Para conseguir cobertura verdaderamente global es necesario que desde cualquier punto de la Tierra haya visión directa hasta algún satélite de la constelación.
COBERTURA |
Introducción
Los sistemas de comunicaciones móviles por satélite extienden el concepto de telefonía celular, ya que se usan torres muy altas (satélites) y no hay objetos que proyecten sombras.
El sistema IRIDIUM es una red de comunicaciones móviles personales basada en satélites de baja órbita. Está diseñado para permitir que cualquier tipo de transmisión (voz, datos, fax o mensajería) llegue a cualquier parte de la Tierra.
Para conseguir cobertura verdaderamente global el sistema IRIDIUM consta de 3 elementos fundamentales:
La cobertura global de sistema IRIDIUM, junto con su órbita baja, lo hacen muy atractivo para comunicaciones móviles en zonas muy despobladas donde la aparición de operadores de telefonía móvil terrestre sea muy difícil, así como en situaciones de emergencia como terremotos, inundaciones, ... ya que no necesita infraestructura terrena cercana.
Otro campo de aplicación donde el sistema IRIDIUM resultaría muy atractivo sería en comunicaciones marítimas, ya que mientras un terminal INMARSAT cuesta $45,000, un terminal IRIDUM cuesta $3,000, además de tener un tamaño mucho menor y menores requerimientos de potencia.
Para conseguir cobertura verdaderamente global es necesario que desde cualquier punto de la Tierra haya visión directa hasta algún satélite de la constelación.
La constelación del sistema IRIDIUM consta de 66 satélites de órbita baja (LEO) situados a una altura de unos 780 km sobre la superficie terrestre describiendo órbitas circulares. Los 66 satélites se distribuyen en 6 planos orbitales equiangularmente espaciados de 11 satélites cada uno, con una inclinación de 86 grados respecto al plano ecuatorial.. Los satélites de dos planos orbitales contiguos se encuentran desfasados para minimizar el solape de zonas de cobertura de cada satélite.
Con estos datos se pueden obtener algunos parámetros importantes del sistema. En primer lugar la separación angular de 2 satélites contiguos del mismo plano orbital es siempre de 32.7 grados, la separación con los dos satélites más próximos del plano orbital contiguo es de 33.8 grados en el peor caso (cuando el satélite pasa por el Ecuador), y con los siguientes más próximos del plano contiguo es 55.4 grados. Asímismo la máxima separación angular entre 2 satélites para que haya visión directa entre ellos es de 54 grados. Por lo tanto cada satélite de la constelación sólo puede ver en el peor caso a los dos satélites más próximos de su plano orbital y a dos satélites de cada plano orbital contiguo, en total 6 satélites.
Se sitúan en regiones clave de la Tierra. Su misión es interconectar la constelación IRIDIUM con la red telefónica pública conmutada, lo cual permite la comunicación entre cualquier teléfono del mundo y cualquier terminal IRIDIUM.
Están basadas en el estándar GSM de telefonía celular D900.
Se prevé que en un principio haya una cantidad de entre 14 y 20 de estas pasarelas.
El sistema IRIDIUM es el único de los llamados "Big LEOs" que utiliza enlaces intersatélite para desviar el tráfico cuando algún satélite no tiene visión directa con alguna pasarela. Estos enlaces intersatélite crean el concepto de "red espacial", el sistema IRIDIUM se compone de una red "inteligente" de satélites capaces de desviar el tráfico de unos satélites a otros.
Cada satélite de la constelación tiene 4 antenas destinadas a estos enlaces intersatélite, con lo cual se tienen dos enlaces permanentes con los dos satélites contiguos del mismo plano orbital (ya que la posición relativa entre los mismos no varía) y otros dos enlaces con cada uno de los dos satélites más cercanos de los planos contiguos (estos enlaces no son permanentes ya que la posición relativa entre satélites de planos orbitales contiguos no se mantiene).
Estos enlaces intersatélite si bien encarecen el satélite y aumentan su peso, también permiten disminuir el número de pasarelas, permitiendo cobertura global en zonas muy poco pobladas o amplias regiones oceánicas donde colocar una pasarela puede no ser económicamente viable.
Otra ventaja es que sin estos enlaces intersatélite, no sólo habría que colocar muchas más pasarelas sobre el globo terrestre, sino que también por motivos políticos algunos países querrían una pasarela en su territorio si sus vecinos también la tuvieran, lo que aumentaría más aún el coste del sistema.
Centros de Control
El sistema de control sirve como central de manejo de los componentes del sistema IRIDIUM. Opera en conjunción con el control maestro localizado en Washington, DC en el norte de Virginia, Estados Unidos, que realiza el control de los satélites y el manejo de la red. Además 3 centros de telemetría, control y seguimiento (TT&C) situadas en Hawaii y Canada están directamente conectados con las instalaciones del control maestro.
Las instalaciones de TT&C se encargan de regular el posicionamiento de los satélites durante el lanzamiento y la órbita.
Para enlace del satélite con los terminales la Comisión Federal de Comunicaciones de Estados Unidos asignó la banda de 1621.35 MHz a 1626.5 MHz (banda L) para los Estados Unidos tanto para los enlaces ascendentes como los descendentes, mientras que para el resto del mundo la WRC'92 (World Radiocommunication Conference) le asignó la banda de 1616 - 1626.5 MHz.
La razón de escoger una banda tan baja para los enlaces de los móviles debe haber sido que como la potencia de un terminal móvil es limitada, se ha escogido la que presente menos pérdidas por absorción atmosférica (que es la más baja posible).
La técnica de acceso múltiple es FDMA/TDMA (igual al del sistema GSM) lo que no permite que más operdadores compartan el espectro. Cada terminal puede transmitir voz o datos en modo full-duplex sobre canales FDMA en ráfagas TDMA a una velocidad de canal de 50 kbps, sintonizando en saltos de 41.66 KHz y desarrollando normalmente una PIRE de 11.45 dBW. Los enlaces con los terminales tienen un margen de 16 dB para la potencia recibida lo que permite usarlos dentro de edificios y aeronaves.
Para los enlaces con las pasarelas, IRIDIUM tiene asignada la banda 19.4 - 19.6 GHz (banda Ka) para el enlace descendente y la banda 29.1 - 29.3 GHz (banda Ka) para el enlace ascendente.
Para los enlaces intersatélite, IRIDIUM tiene asignada la banda 23.18 - 23.38 GHz (banda Ka).
Funcionamiento de los Satélites
Las antenas que permiten la comunicación con los terminales móviles son antenas phased-array multihaz. Al ser estos haces estrechos, tienen mayor ganancia y permiten reutilizar frecuencias en haces distintos. Estas antenas dividen la zona de cobertura de cada satélite en 37 celdas aproximadamente iguales de 360 millas náuticas (667 km) de diámetro.
Un aspecto que diferencia los sistemas de comunicaciones móviles por satélite respecto a los sistemas de comunicaciones móviles terrestres es el handover. Mientras en los sistemas terrestres las estaciones base son fijas y los terminales son móviles, en el sistema IRIDIUM los satélites se mueven muy rápido (7400 m/s) y los terminales pueden considerarse fijos.
En un sistema de comunicaciones móviles por satélite el handover es mucho más determinista que en un sistema convencional, ya que se puede cambiar de una célula a otras 3, mientras que en un sistema convencional, se puede pasar a cualquiera de las otras 6 células vecinas.
Además, considerando el tamaño de las células y la velocidad de los satélites, un punto de la Tierra estará dentro de una célula a lo sumo 101 segundos, lo que supone que la probabilidad de realizar un handover durante una llamada es muy alta, así que para minimizar la probabilidad de que se pierda una llamada al realizar un handover se suelen dejar una cierta cantidad de canales libres que sólo se podrán usar para llamadas establecidas que necesiten ejecutar un handover, no para establecer nuevas llamadas.
Finalmente cabe distinguir entre el handover entre células de un mismo satélite, el cual puede ejecutarse automáticamente, y el handover entre satélites, para el cual será necesaria la comunicación entre satélites.