiones, lo que se consigue cuando ya se ha acabado la transmisión, por lo que funciona a una velocidad sub-óptima.
Una de las tendencias de las redes es el desarrollo de la capacidad de alterar dinámicamente sus características según el tráfico y las aplicaciones demandadas, por ejemplo, el uso de las pausas entre frases en conversaciones telefónicas en Internet, para servicios ABR (Avaliable Bit Rate ó Tasa de Bits Residual), como e-mail. Pero esta multiplexación estadística (permitiendo a varios usuarios compartir la red) sólo es posible si ambos terminales transmisores pueden negociar dinámicamente las demandas de ancho de banda en la red. Es precisamente éste proceso de negociación el que se ve afectado por los retardos elevados.
Las soluciones actuales para soportar comunicaciones TCP sobre GEO se basan en engañar al sistema. Esencialmente, el router en la compañía engaña al servidor Web al que está conectado, haciéndole pensar que los paquetes que ha enviado han sido ‘acknowledged’ por el usuario remoto. Mientras, el router simplemente envía las páginas Web a través del enlace vía satélite al lugar remoto. Este esquema fundamentalmente altera la semántica de las comunicaciones TCP, introduciendo la posibilidad de corrupción en los datos. Además, existen incompatibilidades con la seguridad en los protocolos IP que no permitirán ser engañados. Desafortunadamente este engaño tampoco es útil con aplicaciones interactivas en tiempo real.
5.1. La solución: Constelaciones LEO
La solución a todos estos problemas es disminuir el retardo en la comunicación, de esa forma conseguiremos compatibilidad con las redes de fibra óptica, que se caracterizan por: canales de banda ancha, bajos ratios de errores y bajo retardo.
Los nuevos sistemas de banda ancha vía satélite serán redes de conmutación de paquetes en los que voz, video y datos serán transmitidos digitalmente. Para conseguir gran ancho de banda se usará la banda Ka (20-30 GHz). Para disminuir drásticamente el retardo se usarán órbitas terrestres bajas LEO que, combinándolo con un mínimo ángulo de elevación – para evitar los problemas de interferencias y atenuación asociados con la banda Ka- y una constelación suficiente de satélites para cubrir la Tierra, proporcionarán un retardo máximo de 50 ms. Con todos estos elementos las redes de banda ancha estarán a nuestro alcance vía satélite, dentro de estos proyectos cabe desacatar Teledesic y Celestri que, entre otros, se describirán en siguientes apartados.
6. Componentes y funciones de un Satélite
Los componentes fundamentales son los panales solares, que absorben la energía del sol, y el payload o carga útil.
El transpondedor. El núcleo del satélite es el transpondedor o unidad de recepción-transmisión que consiste en un conjunto de circuitos encargados de recibir las señales que provienen de la Tierra, las amplifican para compensar las perdidas sufridas durante la transmisión, cambian la frecuencia mediante un circuito downconverter y las vuelven a amplificar para proporcionar la potencia necesaria para llegar a la estación terrena dentro de unos límites de atenuación tolerables.
La amplificación de la señal se realiza mediante TWTA (Travelling Wave Tube Amplifiers), unos amplificadores basados en tubos de vacío que proporcionan las grandes potencias necesarias en este conexto y que todavía no pueden conseguirse con sus homólogos SSPA (Solid State Power Amplifier). Los TWTA presentan, además, mejores características en términos de linealidad y fiabilidad.
Los avances en MMIC (Monolithic Microwave Integrated Circuits), circuitos integrados de microondas con importantes prestaciones en términos de miniaturización y eficacia del funcionamiento, juegan un papel crucial en el desarrollo tecnológico del transpondedor. Gracias a ellos, se consiguen importantes disminuciones en peso y tamaño, lo cual constituye un elemento fundamental para la generación de constelaciones de satélites.
La unidad de potencia. La unidad de potencia proporciona la energía necesaria para el funcionamiento del satélite. Esta energía se obtiene de los paneles solares, que convierten la energía solar en energía eléctrica. Los paneles solares están formados por agrupaciones de células basadas, en la actualidad, en Arseniuro de Galio (AsGa), un semiconductor avanzado de alta eficiencia, tanto desde el punto de vista óptico como de microondas/milimétricas.
La unidad de antenas. Como en cualquier enlace radio, donde en cada extremo existe una antena, en la plataforma existe una unidad de antenas para recibir la señal enviada desde la Tierra por el enlace ascendente y retransmitirla otra vez desde el satélite hacia la Tierra (por el enlace descendente). Básicamente, la misión de una antena genérica consiste en transferir la corriente variable de un circuito eléctrico en ondas electromagnéticas, concretamente en ondas en el margen de frecuencias de las microondas si la antena es de microondas.
Este es el caso de la antena cuando actúa como emisor; cuando se produce el proceso inverso (capta las ondas electromagnéticas del espacio) se dice que actúa como receptor. La unidad de antenas forma haces que cubren las áreas de la Tierra a las que se pretende dar servicio. Los haces o spot beams constituyen el resultado de concentrar la potencia radiada efectiva de que se dispone procedente del satélite hacia la Tierra.
En los satélites de comunicaciones los tipos genéricos de antenas normalmente utilizados son la antena reflectora y la phased array. La antena reflectora parabólica constituye el elemento tradicionalmente usado en los satélites de comunicaciones, por lo que se ha llegado a un buen nivel de madurez en su diseño; además, no es compleja desde un punto de vista estructural y tiene poco peso. Sin embargo, los nuevos desarrollos en materia de antenas se orientan hacia los phased array integrados activos, un tipo avanzado de antena utilizado en los satélites LEO que permite aumentar considerablemente la fiabilidad, prestaciones y la eficacia en lo que respecta a la potencia global.
En términos muy generales, un phased array es un conjunto de antenas individuales internconectadas, de manera que actúan como una antena grande. La forma es normalmente la de una superficie plana rectangular, con posibilidades de adaptación a superficies especiales como, por ejemplo, el fuselaje de un avión. La tecnología subyacente a estas antenas se basa en MMIC.
7. Por qué usar servicios vía satélite
El mercado potencial de usuarios de servicios vía satélite es universal. Podríamos realizar una división en dos grandes grupos: usuarios finales y empresas. Para los usuarios finales los servicios más atractivos son todos aquellos relacionados con el ocio y el entretenimiento, así como el acceso a Internet y a formación a distancia. El teletrabajo también será un factor muy importante.
En cuanto a las empresas, lo que necesitan saber los administradores de red y comunicaciones es por qué necesitan utilizar satélites. A menudo es la única forma de acceder a localizaciones remotas. Terrenos montañosos en continentes como Sud América impiden infraestructuras de fibra debido a su alto coste no amortizable, siendo los satélites la solución óptima. También podemos extender este escenario a las comunicaciones entre ciudades o pueblos subdesarrollados donde las infraestructuras son pobres. Actualmente es la única posibilidad para las industrias marítimas y petrolíferas.
Las compañías también utilizan los satélites para reforzar sus redes terrestres. Por ejemplo, los servicios financieros de American International Group (Nueva York) recientemente han reemplazado dos líneas T1 desde U.S. hasta Japón con líneas RDSI y una comunicación vía satélite como back up, ahorrándose hasta $600.000 al año. Cuando la línea RDSI falla por cualquier razón no controlable, el servicio vía satélite continúa dando servicio.
8. Proyectos en Marcha
Existe una infinidad de proyectos de comunicaciones globales vía satélite. Algunos se centrarán en zonas concretas de gran volumen de negocio y otros pretenden dar un servicio global. Algunos de estos proyectos se comentan a continuación.
Inmarsat. Inmarsat no ha resultado ajeno a estos movimientos. Tras un acuerdo inicial con Motorola para formar una alianza estratégica a fin de entrar en el mercado de las comunicaciones móviles globales por satélite, problemas relativos a las obligaciones previamente contraídas por Inmarsat respecto del servicio al sector marítimo, el compromiso no llegó a materializarse.
Motorola, aprovechando su experiencia en telefonía celular terrestre, lanzó su propio sistema, Iridium, un proyecto que en principio constaba de 777 satélites y que posteriormente se redujeron a 66 por problemas operativos. Inmarsat, por su parte, que ha de afrontar una inminente privatización, ha lanzado ICO Global Communications, empresa filial dedicada a sistemas de telefonía móvil personal basados en satélites MEO, mientras continúa dando el servicio a barcos y aviones para el que fue creado.
Iridium. Los 66 satélites de Iridium están situados en 6 órbitas a 700 kilómetros de altura; en cada órbita hay 11 satélites. Cada uno de estos satélites, desarrollados por la División de Comunicaciones por Satélite de Motorola (SATCOM), pesa aproximadamente 689 kilogramos y cuenta con tres antenas orientadas hacia la Tierra de tipo phased array en la banda L (1,6 GHz), que constituye el legado del programa de defensa SBR. Estas antenas suponen aproximadamente 100 módulos MMIC de transmisión y recepción y elementos radiantes.
Iridium utiliza una filosofía basada en las comunicaciones terrestres: cada satélite proyecta 48 haces sobre la Tierra creando células. Cuando el satélite se mueve, a 24.000 km/hora, también se mueve la célula, originando así un modelo celular dinámico.
La constelación está diseñada para proporcionar una red de comunicación personal que permita la transmisión de voz, fax o mensajes (paging) con cobertura global utilizando pequeños terminales telefónicos.
El modo de funcionamiento es el siguiente: mediante el teléfono, el usuario establece una comunicación directa con uno de los satélites, la señal va pasando de un satélite a otro hasta que llega a uno desde el que se "ve" al usuario que debe recibir la llamada; entonces la señal se retransmite por el enlace descendente hacia el usuario (provisto también con un terminal Iridium) que debe recibir la llamada o bien a un gateway que encamina la llamada a un teléfono convencional mediante las líneas terrestres convencionales.
Los satélites de Iridium utilizan on-board processing para encaminar las señales a una de las células, al gateway o a otro satélite.
El proyecto Iridium, que cuenta con un presupuesto de 3.500 millones de dólares, prevé haber conseguido el lanzamiento de todos los satélites a finales de 1998. Los lanzamientos se efectúan en colaboración con McDonell Douglas, China Great Wall Industry y el Centro Especial de Investigación y Producción Estatal Khrunichev de la Federación Rusa.
Globalstar. Globalstar es una constelación de 48 satélites situados en 8 órbitas inclinadas 52 grados hacia el Ecuador que utilizan del orden de 7.300 módulos MMIC y elementos radiantes. Cada satélite, que pesa 450 Kg, tiene 16 spot beams.
Esta constelación es transparente, en el sentido de que el satélite actúa sólo como transpondedor sin ningún valor añadido, es decir, se comporta únicamente como un repetidor espacial, lo que disminuye su complejidad y, en consecuencia, sus costes.
Las empresas implicadas en Globalstar forman un consorcio liderado por Qualcom y el fabricante de satélites Loral, ambas de Estados Unidos. Otras empresas participantes son Alenia Apazio, Air Touch, US West, Hyundai, Vodafone, Dacom, Daimler Benz, Elsag Bailey, Space Systems, France Telecom y Alcatel. El presupuesto se sitúa en torno a los 1.900 millones de dólares.
Odyssey. Odyssey es una constelación de 12 satélites MEO situados en dos órbitas inclinadas 55 grados propuesta por TRW, firma estadounidense del sector espacial y electrónico, y por empresas como Nortel, Nortel Matra, Spar Aerospace y NC, con un coste previsto en torno a los 1.800 millones de dólares.
Skybridge. Promovida principalmente por Alcatel, es una constelación de 64 satélites LEO con un presupuesto aproximado de 3.500 millones de dólares. Las previsiones de configuración se sitúan en el año 2001.
Teledesic. Constituye el proyecto más avanzado y el de mayores dimensiones en el contexto del estado actual de las constelaciones y, en consecuencia, es uno de los más controvertidos. Ideado por Craig McCaw, de la antigua Mc Caw Cellular Communications, financiado por Bill Gates, presidente de Microsoft, y apoyado por Boeing, que se encarga de fabricar y lanzar la constelación, Teledesic fue diseñado originalmente para utilizar 840 satélites LEO que funcionarán en la banda Ka y están situados en 21 órbitas a 700 kilómetros de la Tierra, aunque posteriormente este número se redimensionó a 288.
Cada satélite controlará 576 células de 53 kilómetros cuadrados con capacidad para gestionar 1.400 canales de voz simultáneos de 16 Kbps, 15 canales T1 a 1.544 Mbps o cualquier combinación del mismo ancho de banda acumulativo. La constelación completa puede llegar a suponer 40 millones de módulos transmisión/recepción MMIC y elementos radiantes, 1.180.000 antenas phased array y 1.200 baterías solares para generar cerca de 10 Mw de potencia.
Teledesic ha sido comparado con el lanzamiento al espacio de un sistema de ordenadores de paralelismo masivo (una arquitectura mainframe en la que una única aplicación se puede distribuir entre hasta 64 CPU conectadas que operan simultáneamente), debido a los 282.000 mips que se esperan conseguir, así como al billón de bytes de memoria RAM.
Está previsto que estos satélites que operan en modo de transmisión ATM estén en órbita en su totalidad en el año 2000. Teledesic se dirige a un mercado global de aproximadamente 125 millones de PC, que crece a un ritmo del 20 por ciento anual. Un de sus objetivos es crear una red Internet móvil global, llamada Internet-in-the-Sky, a un mismo y único precio en todo el mundo.
Probablemente sea esta ambicioso meta lo que despierta las crecientes controversias. Los propios integrantes de Teledesic definen a Internet-in-the-Sky como una tecnología intrínsecamente igualitaria, ya que posibilitará el acceso universal a Internet y a la sociedad de la información en igualdad de condiciones para todo el mundo.
Lo que sí es cierto, independientemente de la definición de objetivos y de las controversias que puedan surgir en lo que se refiere a posibilidades o planteamientos, es, en lo que ya se conoce como la guerra de Internet móvil, que la realidad de poder ofrecer los servicios Internet y multimedia de forma global y con unos requisitos mínimos de calidad es una función directa de la superioridad tecnológica del proyecto Teledesic. No obstante, se enfrenta a unos riesgos reales que surgen de la falta de precedentes en este tipo de proyectos.
Los 288 satélites operativos estarán divididos en 12 planos orbitales (24 en cada uno). Para lograr un uso eficiente del espectro de radiofrecuencias, se atribuirán las frecuencias de manera dinámica, volviendo a utilizarlas muchas veces dentro de la zona de un haz de cada satélite.
Dentro de cualquier área circular de 100 Km de radio, la red de Teledesic podrá soportar más de 50 Mbps de datos hacia y desde los terminales de los usuarios. La red soporta el ancho de banda bajo demanda, lo que permitirá a los usuarios pagar exclusivamente por la capacidad que en realidad usan, logrando al mismo tiempo que la red pueda soportar una cantidad de usuarios mucho mayor. Teledesic operará en una porción de la banda Ka de alta frecuencia: de 28,8 a 29,1 GHz en el enlace ascendente y de 18,8 a 19,3 GHz en el descendente.
La mayoría de los usuarios contará con conexiones bidireccionales que proporcionan un máximo de 64 Mbps en el enlace descendente y un máximo de 2 Mbps en el enlace ascendente. Los terminales de banda ancha soportarán 64 Mbps bidireccionales.
Celestri. Celestri LEO System es un sistema global de satélites no estacionarios (NGSO), que ofrece un gran abanico de servicios de comunicaciones de banda ancha en tiempo real dentro del marco de servicios denominados FSS (Fixed-Satellite Services). Celestri LEO System esencialmente completa la arquitectura Celestri de Motorola para comunicaciones de banda ancha vía satélite. Los otros ejes de esta arquitectura son los sistemas Millennium y M-Star.
El sistema Celestri incluye el Celestri Multimedia LEO System y el Celestri GEO System que se integran para proporcionar servicios de alta velocidad entre punto-a-punto, punto-a-multipunto y punto-a-difusión a todo el mundo.
El sistema Celestri LEO es una constelación de 63 satélites en la órbita baja (1400 Km de la Tierra), operando en la banda Ka, concretamente en las bandas 18,8-19,3 GHz y 19,7-20,2 GHz (espacio-a-Tierra) y 28,6-29,1 GHz y 29,5-30,0 GHz (Tierra-a-espacio). El sistema LEO esta diseñado para proporcionar 80 Gbps de ancho de banda útil a la Tierra. Los satélites en la constelación forman una red conmutada inteligente, interconectada a 4 Gbps de velocidad en enlaces intersatélites mediante laser para conseguir una robustez excelente.
Este sistema proveerá principalmente comunicaciones globales en tiempo real punto-a-punto. El Sistema Celestri GEO consiste en 9 satélites en la órbita geoestacionaria proporcionando cobertura a las grandes áreas pobladas de la Tierra. Cada uno de estos satélites proporcionan 84 haces o spot beams en cada región de cobertura con una capacidad máxima de 2,8 Gbps. Este sistema está pensado para servicios punto-a-multipunto poco sensibles al retardo, en el hemisferio Oeste.
También está prevista la incorporación del sistema M-Star en el sistema Celestri, proporcionando comunicaciones de banda ancha en la zona de 40-50 GHz. El sistema M-Star tendrá funciones de backbone. La combinación de los tres sistemas permite un servicio completo de aplicaciones de banda ancha tales como multimedia y aplicaciones de ancho de banda bajo demanda, a usuarios, pequeñas empresas, multinacionales y proveedores de servicios de Telecomunicaciones en todo el mundo.
El sistema Celestri LEO ofrecerá dos categorías de servicios. Primero, a través de proveedores de servicio, usuarios finales (no dedicados a negocios) usarán el sistema para acceder y conseguir contenidos en tiempo real. Las aplicaciones incluirán acceso a Internet, videoconferencia, transacciones financieras, entretenimiento, enseñanza a distancia y telemedicina. Esta clase de servicio proveerá acceso a la red con ancho de banda bajo demanda con velocidades hasta 10 Mbps. La segunda categoría permitirá a las compañías multinacionales y a las portadoras terrestres agregar señales de voz y datos.
La arquitectura Celestri permitirá el uso de terminales terrestres relativamente pequeñas, de baja potencia y bajo coste. También ofrecerá comunicaciones con retardos equivalentes a las comunicaciones terrestres para servicios globales en tiempo real.
Cada satélite contiene todo el hardware necesario para enrutar el tráfico de las comunicaciones a través de la red, incluyendo conexiones Tierra-a-espacio, espacio-a-Tierra y espacio-a-espacio. Con esta arquitectura, una señal recibida por un satélite puede ser retransmitida directamente hacia la tierra en el mismo o en un haz diferente, o retransmitida mediante el enlace óptico intersatélite a otros satélites desde los cuales se transmitirá hacia la tierra. Esta arquitectura permite interconexiones globales para la provisión de multimedia en tiempo real, datos, video y voz.
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Red Sísmica Nacional
Búsqueda y selección de emplazamientos
Análisis de Ruido
Elementos de las estaciones digitales
Características generales de una estación sísmica de banda ancha
Respuesta instrumental de las estaciones digitales
Características de la Nueva Red Sísmica Digital Española
El Instituto Geográfico Nacional (IGN) dispone de una red sísmica distribuida en todo el territorio español, la Red Sísmica Nacional (RSN), que cuenta actualmente con 42 estaciones, 35 de ellas conectadas en tiempo real (con líneas telefónicas dedicadas) con el Centro de Recepción de Datos Sísmicos ubicado en Madrid.
Para la actualización de las instalaciones sísmicas, el IGN ha puesto en marcha el proyecto RESIDE que contempla la modernización de la RSN; dicho proyecto pretende la superación de una serie de deficiencias de la actual red, que provienen fundamentalmente del tipo de sensores usados (de corto período y una componente), de la antigüedad de la mayoría de las instalaciones (ya que esta red se inició en 1980) y del alto nivel ruido de fondo de los emplazamientos de las estaciones (debido a la ubicación de construcciones en zonas cercanas).
Las razones y objetivos fundamentales de la actualización de la Red Sísmica Nacional son los siguientes:
Conseguir detectar sin distorsión los movimientos sísmicos de magnitud media y alta.
Obtener datos digitales de alta resolución mediante estaciones sísmicas digitales, de tres componentes, de gran ancho de banda frecuencial y de gran rango dinámico.
Aumentar la cobertura de la red sísmica y uniformizar la distribución espacial de estaciones.
Reducir las condiciones de alto nivel de ruido presentes en las anteriores estaciones.
Minimizar los fallos en la detección, caracterización y localización automática de eventos sísmicos que permitan una información rápida y organizada automáticamente.
Aumentar la precisión de los parámetros espaciales y energéticos calculados.
Mejorar la calidad de la transmisión de las señales sísmicas utilizando enlaces digitales (tanto vía satélite como telefónica).
Robustecer la red tanto en su topología, en su sistema de transmisión de señales, en el proceso de evaluación automática de parámetros y de información rápida.
Ampliar la capacidad de vigilancia sísmica de la red, y su fiabilidad, que permita realizar una notificación rápida de los parámetros del terremoto (y del movimiento del suelo) y que haga de la red un instrumento eficaz en la mitigación de riesgos sísmicos.
Mejorar el Banco de Datos Sísmicos existentes en el IGN y dar un servicio de formas de onda y datos sísmicos de calidad a los usuarios técnicos y científicos que permita la investigación básica y la aplicada y el desarrollo de estrategias futuras de prevención sísmica.
La nueva Red Sísmica Digital Española (RSDE) se ha diseñado para cumplir satisfactoriamente los objetivos mencionados, mejorando la detección, identificación y evaluación en tiempo real de los terremotos que ocurran en el territorio nacional y áreas adyacentes. Ha de cumplir por tanto los cometidos de red de vigilancia sísmica y de red de estudios sísmicos.
La estrategia seguida en esta modernización ha sido aprovechar los recientes avances tecnológicos en sensores sísmicos (utilizando sensores de banda ancha), en sistemas de adquisición de datos, en comunicaciones digitales (sobre todo las últimas innovaciones de transmisión vía satélite) y en el hardware y software informáticos; todo ello supone una substancial mejora de los datos y permite avanzar en la información rápida y fiable de los fenómenos sísmicos.
El proyecto RESIDE contempla el desarrollo gradual de la nueva red digital (llevando a un cambio paulatino de las estaciones de la red actual), ha hecho compatible la estructura de la nueva red con la de las redes locales (pertenecientes a otras instituciones) y ha diseñado una topología de red con estaciones de banda ancha equiespaciadas.
La nueva red tiene previsto cubrir todo el territorio español con 64 estaciones sísmicas digitales de tres componentes y será la primera red sísmica europea de banda ancha que use masivamente una conexión en tiempo real vía satélite.
La red sísmica básica tendrá 54 estaciones de banda ancha (BB), 44 estaciones conectadas en tiempo real (32 vía satélite y 12 vía telefónica) y 10 conectables por interrogación vía telefónica. La distancia entre estas estaciones es de unos 100 km en las zonas sísmicamente activas (Sur, Levante, Pirineos, Baleares, Galicia y Canarias) y de 150 km en el resto. 9 de las estaciones conectadas vía satélite estarán ubicadas en las islas de los archipiélagos canario y balear.
La red sísmica complementaria constará inicialmente de unas 10 estaciones de corto período enlazables por interrogación vía teléfono, algunas estaciones de la red sísmica actual serán usadas para este fin, para densificar así las zonas sísmicamente más activas (con una distancia de unos 60 km entre estaciones). Además se dispondrá de dos redes sísmicas portátiles, de 5 estaciones de corto período cada una, para desplegar como redes temporales y hacer el seguimiento de crisis sísmicas.
La selección de los emplazamientos de las estaciones sísmicas tiene una gran influencia en la calidad de los datos sísmicos. Unos buenos emplazamientos influyen decisivamente en la precisión de la red, optimizan el número de sitios, exigen un mantenimiento menor y le dan a la red una fiabilidad mayor.
Las estaciones se han situado en lugares recónditos para minimizar las condiciones de ruido ambiental (viento, cursos de agua, topografías desfavorables, cambios térmicos, condiciones atmosféricas, etc.) y lejos (distancias > 1.5 km) de núcleos urbanos y de fuentes de ruido cultural (tráfico, maquinaria, actividades agrícolas e industriales, tendidos eléctricos, etc.) y las que genera la propia instalación (por las antenas, placas solares, vallado, etc.).
El despliegue de estaciones sísmicas de banda ancha en lugares de bajo ruido de fondo exigen la verificación instrumental de la influencia de factores, tanto naturales como artificiales, en las condiciones del movimiento del terreno en los lugares donde se han de instalar, definitivamente, las estaciones de la nueva Red. Por esta razón, se está procediendo a un análisis previo del ruido de fondo (microvibraciones que se transmiten por el suelo) para escoger, en cada zona, el mejor emplazamiento entre diferentes sitios alternativos.
La construcción de la infraestructura de las estaciones influye directamente en la calidad de la señal sísmica ya que deben de minimizarse las influencias: del ruido sísmico e instrumental, de la variación térmica, etc., así como las debidas al mantenimiento de la alimentación con paneles fotovoltaicos y las de seguridad.
Las estaciones se están instalando en zonas profundas de cuevas (o en túneles, galerías o pozos), sobre roca dura, con aislamientos térmico y de humedad y con sistemas de protección ante acciones vandálicas.
Hablemos de los elementos y características generales de cada estación sísmica digital . En cada estación remota de la red se instalan: el sensor sísmico (la mayoría serán estaciones sísmicas digitales de banda ancha y tendrán un ancho de banda de 0.01 a 50 Hz, lo que es equivalente a poner una serie de sismómetros), el sistema de adquisición de datos (SAD), la unidad de gestión de comunicaciones, el sistema de transmisión-recepción (conectado a una antena satélite o al teléfono) y el sistema de alimentación compuesto por paneles fotovoltaicos (salvo en aquellos casos especiales en que se dispone de energía eléctrica) y por baterías.
El SAD contiene un convertidor analógico/digital de 24 bits (con sobremuestreo y procesado digital de señal (DSP)), la señal se muestrea a 100 m.p.s. en cada canal; incorpora un oscilador interno digitalmente compensado, un sistema de tiempo (oscilador compensado en temperatura) sincronizado en fase con el que se recibe vía GPS, para asegurar una referencia de tiempo universal (UTC). Asimismo dispone de un sistema de almacenamiento de la señal (para hacer frente p.e. a pérdidas de enlace con el satélite) o para facilitar la corrección de errores y el consiguiente reenvío de datos. El módulo de calibración y control de la transmisión asegura la calidad de los datos, vigila el funcionamiento interno de la estación y la necesidad de correcciones o de mantenimiento.
Para conseguir una mayor robustez del sistema de transmisión, éste se hace de dos formas: una vía satélite y otra vía telefónica. De este modo ambos sistemas, o cada uno por separado, sirve para el seguimiento en tiempo real de la actividad sísmica.
El sistema de comunicación vía satélite, para 32 estaciones (ampliable), se basa en VSAT (Very Small Aperture Terminal) como plataforma de campo y en una estación HUB situada en el Centro de Recepción de Datos Sísmicos, en el Instituto Geográfico Nacional en Madrid. Las estaciones de campo VSAT deben ser de bajo consumo. El sistema utiliza lo más eficientemente posible la portadora para ahorrar ancho de banda en los servicios de satélite (ya que incorpora una solución muy innovadora) y economiza así el coste de los mismos. El envío de los datos se hace en la banda Ku y utiliza el Acceso Múltiple en el Dominio del Tiempo (Time Domain Multiple Access, TDMA) para lograr que las estaciones remotas y el "hub" puedan compartir una sola portadora de RF.
El sistema de comunicación vía teléfono tiene: 12 estaciones BB que transmiten en contínuo, con circuitos punto a punto, y otras 20 estaciones (10 de la red básica y otras tantas de la complementaria) que son interrogadas por el Sistema Automático de Adquisición y Evaluación para transferir así la información de los eventos registrados en ellas.
La estación VSAT de recepción y control actúa como un receptor de datos sísmicos de las estaciones remotas que transmiten por VSAT, controla y gestiona la red sísmica vía satélite, incluyendo la monitorización del sistema de comunicaciones satélite. La estación central consta de una antena, la unidad de recepción/transmisión de RF, un sistema que contiene los moduladores y demoduladores y un equipo de adquisición de datos sísmicos.
Los datos se reciben en forma continua desde las estaciones remotas y por tanto la estación central incluye todos los equipos necesarios: modem, hub, tarjetas de comunicaciones, etc. y además tiene una unidad de almacenamiento masivo que permite el almacenamiento continuo de los datos de toda la red vía satélite al menos durante una semana. El "hub" se conectará directamente a la red de área local LAN y será integrado en el Sistema SAIC.
La estación SAIC de recepción y control actúa como un receptor de datos sísmicos de las estaciones remotas que transmiten por teléfono, controla y gestiona la red sísmica vía teléfono y como estación central tiene características similares a la de VSAT, incorporará también dichos datos y es la responsable de la adquisición y proceso, en tiempo real, de todos los datos sísmicos de la RSDE.
Actualmente están instaladas y transmitiendo 4 estaciones VSAT, 3 situadas en Tarragona, Murcia y Toledo y una para pruebas en Madrid. Se está ultimando otra en Badajoz e iniciando las obras en Tenerife y Alicante, y están previstas en fecha próxima la construcción en A Coruña, Orense y Huesca.
En fecha inminente estarán funcionando las estaciones de banda ancha con conexión telefónica continua de Madrid y Guadalajara y se está preparando la construcción e instalación de las de Valencia, Barcelona y Granada.
Estas mejoras sirven a los criterios de eficacia en la vigilancia sísmica (que implica rapidez, rigor y utilidad) y a dotar a las comunidades técnica y científica de datos básicos de alta calidad para el estudio detallado de la peligrosidad sísmica y para el desarrollo de las actividades investigadoras relacionadas con los fenómenos sísmicos.
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2006-10-16 16:39:11 · answer #5 · answered by fabbie 3 · 0⤊ 6⤋