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INTRODUCCION REDES HFC

Componentes del HeadendRECEPCION SEALES SATELITALES

Parque de Antenas satelitales

Satlite: Es un cuerpo celeste animado de un movimiento de translacin en torno generalmente, de un planeta, existen dos tipos naturales y artificiales.

SATLITES

NATURAL ARTIFICIALES

SATLITE ARTIFICIAL

Es un elemento fsico que esta colocado en rbita por las necesidades que tiene el hombre para recibir y transmitir informacin a cualquier punto de la tierra. La mayora de los satlites de comunicacin son colocados en el cinturn de Clarke, esto significa que se encuentra en el arco Geosincrnico, a una altura sobre el ecuador de 35.00 km.

ORBITA GEOESTACIONARIACINTURON DE CLARKE

El cinturn de Clarke es la zona del espacio, aproximadamente a 36.000 km sobre nivel del mar, en el plano del ecuador donde se puede conseguir rbitas geoestacionarias.

Un satlite denominado "Geoestacionario", gira alrededor de la tierra a la misma velocidad angular que nuestro planeta sobre su eje.

La velocidad de los satlites artificiales es igual a la de la rotacin terrestre y giran sobre su propio eje, por ello, cada satlite aparece inmvil con respecto a la Tierra, permitiendo que las antenas fijas apunten directamente hacia cualquier satlite especfico.Los satlites utilizados para seales de televisin se encuentran situados en rbita geoestacionaria, a 35 786 km sobre el Ecuador terrestre.

Historia

Desde que la Unin Sovitica puso en rbita el ao 1957, el primer satlite, denominado Sputnik 1, se han lanzado miles de estos artefactos para todo tipo de finalidades. Uno de los usos ms tendidos es el de las telecomunicaciones, a partir del cual ha sido posible la difusin de seal de televisin ofreciendo una cobertura prcticamente total para zonas muy amplias de terreno. Con el lanzamiento del primer satlite han ido surgiendo varios acontecimientos importantes desde el punto de la televisin por satlite, como por ejemplo la emisin de la primera seal de televisin, el ao 1962, utilizando el satlite Telstar 1 o el lanzamiento del primer satlite de radiodifusin directa el Ekran, pensado para la recepcin de seal de televisin a casa. El uso de satlites de comunicaciones se ha extendido hasta el punto en que existen en la actualidad ms de 300 satlites de comunicaciones en rbita geoestacionaria, emitiendo seales de televisin en cualquier parte del mundo.

Un satlite de comunicacin a grandes rasgos se puede decir que solo acta como un receptor y transmisor que retransmite una seal en frecuencias diferentes y es recibida a diferentes lugares de la tierra que puede ser utilizada para diversas tecnologas como internet de banda ancha, cable va satlite etc.

TIPOS DE SATLITES Tienen como principal objetivo estudiar la Tierra: superficie, atmsfera y entorno y los dems cuerpos celestes. Estos aparatos permitieron que el conocimiento del Universo sea mucho ms preciso en la actualidad.SatlitesCientficos Son aparatos especializados que se dedican exclusivamente a la observacin de la atmsfera en su conjunto.Satlites de meteorologaDesarrollados originalmente con fines militares al marcar el rumbo de misiles, submarinos, bombarderos y tropas, ahora se usan como sistemas de posicionamiento global para identificar locaciones terrestres mediante la triangulacin de tres satlites y una unidad receptora manual que puede sealar el lugar donde sta se encuentra y obtener as con exactitud las coordenadas de su localizacin geogrfica.Satlites de navegacinSe ubican en la interseccin de la tecnologa del espacio y la de las comunicaciones. Constituyen la aplicacin espacial ms rentable y, a la vez, ms difundida en laactualidad.Satlites de comunicacin Permite localizar recursos naturales, vigilar las condiciones de salud de los cultivos, el grado de deforestacin, el avance de la contaminacin en los mares y un sinfn de caractersticas mas.Satlites de teledeteccin Propagacin: Que se refiere al conjunto de fenmenos fsicos que emiten ondas de radio de un emisor a un receptor, suele ser menor en prdidas de retardos al enviar la informacin de una estacin a otra, lo cual hace innecesario el uso de antenas y potencias de trasmisin.VENTAJAS DE LOS SATLITES DE COMUNICACINDisponibilidad: El objetivo de los satlites es proveer al usuario un servicio en cualquier lugar del planeta, sin necesidad de cables, fibra ptica e infraestructura de cobre, adems los precios de renta de espacio satelital es ms estable que los que ofrecen las compaas telefnicas. Ya que la transmisin por satlite no es sensitiva a la distancia, y adems existe un gran ancho de banda disponible. Comunicacin: Transferencia de informacin a altas velocidades (Kbps, Mbps).

Ideal para comunicaciones en puntos distantes y no fcilmente accesibles geogrficamente.

Excelente en servicios de acceso mltiple a un gran nmero de puntos.

Permite establecer la comunicacin entre dos usuarios distantes con la posibilidad de evitar las redes pblicas telefnicas. Cobertura: En trminos generales los satlites tienen una cobertura amplia y muy segura, por lo tanto la capacidad de trasmitir la informacin a grandes distancias no es pobre, esto dependiendo de la altura en la que este el satlite, por lo general se instalan en lugares donde desde el punto donde nosotros nos encontramos en muy largo por ejemplo, los satlites de orbita baja proveen comunicaciones de datos a baja velocidad y no son capaces de manipular voz , seales de video o datos a altas velocidades. Pero tienen las ventajas que los satlites GEO no tienen. Por ejemplo, no existe retardo en las transmisiones, son menos sensibles a factores atmosfricos, y transmiten a muy poca potencia. Estos satlites operan a frecuencias asignadas entre los 1.545 GHz y los 1.645 GHz (Banda L).

EJEMPLO COVERTUA DE UN SATELITE HUELLA

Como en todas las cosas, los satlites de comunicacin tambin presentan ciertas desventajas, las cuales veremos a continuacin:

Diseo del sistema: puesto que el nmero de satlites que se requiere para una cobertura global es mayor, este hecho complica el sistema de instalacin de los satlites.

Mantenimiento del sistema: este es mayor, debido al mayor numero de satlites y a que son mas afectados por la atmosfera.

Velocidad de desplazamiento

Complicacin con el posicionamiento de los satlites

Costo: ya que va desde los 70 millones de dlares asta los 350.DESVENTAJAS DE LOS SATLITES DE COMUNICACINEn un satlite de comunicaciones hay que diferenciar dos grupos de sistemas especficos: el mdulo de servicio, que comprende todos los elementos del satlite en rbita; y el modulo de telecomunicaciones, que agrupa todos los elementos necesarios para la recepcin y posterior transmisin de las seales (televisin, radio, etc.).Cabe destacar los siguientes elementos:Como funciona un satliteSistema de propulsin:Es un motor cohete que coloca al satlite en su rbita una vez ha finalizado la ltima fase de su lanzamiento al espacio. Est generalmente propulsado por hidracina, consistente en una mezcla de nitrgeno e hidrgeno que tiene la propiedad de un bajo punto de fusin (unos 2 C).Mdulo de servicio

Los sistemas de propulsin de los satlites constituyenun campo de investigacin abierto. Se han conseguido desarrollar varios tipos de propulsin, cada cual con sus inconvenientes y ventajas. Un sistema moderno es el propulsor elctrico, que puede adoptar diferentes modalidades: termoelctrico, electrosttico o acelerador de iones, electromagntico o acelerador de plasma, etc. En todos ellos se utiliza como propulsante algn tipo de gas, como argn, xenon y otros,que es manipulado elctricamente para conseguir el empuje. Sistema de estabilizacin:Es un conjunto de pequeos cohetes que permiten realizar ajustes muy finos en la orientacin del satlite, por ejemplo para asegurar que la antena transceptora (transmisora y receptora) enfoque correctamente al rea de la tierra que se desea cubrir.

Depsito de combustible:Permite almacenar el combustible suficiente (habitualmente hidracina) para el funcionamiento durante toda la vida de servicio operativo del satlite. En los satlites que se dotan de energa nuclear, suelen incorporar una pequea central de fisin de uranio 235.

Paneles de clulas solares:Son un conjunto de clulas fotovoltaicas que generan electricidad por medio de la energa solar, permitiendo alimentar todos los equipos y sistemas electrnicos, como los de comunicaciones, motores elctricos, etc.Los paneles solares, una vezdesplegadosen la fase de puesta en servicio, permanecen as durante toda la vida til del satlite. En los sistemas ms modernos se puede controlarpor telecomando la alimentacin que suministran en caso de avera de alguna de sus clulas, activando o desactivando diferentes combinaciones para que los equipos de abordo se mantengan operativos sin interrupcin.

Sistema De Orientacin De Los Paneles

Son un conjunto de motores elctricos y servomecanismos que permiten la orientacin de los paneles de clulas solares, con el objetivo de obtener la mayor superficie y nivel de insolacin, y consecuentemente la mayor energa en todo momento.Antena receptora.Al igualque la antena transmisora y los paneles solares, la antena receptora esun elemento perfectamente identificable enel exterior del satlite. Ambas antenas suelen tener formaparablica; la receptora es la encargadade captar las seales procedentes de la estacin terrestre.

Mdulo de telecomunicaciones

Receptor-conversor:Es un receptor de bajo nivel de ruido y conversor de frecuencia, que toma las altas frecuencias recibidas por la antena receptora, las amplifica y las convierte en seales de frecuencia ms baja.

Sistema multiplexor de entrada:Es un conjunto de elementos pasivos dispuestos en forma de gua de ondas, cuya misin es descomponer (discriminar) todo el grupo de seales entrantes en canales individuales, para su posterior aplicacin a la entrada respectiva de cada una de las etapas amplificadoras.

Amplificador de canal:Proporciona el nivel ptimo de seal antes de ser aplicada a la etapa amplificadora de potencia. Incorpora un atenuador variable ajustable desde tierra mediante telecomando, para adecuarlo al punto de trabajo del repetidor.

Multiplexor de salida:Su misin es justamente la inversa a la del multiplexor de entrada, pues debe reunir todas las seales procedentes de los diferentes canales y aplicarlas en grupo a la antena de transmisin. Est formado por elementos pasivos en forma de gua de ondas dispuestos en una nica unidad compacta. Etapa de potencia: Consiste en un amplificador de ondas progresivas de alta potencia, y de los elementos encargados de suministrar a sus electrodos la energa elctrica necesaria. En el caso de una emisin de televisin, la potencia total del satlite est condicionada por el diseo de esta unidad, que determinar la calidad de la seal de recepcin en los aparatos terrestres.

Antena transmisora:Consiste en una antena parablica u offset, encargada de radiar a la tierra todas las seales de los diferentes canales de comunicaciones. Su diseo es de gran rendimiento y se orienta a uno o ms puntos de la tierra en donde est situada la estacin terrestre para evitar la interferencia entre los haces ascendente y descendente.El conjunto ya descrito de receptor-conversor-transmisor de un satlite de comunicaciones recibe la denominacin inglesa de "transponder", un trmino muy utilizado siempre que se tratan las caractersticas de un satlite de comunicaciones.

TRANSPONDER:Es un tipo de dispositivo utilizado entelecomunicacionescuyo nombre viene de la fusin de las palabrasinglesasTransmitter(Transmisor) yResponder(Contestador/Respondedor).

Se designa con este trmino (o con alguna de las abreviaturasXPDR,XPNDR,TPDRoTP) a equipos que realizan la funcin de:

Recepcin, amplificacin y reemisin en unabandadistinta de una seal (estos transpondendores se utilizan en comunicaciones espaciales para adaptar la seal satlite entrante/saliente a la frecuencia de los equipos enbandabase).Respuesta automtica de un mensaje (predeterminado o no) a la recepcin de una seal concreta de interrogacin (estos transpondedores se utilizan en aeronutica para sistemas de pseudo-radar).

ESQUEMA DE BLOQUES DE UN TRANSPONDERConjunto de bateras:Est formado por bateras habitualmente de Niquel-Cadmio o litio de gran rendimiento por unidad de peso, que suministran la energa almacenada para el funcionamiento de los sistemas elctricos y electrnicos cuando el satlite se encuentra en una zona de eclipse. La duracin de estas bateras a un rgimen normal de funcionamiento garantiza una vida til mnima de 10 aos.ESQUEMA TRANSPONDER

Transponder tipo N: Transponder angosto con un ancho de banda de 36 MHz en banda C (6/4 GHz).

Transponder tipo W: Transponder ancho de banda de 72 MHz en banda C (6/4 GHz).

Transponder tipo Ku: Transponder de 54 o 108 MHz ancho de banda en banda Ku (14/12 GHz).FRECUENCIAS BANDA C Y KU

Equipos redundantes:Un satlite no puede ser reparado en rbita, salvo capturndolo mediante una lanzadera espacial, lo cual puede constituir una operacin extremadamente cara y tcnicamente laboriosa. Por ello, los satlites son construidos redundando todos aquellos sistemas ms crticos, duplicndolos e incluso triplicndolos. stos pueden ser alternados, activados y desactivados desde tierra mediante rdenes de telecomando.Si una parte esencial del sistema queda inoperativo por una avera, se enviara una orden telecomandada que activara el sistema redundante y desactivara el averiado, permitiendo as mantener los servicios en funcionamiento.

COMUNICACIN UNIDIRECCIONAL Y BIDIRECCIONAL Los satlites de comunicaciones, dependiendo de su funcin, puedenser bidireccionales, o limitarse a retransmitir las seales recibidas. As, las seales de telefona o tetecomunicacin, precisan tener caminos de ida y vuelta para que los interlocutores puedan comunicarse en ambos sentidos. Este sistema necesita habitualmente de estaciones terrestres para procesar tantoel haz ascendente comoel descendente;son las encargadas de recogery reenviar las seales procedentes de los centros de telecomunicaciones que enlazan con los usuarios. Por su parte, los satlites que emiten seales de radiodifusin, Tv, u otras de caracter unidireccional, utilizan estaciones transmisoras terrestres (que son las que tienen la infraestructura de telecomunicaciones para acceder al satlite)para recoger y reenviarlas seales de las distintasproductoras de programas.

Ilustracin de una comunicacin unidireccional de Tv o radio.

EJEMPLO BIDIRECCIONAL

Estas seales, tras su multiplexacin por la estacin terrestre, son canalizadas hacia el satlite por medio del haz ascendente, y transmitidas de nuevo a determinada rea de la tierra a travs del haz descendente, para se captadas por los receptores de los usuarios. En cualquier caso, un mismo satlite puede estar tcnicamente dotado para realizar ambas funciones, la bidireccional para telecomunicaciones, y unidireccional para emisiones en un solo sentido.Dado que el haz que desciende no cae de forma perpendicular, la proyeccin del satlite se realiza de forma elptica, al igual que sucede si proyectamos la luz de una linterna sobre una superficie esfrica. Consecuentemente, en la zona central del foco iluminada por el satlite se recibe la mayor intensidad de seal, mientras que sta se va atenuando progresivamente conforme nos alejamos hacia los extremos.Para evitar que los haces que agrupan los diferentes canales ascendentes y descendentes se interfieran entre s por proximidad, ambos haces se emiten con polaridad y bandas de frecuencia diferentes. EL LANZAMIENTO: La elevada rbita de un satlite geoestacionario requiere de un sistema escalonado para situarlo en ella. Loslanzadores habituales para llevarlo a su rbita suelen ser transbordadores o cohetes tipo Ariane.En dos primeras fases el lanzador lo lleva hasta una rbita baja, y una tercera fase le sita en la rbita elptica ms alta antes de separarse del satlite. Desde aqu, en el apogeo de la rbita, se enciende el motor del satlite que le transportar hasta una rbita circular sincrnica.

Para que el satlite quede situado definitivamente en el lugar previsto, se realizan ajustes mediante breves encendidos del motor de propulsin del propio satlite, y de los motores de control de orientacin. En esta situacin, el satlite ya puede desplegar los paneles de clulas solares y comenzar su vida operativa, que ser controlada permanentemente por la estacin de mando en tierra.La estacin terrestre utiliza sistemas de telemetra para conocer en todo momento si el satlite se desva de su posicin correcta. Si ocurriera una deriva, se realizan entonces correcciones mediante seales de control a los motores de orientacin. A su vez, el satlite enva seales a la estacin terrestre con informacin sobre el estado operativo de todos los sistemas importantes, de tal manera que en caso de fallo o funcionamiento defectuoso de alguno de ellos se puede ordenar a un sistema redundante que lo sustituya.

Sala de controlde un satlite de comunicaciones en una estacin terrestre El control es permanente durante todo el periodo de vida operativa del satlite, el cual est limitado fundamentalmente ms por el combustible que por el uso de las bateras elctricas y paneles solares, pero que no suele ser inferior a 10 aos.Pasado el tiempo de vida til, un nuevo satlite es puesto en rbita para ocupar su lugar y asegurar as que los servicios de telecomunicaciones se mantienen ininterrumpidamente. Durante el reemplazo existe una fase de transicin en la cual el viejo satlite se le sita normalmente en una rbita llamada "inclinada", que consiste en darle un ligero ngulo en direccin norte-sur. En ese momento el viejo satlite an puede seguir operando en condiciones normales, pero permite que el nuevo vaya ocupando su lugar y entrando en operatividad. Cuando el nuevo satlite ha sustituido al viejo y tomado las riendas, se apaga en ste definitivamente el mdulo de telecomunicaciones y se utiliza el mdulo de servicio para llevarlo a una rbita alejada llamada "rbita cementerio" o, en algunos casos, a una reentrada en la atmsfera para su cada a la tierra en un lugar donde no constituya un riesgo para personas o cosas.ElTecnotrn.

LaBanda-Ces un rango delespectro electromagneticode lasmicroondasque comprende frecuencias de entre 3,7 y 4,2GHzy desde 5,9 hasta 6,4 GHz. Fue el primer rango de frecuencia utilizado en transmisiones satelitales. Bsicamente el satlite acta como repetidor, recibiendo las seales en la parte alta de la banda y reemitindolas hacia la Tierra en la banda baja, con una diferencia de frecuencia de 2.225 MHz. Normalmente se usa polarizacin circular, para duplicar el nmero de servicios sobre la misma frecuencia.

Ya que el dimetro de una antena debe ser proporcional a la longitud de onda de la onda que recibe, la Banda-C exige antenas mayores que las de la Banda Ku. Aunque esto no es un problema mayor para instalaciones permanentes, los platos de Banda-C imponen limitaciones para camiones SNG (Steline News Gathering, camiones diseados y equipados para enviar una seal a un satlite). Comparado con la Banda-Ku, la Banda-C es ms confiable bajo condiciones adversas, principalmente lluvia fuerte y granizo. Al mismo tiempo, las frecuencias de Banda-C estn ms congestionadas y son ms vulnerables hacia interferencia terrestre.

BANDA C La banda Ku (Kurtz, en virtud de la banda) se utiliza principalmente para las comunicaciones por satlite, especialmente para la edicin y la radiodifusin de televisin por satlite. Esta banda se divide en varios segmentos desglosarse en las regiones geogrficas, segn lo determinado por la UIT (Unin Internacional de Telecomunicaciones).La banda Ku es una porcin del espectro electromagntico de microondas en el rango de frecuencias que van desde 11,7 a 12.7GHz. (frecuencias de bajada) y 14 a 14.5GHz (frecuencias de enlace ascendente).El ms comn de recepcin digital de banda Ku es el formato DVB (perfil principal formato de vdeo). Vs el estudio el perfil de formato de vdeo digital o el autntico Digicipher II 4DTV formato.

BANDA KuBANDAVentajasInconvenientesC-Disponibilidad mundial

-Tecnologa ms barata

-Robustez frente a lluvias.

-Grandes estaciones (1..3m)

-Grandes interferencias de satlites adyacentes y microondas terrestres

KuHacen mejor uso de la capacidad del satlite (tcnicas ms eficientes FDMA y TDMA frente a CDMA).

-Estaciones ms pequeas (0.6..1.8m)

-Disponibilidad regional.

Lluvia afecta a enlaces.

- Tecnologa ms cara.

ANTENAS SATELITALES

El trmino de estaciones terrenas se emplea de formas distinta para indicar todo el equipo terminal que se comunica con el satlite desde tierra sin importar si esta fija o mvil. Se clasifican en diferentes categoras dependiendo del servicio.

ESTRUCTURA BSICA DE UNA ESTACIN TERRENA.Las estaciones fijas son las que se encuentran situadas en un determinado punto y no se mueven, el nico cambio que se permite es el de apuntar hacia otro satlite si la antena lo permite. Las estaciones terrenas mviles son las que tienen capacidad de enlazarse con el satlite cuando estn fijas o en movimiento, a este tipo de estaciones pertenecen las que operan en banda L y que se instalan en vehculos.

ESTACIONES TERRENAS MOVILES

ANTENAS

Una antena parablica tiene la propiedad de reflejar las seales que llegan a ella y concentrarlas como si fuera un lente en un punto en comn llamado foco, as mismo si las seales provienen del foco este las refleja y las concentra en un haz muy angosto de radiacin. Este foco coincide con el foco geomtrico del paraboloide, el tipo de alimentador define la ganancia final de la antena y las caractersticas de los lbulos.

TIPOS DE ANTENAHay varios tipos de alimentacin de una antena parablica pero los ms utilizados son frontal.

ANTENA FOCO CENTRADO

ANTENA CASSEGRAIN

FOTOGRAFIA CASSEGRAIN

ANTENAS OFF SET

FOTO ANTENAS OFF SET

La orientacin de la antena de una estacin terrena hacia un satlite geoestacionario se realiza ajustando dos ngulos, en elevacin y azimut; los valores de estos ngulos dependen de la posicin geogrfica de la estacin en latitud y longitud al igual la ubicacin en longitud del satlite.

APUNTAMIENTO DE ANTENAS PARABLICASSATELITALES El ngulo de azimut es la cantidad en grados que hay que girar la antena en el sentido de las manecillas del reloj con relacin al norte geogrfico de la tierra- para que ese mismo eje de simetra prolongado imaginariamente- pase por la posicin en longitud del satlite.

Tomando como referencia al eje de simetra del plato parablico, que coincide con su eje de mxima radiacin, el ngulo de elevacin es aquel formado entre el piso y dicho eje de simetra dirigido hacia el satlite como se muestra en la figura siguiente.

UBICACION DEL SATELITE A APUNTAR

COORDENADAS

ELEVACION

AZIMUT

PROGRAMA DE FABRICANTE

DATOS GEOGRAFICOS DEL SITIO DONDE SE UBICARA LA ESTACION LATITUD, LONGITUD

DATOS PARA APUNTAMIENTOPROGRAMAS PARA FACILITAR APUNTAMIENTO SATELITAL

APUNTAMIENTO EN FORMA PRCTICA

Despus de que ya se tiene los ngulos de azimut y elevacin obtenidos para forma matemtica o grfica, pues se procede a realizar el apuntamiento en forma prctica.

En la practica, los mtodos ms empleados para orientar una antena parablica en azimut son el solar, el de estrella polar, y el de brjula, siendo este ultimo el ms popular y el que se sugiere utilizar, para esto es necesario que la antena est instalada en un lugar donde no exista ningn obstculo para recibir la seal del satlite.

HERRAMIENTAS PARA APUNTAMIENTO

satfinder BRUJULA, INCLINOMETRO

Es necesario conectar un receptor a la salida de la antena, por lo que se puede ver que el receptor es igual de importante que el subsistema de antena que nos va a indicar que tan bueno ha sido nuestro apuntamiento de antena con el satlite, por lo que este equipo toma una gran importancia en este proceso. EL RECEPTORUN RECEPTOR DE TV Los equipos bsicos necesarios para recibir una seal de satlite son: Un LNB, y el receptor de satlite en s. El LNB es un equipo que en un solo bloque realiza las funciones de un LNA y un Down Converter que se utilizan en una Estacin Terrena, ya que la seal que llega a la antena, al pasar por el LNB, la amplifica manteniendo fija la relacin seal a ruido, y adems la convierte a una frecuencia de FI que est en el rango de 950 a 1450 MHz.

El proceso de demodulacin y de decodificacin de la seal que se hacan en dos bloques distintos en la Estacin Terrena, se lleva acabo enteramente en el receptor de TV va satlite.

DIAGRAMA A BLOQUES DEL PROCESAMIENTO DE LA SEAL

Antena parablica, la cual capta la seal procedente del satlite.

Bloque amplificador de bajo ruido, tambin llamado LNB, que capta la seal que refleja el plato parablico y la modifica para que pueda ser recibida por el decodificador.

Decodificador, convierte la seal captada por el LNB para que pueda.

Observarse en el televisor. Permite adems seleccionar los canales.

Control remoto, sirve para optimizar el uso del equipo.

Cableado y accesorios, sirven para conectar las diferentes partes del equipo de recepcin.