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IT236 – CH 03 Evolución de las Comunicaciones por satélite 2010-3

Evolución de las Comunicaciones por Satélite

Capítulo 3IT236

2010-32

Como nació la idea

• Arthur C. Clarke concibió la aplicación de los satélites de comunicaciones. Su artículo de repetidores en el cielo publicado en la revistaWireless World en 1945 describió una red de tres satélites para cobertura mundial.

• La órbita GEO es llamada la órbita de Clarke, en reconocimiento al Sr. Clarke.

• Tomó algunos años más desarrollar la tecnología, en los años 1960s se lanzó el primer satélite en la órbita geoestacionaria.

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Timeline of critical events in the satellite communications industry.

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Historic photo taken from high in the Eiffel Tower shows the world's original synchronous communications satellite,

which Hughes Aircraft Company demonstrated at the Paris Air Show in 1961

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Evolución de la cobertura satelital

• Servicios Globales:– Early Bird– Intelsat (Panamsat)

– Orion– Eutelsat

• Servicios Regionales– Brasilsat, Nahuelsat, Satmex, etc.

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Satélites en comunicaciones

Telecomunicaciones

Alámbrica Wireless

Terrestre Satélite

Geostaconaria No-Geostacionaria

FSS MSS DBS FSS MSS

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Comparación Satélite-Fibra

Comparación de las características del Satélite y la Fibra

Capacidad Sistemas De cable por

Fibra óptica

Satélite GEO en un

Sistema globalSatélite MEO en un Satélite LEO en una

Constelación

Velocidad de transmisión

10 Gbps -3.2 Terabits/second*

Un satélite1 Gbps -10 Gbps 0.5 Gbps - 5 Gbps .01 Gbps -2Gbps

Calidad de Servicio

10-1110 -12 10-610 -11 10-610 -11 10-21091

Transmisión Latencia de 25 a50 ms 250 ms 100 - 150 ms 25-75 ms

Disponibilidad del Sistema con/sin

Backup

93 a 99.5%99.98% (C -Ku band)

99% (Ka ban d)99.9% (C -Ku band)

99% (Ka band)99.5% (L -C-Ku band)

99% (Ka band))

Capacidad de Radiodifusión

Bajo a nulo Alto Bajo Bajo

Multi-difusiónCapacidad de Bajo Alto Alto Mediano

TrunkingCapacidad de Muy alta Alto Mediano Bajo

Servicios móviles No Mediano a alto Alto Alto

Sistema global

Un satélite Un satélite

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Frecuencias de los satélites• Estos son los rangos de frecuencias usados por los satélites comerciales.

– Banda-L (Servicios satelitales móviles)

• 1.0 – 2.0 GHz

– Banda-S (MSS, DARS – XM, Sirius)• 1.55 – 3.9 GHz

– Banda-C (FSS, VSAT)• 3.7 – 6.2 GHz

– Banda-X (Militares/Satellite Imagery)• 8.0 – 12.0 GHz

– Banda-Ku (FSS, DBS, VSAT)• 11.7–14.5 GHz

– Banda-Ka (FSS “broadband” y enlaces intre-satélite)• 17.7 - 21.2GHz y 27.5 – 31 GHz

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Ocho generaciones de los satélitesINTELSAT

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El satélite Intelsat V.(Fuente: Hughes Aircraft Company.)

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Intelsat VII Pacific Ocean region frequency reuse coverage: cobertura de haces hemisférico, zonal en banda C- beam

(S1 and S2) cobertura en haz pincel en banda Ku. (Fuente:Intelsat.)

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Cobertura del Intelsat VI: haces hemisférico y zonal en banda C y haz pincel (oeste y este) en banda Ku. (Fuente:

Intelsat.)

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Pisada de un satélite doméstico U.S. mostrando su cobertura en banda C

(99°longitud oeste)

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El satélite Hughes HS-333. (Fuente:Cortesía de Hughes Aircraft Company.)

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Anik F2 (Telesat Canada).

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The Palapa A system.

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The ATS-6 satellite in orbit. (Source: NASA.)

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An illustration of the spot beams produced by the ACTS satellite, using fixed and switched Ka-band channels.

(Source: NASA.)

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Servicios Especializados

• DTH– Direct To Home (TV Satelital)

• Servicios móviles– MSS Mobile Satellite Systems

• Servicios de Comunicaciones– Telefonía– Internet– Telemetría y Control Remoto

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Inmarsat 4. (Source: Inmarsat.)

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ICO ATC satellite. (Source: Space Systems/Loral.)

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Expansión en bandas de alta frecuencia: La band-Ka

• La banda Ka promete anchos de banda mucho mayores que las disponibles en las bandas C, X y Ku.

• NTT de Japón, en particular, fue el primero en emplear servicios en la banda Ka usando el satélite CS-1, también conocido como Sakura

• Para el 2004, tres servicios alcanzaron la órbita:– EchoStar Ka, – Spaceway– KaStar (WildBlue).

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• Las organizaciones militares de occidente han desarrollado satélites especializados con servicios en las bandas X y Ka.

• Esto ha tenido el beneficio de emplear espectros que estaban destinados para usos gubernamentales, particularmente en los Estados Unidos, Europa y Rusia.

• Una serie de satélites en banda X desarrollados por el Defense Satellite CommunicationsSystem (DSCS) construidos por TRW en los 1970s seguidos by GE (ahora Lockheed Martin) en los 1980s y 1990s.

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• Boeing produjo una nueva serie de satélites para reemplazar los DSCS y adicionar capacidad de banda Ka al gobierno americano.

• Estos satélites globales de banda ancha SATCOM (WGS), fueron lanzados en 2007 y ofrecen varias capacidades usando “phasedarrays” y tecnología de procesamiento digital.

• También incorporaron el sistema de radiodifusión global (GBS) operafos por la armada americana.

• Otros miembros de la OTAN probablemente empleen esta serie de satélites y otros producidos por los Estados Unidos.

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Wideband Global SATCOM (WGS) construido porBoeing y lanzado en el 2007. (Fuente: Boeing.)

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WildBlue 1. (Cortesia de Space Systems/Loral.)

Expansión a bandas de frecuenciasmás altas: La banda Ka.

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Tecnologías satelitales en el futuro• Los satélites en general están teniendo mayores capacidades, mayor

potencia y antenas mejoradas para promover el reuso de frecuencias y proveer altas capacidades de transmisión.

• Con los haces formados electrónicamente, los patrones de los haces pueden ser re-formados de acuerdo a las necesidades de las diferentes horas del día, o por un cambio en los requerimientos debido a las demandas del mercado.

• Tecnologías futuras incluyen:

• Antenas avanzadas tipo “Phased Array”

• Administración de haces dinámicos• Sistemas de antenas avanzados• Sistemas de energía más eficientes• Turbo-coding• Modems avanzados• Nuevos materiales para antenas de bajo peso (Antenas inflables)

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• Bigger, heavier, GEO satellites with multiple roles

• More direct broadcast TV and Radio satellites

• Expansion into Ka, Q, V bands (20/30, 40/50 GHz)

• Massive growth in data services fueled by Internet

• Mobile services:

– May be broadcast services rather than point to point– Make mobile services a successful business?

Current Trends in Satellite Communications

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• El crecimiento requiere nuevas bandas de frecuencias

• La propagación a través de la lluvia y las nubes se vuelve un problema a medida que la frecuencia de RF aumenta

– Banda-C (6/4 GHz): La lluvia tiene poco impacto 99.99% de disponibilidad es posible

– Banda-Ku (10-12 GHz) Margen del enlace ≥ 3 dB necesitado para una disponibilidad de 99.8%.

– Banda-Ka (20 - 30 GHz) Margen del enlace ≥ 6 dB necesitado para una disponibilidad de 99.6%.

El futuro de las comunicaciones por satélite – 1

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• Antenas de bajo costo tipo “phased array” son requeridas para terminales móviles.

– Los sistemas móviles están limitados por el uso de

antenas omni-direccionales

– Antenas de arreglos de fase con “auto-faseamiento”,

auto-apuntamiento con 6 dB de ganancia pueden

cuadruplicar la capacidad del sistema.

– Antenas direccionales permiten el re-uso de

frecuencias

El futuro de las comunicaciones por satélite – 2

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¿Por qué Ka?

More bits per second = cheaper offering to consumer !

Ethnet is proud to launch new services combining the latest Ka Band technology with Hughes’ market leading hardware, providing a high performance, competitive commercial offering.

Services are launched on Hylas, Europe’s first dedicated, high-throughput Ka-band broadband satellite.

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Service Overview

• Faster speeds than traditional KU-band• Greater download limits

• Competitive Service Plan and CPE Pricing• Focus on countries with high growth

potential

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Precio de los terminales de usuario(CPE)

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Latest KA-band technology from Ethnet

CPE Kit includes one each of:

- HN9200 broadband modem (IDU)1 x Ethernet port, built-in firewall

- 1Watt RF Unit (ODU)- 74cm circular antenna

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Servicios

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Plan de servicioDownload Upload Gbytes

kbps incluidos

Ethnet HOME 1024 128 2

Ethnet PRO 2048 256 4

Ethnet ProPlus 2048 256 6

Ethnet ELITE 3072 384 6

Ethnet ElitePlus 3072 384 12

Ethnet ElitePremium 4096 256 12

Ethnet ULTRA 4096 512 24

Ethnet UltraPlus 6144 1024 36

Ethnet UltraPremium 8192 1024 48

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Footprint

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Green = 74cm antennaYellow = may need 89cm antenna

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How does this benefit you? • As mentioned there are numerous benefits with the new KA-band service plans, namely:•Improved Service to existing customer base•Reduction in current costs•Opportunity to reinvigorate and expand in your local market, with low cost satellite broadband•Opportunity to enter new regions with competitive product•Able to implement a new service with the support of Ethnet as a trusted partner

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Ejemplos de satélites con banda KaSpace Vehicle

• Designed, integrated and tested by Thales Alenia Space• Leverages the Globalstar-2 heritage with redundant satellite / payload

platforms• The unique payload module enables flexibility of beam and modes of

operations• Joint SES / O3b Team to manage procurement

In Orbit

• Initial constellation of 8 satellites• Complete constellation comprised of 20 satellites• Orbital Spacing = 45o

• Orbital Height = ~8000 km / Orbital Inclination < 0.1o

• Ground Period = 360 min / Number of Contacts = 4 per day

Beams

• Ka-band• Optimal coverage between 45o N / S latitudes• 10 beams per region (7 regions) with 70 remote beams per 8 satellite

constellation• 1.2 Gbps per beam (600 Mbps X 2)• 84 Gbps available per 8 satellite constellation• Transponder bandwidth: 216 MHz; 2 x 216 MHz Fwd / Return• Beam coverage: Diameter to 600 km

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The Customer BeamFull Beam and “QuickSTART ” are both “Carrier Class” Services

• 216Mhz/216Mhz Transponder

• <130 ms round trip latency

• 99.5% link availability Example of Full Beam over Johannesburg

• Full beam, with a central hub, connected to multiple terminals within a 240-260 km radius coverage area

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• Banda-Ka con:– Downlink: 17.8 GHz –19.3 GHz

– Uplink: 27.6 GHz – 29.1 GHz

• El vehiculo espacial es diseñado, integrado, y probado por Thales Alenia Space

• Baja latencia (65ms one way ), alta capacidad (1.2 Gbps con alcance global flexible), precio competitivo, de fácil – y rápido – despliegue de infraestructura

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Otro ejemplo de Ka: IPSTAR

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• El servicio empezó en el 2006• Cerca de 200,000 en Q3 de 2009 • Primer satélite híbrido de banda Ku/Ka• Largest Ku-band coverage from a single satellite over

14 countries in Asia-Pacific• Integrated space-ground broadband solution

• World’s heaviest commercial satellite (6.5 tons)

• Largest capacity breakthrough: 45Gbps, equal to 20 satellites or 1,000 transponders

• 100+ spot beams on a single satellite

• Able to serve up to 2 million broadband users, or backhaul for 20-30 million mobile users

• Backhaul for 20-30 million mobile users

10/7/2009

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Muchas gracias por su atenciMuchas gracias por su atenci óónn

UNI FIEE Lima Perú