Satèlit de comunicacions
Els satèlits de comunicacions són un mig per a emetre senyals de radi i televisió des d'unes zones de la Terra fins a unes atres, ya que s'utilisen com a enormes antenes suspeses del cel. Les freqüències que manegen són elevades, en el ranc dels GHz.[1] L'elevada direccionalitat de les antenes utilisades permet «allumenar» zones concretes de la Terra. El primer satèlit de comunicacions, el Telstar 1, es va posar en òrbita el 10 de juliol en 1962,[2] tenint lloc la primera transmissió de televisió via satèlit eixe mateix any.[3] Els satèlits de comunicacions s'utilisen per a aplicacions de televisió, teléfon, ràdio, internet i militar.[4] A partir de l'1 de giner de 2021, hi ha 2224 satèlits de comunicacions en òrbita terrestre.[5] La majoria dels satèlits de comunicacions estan en òrbita geoestacionaria, uns 35 900 km sobre l'equador, de modo que el satèlit sembla estacionario en el mateix punt del cel; per lo tant, les antenes parabòliques de les estacions terrestres poden apuntar permanentment a eixe lloc i no tenen que moure's per a rastrejar el satèlit.
Les ones de radi d'alta freqüència utilisades per als enllaços de telecomunicacions viagen per propagació de llínea visual i, per lo tant, estan obstruïdes per la curva de la Terra. El propòsit dels satèlits de comunicacions és transmetre la senyal al voltant de la curva de la Terra permetent la comunicació entre punts geogràfics molt separats.[6] Els satèlits de comunicacions utilisen una àmplia gama de freqüències de radi i microones. Per a evitar l'interferència de la senyal, les organisacions internacionals tenen regulacions per als rancs de freqüència o «bandes» que certes organisacions poden usar. Esta assignació de bandes minimisa el risc d'interferència de la senyal.[7]
Satèlits geoestacionarios (GEO)
[editar | editar còdic]- Artícul principal → Satèlit geosíncrono.
El periodo orbital dels satèlits depén de la seua distància cap a la Terra. Quant més prop estiga, més curt és el periodo. Els primers satèlits de comunicacions tenien un periodo orbital que no coincidia en el de rotació de la Terra sobre el seu eix, per lo que tenien un moviment aparent en el cel; açò feya difícil l'orientació de les antenes, i quan el satèlit desapareixia en el horisó la comunicació s'interrompia.
Existix una altura per a la qual el periodo orbital del satèlit coincidix exactament en el de rotació de la Terra. Esta altura és de 35 786.04 quilómetros. L'òrbita corresponent es coneix com el «Cinturó de Clarke», ya que va ser el famós escritor de ciència ficció Arthur C. Clarke el primer en sugerir esta idea en l'any 1945.[8] Vists des de la Terra, els satèlits que giren en esta òrbita semblen estar immòvils en el cel, per lo que se'ls crida satèlits geoestacionarios. Açò té dos ventages importants per a les comunicacions: permet l'us d'antenes fixes, puix la seua orientació no canvia i assegura el contacte permanent en el satèlit.
Els satèlits comercials funcionen en tres bandes de freqüències, cridades C, Ku i Ka. La gran majoria d'emissions de televisió per satèlit es realisen en la banda Ku.
| Banda | Freqüència ascendent (GHz) | Freqüència descendent (GHz) | Problemes |
|---|---|---|---|
| C | 5,925 - 6,425 | 3,7 - 4,2 | Interferència Terrestre |
| Ku | 14,0 - 14,5 | 11,7 - 12,2 | Pluja |
| Ka | 27,5 - 30,5 | 17,7 - 21,7 | Pluja |
No és convenient posar molt pròxims en l'òrbita geoestacionaria dos satèlits que funcionen en la mateixa banda de freqüències, ya que poden interferir-se. En la banda C la distància mínima és de dos graus, en la Ku i la Ka, d'un grau. Açò llimita en la pràctica el número total de satèlits que pot haver en tota l'òrbita geoestacionaria, és dir, 180 satèlits en la banda C i 360 en les bandes Ku i Ka. La distribució de bandes i espai en l'òrbita geoestacionaria es realisa per mig d'acorts internacionals.
L'elevada direccionalitat de les altes freqüències fa possible concentrar les emissions per satèlit a regions geogràfiques molt concretes, fins a de uns pocs centenars de quilómetros. Açò permet evitar la recepció en zones no desijades i reduir la potència d'emissió necessària, o be concentrar el fes para aixina aumentar la potència rebuda pel receptor, reduint al mateix temps el tamany de l'antena parabòlica necessària. Per eixemple, el satèlit Astra té una chafada que s'aproxima prou al continent europeu.
En l'actualitat, este tipo de comunicació pot imaginar-se com si tinguérem un enorme repetidor de microones en el cel. Està constituït per un o més dispositius receptor-transmissor, cada u dels quals escolta una part de l'espectre, amplificant la senyal d'entrada i retransmetent a una atra freqüència per a evitar els efectes d'interferència.
Cada una de les bandes utilisades en els satèlits es dividix en canals. Per a cada canal sol haver en el satèlit un repetidor, cridat transponder o transpondedor, que s'ocupa de capturar la senyal ascendent i retransmetre-la de nou cap a la terra en la freqüència que li correspon.
Cada canal pot tindre un ample de banda de 27 a 72 MHz i pot utilisar-se per a enviar senyals analògiques de vídeo i/o àudio, o senyals digitals que puguen correspondre a televisió (normal o en alta definició), ràdio digital (calitat CD), conversacions telefòniques digitalisades, senyes, etc. L'eficiència que s'obté sol ser d'1 bit/s per Hz; aixina, per eixemple, un canal de 50 MHz permetria transmetre un total de 50 Mbit/s d'informació.
Un satèlit típic dividix el seu ample de banda de 500 MHz, en uns dotze receptors-transmissors d'un ample de banda de 36 MHz cada u. Cada parell pot amprar-se per a codificar un fluix d'informació de 500 Mbit/s, 800 canals de veu digitalisada de 64 kbit/s, o be, atres combinacions diferents.
Per a la transmissió de senyes via satèlit s'han creat estacions d'emissió-recepció de baix cost, cridades VSAT (Very Small Aperture Terminal). Una estació VSAT típica té una antena d'un metro de diàmetro i un vat de potència. Normalment, les estacions VSAT no tenen potència suficient per a comunicar-se entre sí a través del satèlit (VSAT - satèlit - VSAT), per lo que se sol utilisar una estació en terra anomenada hub, que actua com a repetidor. D'esta forma, la comunicació ocorre en dos bots terra-aire (VSAT- satèlit - hub - satèlit - VSAT). Un sol hub pot donar servici a múltiples comunicacions VSAT.
En els primers satèlits, la divisió en canals era estàtica, separant l'ample de banda en bandes de freqüències fixes. En l'actualitat el canal se separa en el temps, primer en una estació, després una atra, i aixina successivament. El sistema es denomina multiplexión per divisió en el temps. També tenien un sol fes espacial que cobria totes les estacions terrestres. En els desenrolls experimentats en microelectrónica, un satèlit modern posseïx múltiples antenes i pares receptor-transmissor. Cada fes d'informació provinent del satèlit pot enfocar-se sobre un àrea molt chicoteta, de manera que poden fer-se simultàneament vàries transmissions cap a o des del satèlit. A estes transmissions se'ls crida 'traça d'ones dirigides'.
Les comunicacions via satèlit tenen algunes característiques singulars. En primer lloc està el retardo que introduïx la transmissió de la senyal a tan grans distàncies. En 36 000 km d'altura orbital, la senyal ha de viajar com a mínim 72 000 km, la qual cosa supon un retardo de 240 milisegons, solament en la transmissió; en la pràctica el retardo és de 250 a 300 milisegons segons la posició relativa de l'emissor, el receptor i el satèlit. En una comunicació VSAT-VSAT els temps es dupliquen, per la necessitat de passar pel hub. A títul comparatiu en una comunicació terrestre per fibra òptica, a 10 000 km de distància, el retardo pot supondre 50 milisegons (la velocitat de les ones electromagnètiques en l'aire o en el buit és d'uns 300 000 km/s, mentres que en el vidre o en el coure és d'uns 200 000). En alguns casos estos retardos poden supondre un sério inconvenient, o degradar de forma apreciable el rendiment si el protocol no està preparat per a este tipo de rets.
Sobre els fenomens que dificulten les comunicacions via satèlit, s'han d'incloure també el moviment aparent en huit dels satèlits de l'òrbita geoestacionaria pels balanceos de la Terra en la seua rotació, els eclipses de Sol en els que la Lluna impedix que el satèlit puga carregar les bateries i els trànsits solars, en els que el Sol interferix les comunicacions del satèlit en trobar-se este entre el Sol i la Terra.
Una atra característica singular dels satèlits és que les seues emissions són broadcast de manera natural. Té el mateix cost enviar una senyal a una estació que enviar-la a totes les estacions que es troben dins de la chafada del satèlit. Per a algunes aplicacions açò pot resultar molt interessant, mentres que per a unes atres, a on la seguritat és important, és un inconvenient, ya que totes les transmissions han de ser sifrades. Quan varis ordenadors es comuniquen a través d'un satèlit (com en el cas d'estacions VSAT), els problemes d'utilisació del canal comú de comunicació que es presenten són similars als d'una ret local.
El cost d'una transmissió via satèlit és independent de la distància, sempre que les dos estacions es troben dins de la zona de cobertura del mateix satèlit. Ademés, no hi ha necessitat de fer infraestructures terrestres, i l'equipament necessari és relativament reduït, per lo que són especialment adequats per a enllaçar instalacions provisionals que tinguen una movilitat relativa, o que es troben en zones a on l'infraestructura de comunicacions està poc desenrollada.
Recentment s'han posat en marcha servicis de transmissió de senyes via satèlit, basats en el sistema de transmissió de la televisió digital, la qual cosa permet fer us de components estàndar de baix cost. Ademés de poder utilisar-se de forma full-duplex com qualsevol comunicació convencional via satèlit, és possible realisar una comunicació simple en la que les senyes (via satèlit) solament es transmeten de la ret a l'usuari, pero per al camí de regrés és dir de l'usuari a la ret, est utilisa telefonia (via mòdem o RDSI). D'esta forma la comunicació ret->usuari es realisa a alta velocitat (típicament 400-500 kbit/s), en lo que s'obté una comunicació asimètrica. L'usuari evita aixina instalar el costós equipe transmissor de senyes cap al satèlit. Este servici està operatiu en Europa des de 1997 a través dels satèlits Astra i Eutelsat, i és oferit per alguns proveïdors de servicis d'Internet. L'instalació receptora és de baix cost, existixen targetes per a PC que permeten enchufar directament el cable de l'antena, que pot ser la mateixa antena utilisada per a vore la televisió via satèlit.
Satèlits d'òrbita baixa (LEO)
[editar | editar còdic]Com hem dit, els satèlits en òrbites inferiors a 36 000 km tenen un periodo de rotació inferior al de la Terra, per lo que la seua posició relativa en el cel canvia constantment. La movilitat és tant més ràpida quant menor és la seua òrbita. En 1990 Motorola va posar en marcha un proyecte consistent en posar en òrbita un gran número de satèlits (66 en total). Estos satèlits, coneguts com a satèlits Iridium es colocarien en grups d'onze, en sis òrbites circumpolares (seguint els meridianos) a 750 km d'altura, repartits de forma homogénea, a fi de constituir una cuadrícula que cobrira tota la terra. Cada satèlit tindria el periodo orbital de 90 minuts, per lo que en un punt donat de la terra, el satèlit més pròxim canviaria cada huit minuts.
Cada u dels satèlits emetria varis fas diferents (fins a un màxim de 48), cobrint tota la terra en 1628 fas; cada u d'estos fas constituiria una cela, i el satèlit corresponent serviria per a comunicar als usuaris que es trobaren baix la seua chafada. La comunicació usuari-satèlit es faria en freqüències de banda d'1.6 GHz, que permet l'us de dispositius portàtils. La comunicació entre els satèlits en l'espai exterior es portaria a terme en la banda Ka.
En resum, podem vore este proyecte com una infraestructura GSM que cobrix tota la Terra i està «penjada» del cel.
Vore també
[editar | editar còdic]Referències
[editar | editar còdic]- ↑ Choice Reviews Online.34(07)
- 34–4044-34-4044.ISSN 0009-4978.doi:10.5860/choice.34-4044.Consultat el 2022-12-12.
- ↑ «Telstar». Encyclopedia Astronautica. Consultat el 28 de març de 2017.
- ↑ Williamson, Mark (2006). Spacecraft Technology: The Early Years (en en), Institution of Electrical Engineers, pp. 165. ISBN 0863415539.
- ↑ Erro en la seqüencia d'órdens: no existix el mòdul «Citas».
- ↑ «UCS Satellite Database». Union of Concerned Scientists.
- ↑ «Satellites - Communication Satellites». Satellites.spacesim.org.
- ↑ «Military Satellite Communications Fundamentals &#; The Aerospace Corporation».
- ↑ Journal of Information Processing and Management.50(3)
- 144–154.ISSN 0021-7298.doi:10.1241/johokanri.50.144.Consultat el 2022-12-12.
Referències
[editar | editar còdic]
- Este artícul conté una traducció derivada de «Satélite de comunicaciones» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.