Este documento describe los conceptos básicos de las redes por satélite, incluyendo las órbitas de los satélites, los sistemas de comunicación por satélite y sus aplicaciones. Explica que una red por satélite consiste en nodos como satélites, estaciones terrenas y teléfonos conectados mediante radioenlaces por microondas. Describe las tres partes principales de un sistema de comunicación por satélite: el segmento espacial formado por el satélite repetidor, el segmento de control y el segmento terrestre. También

1. REDES SATÉLITALES
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Contenido
1.- Conceptos de redes por satélite.
Objetivo
Alfredo Rodelo C.
Código: T00036721
2.- Órbitas de satélites.
3.- Sistema de comunicación por satélite.
Describir las principales características y aplicaciones de
las redes por satélites, en función de la órbita que siguen
los satélites alrededor de la Tierra.
Apuntes extras

2. 1.- Conceptos de redes por satélite
¿Qué es una red por satélite?
Es una combinación de
nodos, algunos de los
cuales son satélites, que
ofrecen comunicación de un
punto de la Tierra a otro.
Un nodo en la red puede
ser un satélite, una
estación terrena o un
teléfono.
(Forouzan, 2007)
Un satélite es un nodo repetidor
La Luna puede usarse como nodo repetidor, pero se prefieren los satélites artificiales debido a
que en ellos se pueden instalar equipos para regenerar la señal que pierde mucha energía durante
el viaje, además del retardo por la distancia.
Igual que las redes móviles, en el sentido que dividen el planeta en celdas ( ver huellas),
ofreciendo capacidades de transmisión hacia y desde cualquier punto de la Tierra, utilizando
radioenlaces por microondas.
Hacen disponible la comunicación sin requerir la
enorme inversión en infraestructura terrestre.
¿Cómo operan las redes por satélite?
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3. Radioenlaces por microondas
¿Cuándo se utilizan?
Se utilizan cuando las distancias son grandes, o cablear es caro, o por razones de movilidad.
Significa que las señales de voz, video o datos se transmiten por ondas de radio →
radioenlace por microondas. (APC, 2007).
Esquema básico de un radioenlace por microondas (Kraus & Fleisch, 2000)
Es una interconexión entre nodos fijos o móviles
efectuada por ondas de radio.
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4. Tipos de radioenlaces por microondas
Existen dos tipos
Radioenlaces por
microondas
Satelital
Uno de los
nodos está
en un satélite.
Terrestre
Todos los nodos
están en Tierra.
Satelital
El satélite es un repetidor
instalado en el espacio.
Generalmente, los radioenlaces se
explotan entre 2 y 50 GHz, por eso se
llaman radioenlaces por microondas.
Las microondas son altamente
direccionales. Cuando una antena
transmite, se enfoca de forma muy precisa.
Significa que ambas antenas, transmisora
y receptora, deben estar alineadas.
La propagación por línea de vista de las microondas la
hace apropiada para enlaces punto a punto.
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5. Alcance de los radioenlaces por microondas
Microondas terrestre
(Stallings, 2007)
Uno de los principales obstáculos para
la radiocomunicación de larga distancias
ha sido siempre la curvatura de la Tierra.
El alcance máximo depende de la altura
de las torres donde se encuentran las
antenas.
¿Cómo se incrementa el alcance?
Utilizando estaciones repetidoras, las
cuales permiten también salvar
obstáculos como montañas.
Pero para llegar a lugares inhóspitos o a
otros continentes, la estación repetidora
se puede ubicar en un satélite artificial.
Los satélites hacen disponible la comunicación sin requerir la
enorme inversión en infraestructura terrestre.
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6. Los satélites y la ciencia ficción
Génesis de la tecnología de satélites
La idea se debe a Arthur C. Clarke, quién se basó en los trabajos matemáticos de Newton y
kepler y los unió con aplicaciones y tecnología de la época.
Salvo el último punto, la propuesta de
Clarke se cumplió.
En octubre de 1945, Clarke publicó, en la
revista británica Wireless World, el artículo
Extra-Terrestrial Relays, que incluía la
propuesta de un sistema de comunicación
global utilizando estaciones espaciales.
La propuesta de Clarke
1 Un satélite artificial serviría como repetidor
de comunicaciones.
2 El satélite giraría a 36.000 Km de altura
sobre el ecuador, a la misma velocidad de
revolución de la Tierra.
3 3 satélites separados a 120º entre si
cubrirían toda la Tierra, dando cobertura de
señales de microondas a todo el planeta.
4 El satélite seria una estación espacial
tripulada.
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7. Periodo orbital
¿Qué es el periodo orbital?
Es el tiempo requerido por un satélite para completar una vuelta
alrededor de la Tierra. La 3ra. Ley de Kepler define el periodo
orbital en función de la distancia del satélite al centro de la Tierra.
Ejemplo 1 Periodo de la Luna
(Forouzan, 2007)
Calcule el periodo aproximado de la Luna que se encuentra a una
distancia media de 384.000 Km de la Tierra en una órbita elíptica. El radio
de la Tierra es 6.378 Km.
Respuesta.- T ≈2.439.090 s ≈ 28 días.
Ejemplo 2 Periodo de un satélite
(Forouzan, 2007)
Calcule el periodo de un satélite que se encuentra en órbita a 35.786 km
de la Tierra. El radio de la Tierra es 6.378 Km.
Respuesta.- T = 86.579 s ≈ 24 horas.
Significa que un satélite que orbita a 35.786 km, tiene
un periodo orbital de 24 horas; el mismo periodo de
rotación de la Tierra. Un satélite como este se dice
estacionario a la Tierra. La órbita se denomina
geoestacionaria GEO.
Significado
El periodo orbital de un satélite distante es
mayor que el de uno cercano a la Tierra.
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8. Lanzamiento de satélites
¿Qué se necesita para lanzar un satélite?
Un vehículo de lanzamiento o cohete que tenga:
Un motor a reacción.
Depósito para propulsores.
Compartimiento para alojar el satélite.
(Neri, 2003)
El motor proporciona el empuje necesario para elevar al cohete
verticalmente.
Vehículos de lanzamiento más importantes
Se utilizan desde
cohetes clásicos que
alojan el satélite en su
cofia y lanzadores tipo
shuttle que lo alojan en
su bodega.
El cohete aprovecha el principio físico de acción y reacción.
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9. Colocación de satélites en órbita
¿Qué técnica se utiliza?
(Neri, 2003)
La técnica de varias etapas, es decir varios
cohetes colocados uno sobre otro, de manera que
agotado el empuje del primero, se enciende el
segundo y así sucesivamente.
Los vuelos espaciales requieren altas velocidades
que no se alcanzan con un solo cohete, aunque
sea grande y potente.
¿Cómo alcanzar la órbita?
La carga con el satélite se coloca
primero en una órbita circular baja.
Se enciende otro motor para acelerar
la carga y pasarla a una órbita elíptica
de transferencia.
Después de pasar por varias órbitas
elípticas de transferencia, alcanza la
órbita requerida (por ejemplo GEO) y
coloca el satélite en esa órbita.
Para alcanzar la órbita requerida se utilizan cohetes de varias etapas.
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10. 3.- Sistema de comunicación por satélite
Su estructura tiene tres segmentos
Los operadores de satélites cuentan con
más de una estación de control.
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Segmento espacial.
Lo constituye el satélite que actúa
como nodo repetidor.
2 Segmento de control.
Es la estación de control desde donde
se controla al satélite.
Segmento terrestre.
Lo constituyen las estaciones terrenas
transmisoras y receptoras.
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11. Estructura del satélite
Subsistemas básicos
Paneles solares. Convierten la
energía solar en eléctrica para
suministrar toda la potencia eléctrica
que necesita el satélite.
Nota.- La misma antena se
utiliza para recibir y transmitir.
Para claridad en la
explicación, se muestra como
si fueran dos.
Antena transmisora.
Transmite señales hacia las
zonas de cobertura deseadas.
Los satélites no originan la información que
transmiten, solo la repiten.
Antena receptora. Recibe
señales desde las zonas de
cobertura deseadas.
Propulsor. Proporciona
incrementos de velocidad o
frenos para corregir
desviaciones en posición y
orientación. Utiliza
combustible químico.
Transpondedor. Amplifica la
señal recibida, traslada su
frecuencia y la entrega para su
retransmisión a Tierra.
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12. Operación básica del satélite
Ejemplo para un satélite que funciona en las frecuencias más usadas
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El receptor del satélite capta
la señal transmitida a 6 GHz
y la amplifica
El transpondedor traslada
la frecuencia, de 6 GHz a
4 GHz.
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Nota.- La misma antena se
utiliza para recibir y
transmitir.
Se amplifica y retransmite la
señal a 4GHz.
La transmisión Tierra - satélite
se denomina enlace de
subida.
¿Porqué se traslada la frecuencia?
La transmisión satélite - Tierra
se denomina enlace de
bajada.
Porque el transpondedor no puede recibir y transmitir en la misma frecuencia. La potencia de la
señal transmitida bloquearía a la débil señal que llega desde Tierra. Se necesita un espacio amplio
entre las frecuencias de ambos enlaces.
Los satélites tienen un espectro de frecuencias asignado.
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13. Redes por satélites GEO – Red de acceso
2. Enlace entre puntos fijos para telefonía y el acceso a Internet
Servicios fijos por satélite FSS.
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14. Bibliografía
¿Cuáles son las referencias bibliográficas?
Bibliografía
APC, Asociación para el progreso de las comunicaciones (2007). Redes Inalámbricas en los Países en
Desarrollo. Mountain View, CA. USA: Limehouse Book Sprint Team.
Blake, Roy (2004). Sistemas electrónicos de comunicaciones . México: Thomson.
Forouzan, B. A. (2007). Transmisión de datos y redes de comunicaciones. Madrid: McGraw-Hill.
Frenzel (2003). Sistemas Electrónicos de Comunicaciones. Madrid: Alfaomega.
Kraus, J., & Fleisch, D. (2000). Electromagnetismo con Aplicaciones. México: McGraw-Hill.
Neri, N. R. (2003). Comunicaciones por Satélite. Mexico: Thomson
Stallings, William (2007). Data and Computer Communication. New Jersey: Pearson.
FIN
COMUNICACIONES POR SATÉLITE
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