0. Introducción
0.1. Introducción. Distribución de frecuencias. Tipos de órbitas.
0.2. Las comunicaciones móviles vía satélite.
0.3. Ejemplos de diseño de enlaces entre satélites de baja capacidad y terminales móviles.
0.4. GMSS (Global Mobile Satellite Services).
0.6. MSS y redes celulares terrestres.
0.7.4. Reconocimiento técnico de los equipos.
0.1. Introducción. Distribución de frecuencias. Tipos de órbitas.
Conforme avanzamos hacia el siglo XXI, las comunicaciones
móviles van alcanzando mayor trascendencia en los más diversos ámbitos de
la vida, debido a la creciente necesidad que se tiene de ellas,
esto es, cada vez influyen más en la economía por su utilización
en la gestión del transporte , potencian la seguridad y el refuerzo
de la ley y se convierten en una ayuda prácticamente insustituible
en emergencias y operaciones de búsqueda y rescate.
Actualmente, la banda de frecuencias
designada exclusivamente para uso de MSS es la banda L (en torno
a 1.6 GHz). Debemos tener en cuenta además el creciente número
de satélites que operan con diferentes bandas, interconectando
servicios, como por ejemplo el satélite TDRS (Tracking and Data
Relay Satellite) que proporciona servicios fijos, móviles y
entre satélites.Incluso Inmarsat utiliza el módulo MCS (Mobile
Communications System) del Intelsat-V (satélite de servicio
fijo) para establecer comunicaciones móviles.
Esto satélites "híbridos"
complican de alguna forma la distribución del espectro
establecida por la ITU en cuanto la dificultad de integrarlos
como satélites de servicio fijo o móvil.
U.L: Uso limitado
D: enlace descendente
A: enlace ascendente.
| Frecuencia | Aeronáutico | Marítimo | General |
| 806-890 MHz | Regiones II y III (U.L) | ||
| 1530-1535 | D, compartido | ||
| 1535-1544 | D, exclusivo | ||
| 1544-1545 | D | ||
| 1545-1559 | D, exclusivo | ||
| 1626.5-1645.5 | A, exclusivo | ||
| 1645.5-1646.5 | A | ||
| 1646.5-1660 | A, exclusivo | ||
| 1660-1660.5 | A, compartido | ||
| 19.7-21.2 GHz | D | ||
| 29.5-31.0 | A | ||
| 39.5-40.5 | D | ||
| 43.5-47 | A | ||
| 66-71 | A/D | ||
| 71-74 | A/D | ||
| 81-84 | A/D | ||
| 95-100 | A/D | ||
| 134-142 | A/D | ||
| 190-200 | A/D | ||
| 252-265 | A/D |
NOTA 1.
La ITU (International Telecommunications
Union) divide la superficie de la Tierra en tres regiones:
NOTA 2:
La WARC (World Administrative Radio Conference), auspiciada por la ITU, amplió el espectro de frecuencias para los servicios móviles en Torremolinos, 1992.
Para enlace descendente estableció las
bandas 137-138, 400.15-401, 856-890, 1492-1544, 1555-1559,
1613.8-1626.5, 2120-2200 y 2483.5-2520 MHz
NOTA 3: Servicios militares.
Las comunicaciones móviles también tienen un fuerte presencia en el ámbito militar ya que permiten que las tropas estén en comunicación constante con los mandos a través de equipos ligeros y versátiles.
Generalmente utilizan frecuencias de UHF
(235-399 MHz) y la banda X (8/7 GHz).
Además, debemos tener en cuenta las características de los
distintos tipos de órbitas, porque según ellas, las
prestaciones de nuestro sistema serán unas u otras.
Tipos de órbitas más comunes y sus características
0.2. Las comunicaciones móviles vía satélite.
En las redes de comunicación de
servicio móvil o MSS (Mobile Satellite Services), a diferencia
de las de servicio fijo, la posición de al menos uno de los
extremos de la comunicación está indeterminada. Los servicios
de comunicaciones por satélite se pueden clasificar, independientemente
de su cobertura y tipo de satélite en tres grupos principales:
Los servicios bidireccionales de
radiomensajería son los que más se han desarrollado por su
carácter interactivo y permiten la transmisión de datos,
facsímil, télex y mensajes cortos. Actualmente, algunos
sistemas bidireccionales de radiomensajería son, entre otros:
Para el servicio marítimo y terrestre se pueden citar los siguientes sistemas:
Para el servicio móvil de
correspondencia pública con aeronaves, se puede señalar el
sistema Estándar Aero de Inmarsat, que permite
transmisión de datos y voz, con conexión a redes públicas o
privadas en el sentido aire-satélite-tierra, con cobertura de
toda la superficie terrestre.
Mediante estos servicios se pueden
obtener las coordenadas de la posición geográfica de un móvil.
Cuando esta información va destinada al propio móvil, se le conoce
como servicio de radionavegación, y en el caso de que vaya
destinada a un tercero se denomina radiodeterminación. En
función de las capacidades del terminal móvil estos servicios
se pueden clasificar en:
Funcionamiento del GPS: Breve descripción.
Para el cálculo de las tres coordenadas
geográficas de posición, el GPS se basa en la medición de una
serie de distancias entre el punto a localizar (receptor GPS) y,
al menos, tres de los 24 satélites que componen el sistema. En
la figura se observa una ilustración simplificada de las
mediciones de dos distancias a y b de un sistema de satélites
GPS. Se asume que las dos esferas centradas en los satélites A y
B, de radios a y b, respectivamente, se intersectan con la Tierra
en dos circunferencias que se cortan en dos puntos, uno de los
cuales aparece como la solución razonable a la localización.
Cada uno de los 24 satélites del
sistema difunde cada milisegundo su propia y distintiva señal
temporizada de radio, compuesta por un tren de pulsos pseudoaleatorioa.
El cálculo de la distancia ( con una precisión de entre 10 y 30
metros) se efectúa midiendo el tiempo de retardo entre la señal
temporizada asociada a ese satélite generada por el receptor y
la recibida desde el satélite (ambas se encuentran sincronizadas,
y multiplicándolo por la velocidad de las ondas de radio en el
espacio. Al objeto de aumentar la precisión, se utiliza la medición
a un cuarto satélite para ajustar los errores en los tiempos
medidos.
0.3. Ejemplos de diseño de enlaces entre satélites de baja capacidad y terminales móviles.
Ya hemos visto la necesidad en
comunicaciones móviles de disponer de receptores pequeños (de
bolsillo) y por tanto con antenas de tamaño muy reducido. Para poder
utilizar estas antenas, debemos aumentar la densidad de potencia
en la superficie de la Tierra, lo que se consigue aumentando la
potencia transmitida por el satélite y reduciendo el ancho de
banda.
Como no siempre es posible aumentar de
la densidad de potencia incidente en la unidad móvil mediante el
aumento del PIRE, podemos reducir el ancho de banda del receptor,
con lo que mejoraremos la relación (C/N) cuando no es posible
modificar la potencia transmitida por el satélite. El problema
que esto conlleva es una reducción de la capacidad derivada de
la ya mencionada disminución del ancho de banda. En definitiva,
dispondremos de menos canales para establecer los enlaces.
En el sistema operado por Inmarsat
encontramos un buen ejemplo de cómo pueden establecerse canales
individuales de voz y datos mediante un satélite de baja potencia
y cobertura global y estaciones terrenas pequeñas y baratas.
Veamos el uso de Inmarsat en sistemas marítimos:
Las frecuencias asignadas a sistemas
marítimos están localizadas entre 1530 y 1544 MHz y entre
1626.5 y 1646 MHz.El enlace satélite-barco es el más crítico, por
lo que las dos bandas anteriores se utilizan para establecer el
enlace ascendente y descendente entre barco y satélite. Además,
como son frecuencias relativamente bajas, se reduce el coste de
la antena, receptor y transmisor.
Los receptores usados en el sistema
Inmarsat emplean amplificadores FET con bajas figuras de ruido;
los transmisores usan amplificadores de alta potencia capaces de
generar los 10 W o 20 W requeridos. Estos componentes se
encuentran ampliamente difundidos en el mercado, no como otros
dispositivos de microondas especiales, lo que abarata de forma
considerable los costes de las estaciones terrenas y de los
satélites.
En el estándar A de Inmarsat un MES
(Mobile Earth Station) tiene un coeficiente G/T de -4 dBK-1.
Una estación terrena alternativa de mayor capacidad (bajo estándar
D) con un coeficiente de +5 dBK-1 permite hasta 10
canales de voz en el mismo ancho de banda; este aumento se
consigue reduciendo el ancho de banda del canal, ya que
disponemos de un alto G/T en el receptor y un alto PIRE en el transmisor.
El estándar A de Inmarsat puede
establecer un circuito telefónico bidireccional. La técnica de
acceso utilizada (SCPC, Single Channel Per Carrier) hace
eficiente el uso del pequeño ancho de banda disponible en el
transpondedor.
Ejemplo: Balance de potencias para
un canal de voz en un sistema marítimo:
Enlace descendente satélite-barco
| Frecuencias | 1535-1543.5 MHz |
| Ancho de banda de RF ocupado | 2.0 MHz |
| Número de canales | 40 |
| Ancho de banda del canal de RF | 30 KHz |
| Potencia de salida del satélite | 10 W |
| Potencia por canal de RF | 0.25 W= -6 dBW |
| Ganancia de la antena transmisora | 17 dB |
| Pérdidas de propagación 1535 MHz | 187.5 dB |
| G/T Estación Terrena | -4 dBK-1 |
| C/T señal recibida | -180.5 dBWK-1 |
| k, constante de Boltzmann | -228.6 dBW/Hz/K |
| Ancho de banda receptor | 43.0 dB Hz |
| kB en receptor | -185.6 dBWK-1 |
| C/N=C/kTB | 5.1 dB |
Enlace ascendente barco-satélite.
| Frecuencias | 1636.5-1645 MHz |
| Ancho de banda de RF ocupado | 2.0 MHz |
| Número de canales | 40 |
| Ancho de banda del canal de RF | 30 KHz |
| PIRE barco (10 W, =2m) | 37 dBW |
| Potencia por canal de RF | 0.25 W= -6 dBW |
| Pérdidas de propagación 1640 MHz | 188.3 dB |
| Ganancia antena receptora | 16 dB |
| Potencia recibida en satélite | -135.3 dBW |
| Temperatura de ruido (500ºK) | 27 dBK |
| k, constante de Boltzmann | -228.6 dBW/Hz/K |
| Potencia de ruido en satélite | -156.8 dBW |
| C/N=C/kTB | 21.5 dB |
0.4. GMSS (Global Mobile Satellite Services)
Los nuevos servicios que ofrecen las comunicaciones vía satélite están sacudiendo los estándares en lo que a telecomunicaciones se refiere, para lograr que el número marcado por el usuario final llegue a su destino con éxito existen una serie de acuerdos establecidos por el sector de estándares de la Unión Internacional de Telecomunicaciones para respetar el formato de las numeraciones telefónicas usadas actualmente.
Para poder comunicarnos con cualquier país se le asigna a éste un determinado código relativo a su área geográfica, sin embargo el concepto de área o localización geográfica no es en absoluto aplicable a un satélite en órbita.
Los proveedores de servicios GMSS pidieron un nuevo código internacional asignado a estos servicios vía satélite y no a una determinada área geográfica, inicialmente se pedía un código internacional único para una compañía base (por lo tanto nunca probable excepto en el caso de Inmarsat).
Los proveedores de servicios terrestres se opusieron a esas asignaciones, pero mediante una serie de compromisos y recomendaciones la idea de un único código asignado a los GMSS está siendo una realidad aunque todos los proveedores compartirán dicho código internacional.
La idea es adoptada por la Unión Internacional de Telecomunicaciones y el director del Departamento de Estandarización de dicha institución asigna oficialmente el código internacional 881 a los GMSS.
Los proveedores individuales de los GMSS recibirán dos asignaciones relativas al cuarto dígito después del 881.
Todavía están pendientes de ser
desarrolladas las pautas para una asignación ordenada de los
códigos internacionales, la Fase 1 fue adoptada en Noviembre de 1996
y en la Fase 2 se concluirán las pautas para todos los códigos
compartidos.
No podemos entender el tremendo impulso que estñan experimentando los MSS sin antes analizar el importante avance cualitativo que en los próximos años experimentarán las tecnologías y sistemas espaciales como resultado de las actuales tendencias en la investigación y desarrollo en este campo.
Dicho avance se podrá materializar en
cuatro campos concretos de actividad, que son:
En definitiva, el tradicional concepto
de satélite repetidor dará paso a otro referido a verdaders
satélites inteligentes, integrados en la red digital global y
capaces de soportar la transmisión directa de señales digitales
con una multiplicidad de servicios. Estos satélites intligentes estarán
conectados entre sí, constituyendo nodos y subredes de la red
global e incorporarán, por ejemplo, diferentes antenas
orientables (hacia la Tierra, hacia otros satélites) y con haces
reconfigurables de cobertura variable en perfil y extensión, con distribución
flexible de la potencia entre los diferentes haces.
0.6. MSS y redes
celulares terrestres.
De la mano de todos los avances
tecnológicos descritos, y propiciados por ellos, están
emergiendo nuevos conceptos de redes de satélites,
sustancialmente diferentes de los actuales sistemas que convergen
hacia la personalización de los terminales y servicios.
La planificación y el desarrollo de sistemas de comunicaciones personales vía satélite, con terminales de bolsillo, choca directamente con la existencia de redes celulares terretres, (incluso con redes de fijas de comunicaciones) ya que en un principio, ambos sistemas proveen servicios similares.
Las características diferenciadoras
entre los PCS (Personal Communication Systems) vía satélite y
terrestres son las siguientes:
Se observa claramente como lo ideal
sería establecer acuerdos entre ambos sistemas que permitieran
autocompensarse en sus deficiencias. Un ejemplo de este tipo de
acuerdos lo encontramos en las conversaciones entre AMSC (America
Mobile Satellite Corporation) y varios operadores de redes
celulares terrestres con objeto de desarrollar teléfonos
móviles duales (satélite/celular). Esto permitiría a los
usuarios establecer comunicaciones vía satélite cuando no son
operativas las redes celulares terrestres. Este concepto también
se tiene en cuenta en el proyecto 21 de inmarsat (Inmarsat-P).
Evidentemente, a pesar de estos acuerdos
puntuales, la integración de servicios por satélite y
terrestres es objeto de estudio y todavía no se ha generado una postura
unánime que defina la trayectoria de ambos sistemas, ya sea
convergente o divergente.
Podríamos establecer cuatro niveles en este proceso de integración:
En Europa, la tarea de compatibilizar e
integrar las redes espaciales y terrestres ha sido asignada en
Europa al COST 227 (European Cooperation in Science and Technology).
El objetivo de este comité es estudiar la viabilidad de sistemas
móviles estructurados en dos subsistemas (espacial y terretre)
con la finalidad de optimizar entre otros, los servicios
ofrecidos, las facilidades que ofrecen las infraestructuras
fijas, etc,...
En definitiva, se trata de integrar los actuales sistemas móviles terrestres y los sistemas vía satélite en un único equipo de comunicación, pudiendo utilizar cada una de estas redes en función de las necesidades y coberturas que tenga cada usuario en cada momento. De esta forma, y considerando que se deberá conseguir que el coste de las llamadas se minimice para dicho usuario, si intenta llamar desde su lugar de trabajo con un teléfono móvil, la llamada será similar a la de un teléfono normal. Si no tiene cobertura de su red privada, tratará de localizar una red celular por la que comunicarse. Si aún así no puede establecer la comunicación, lo intentará por la red de satélite. Lógicamente, cada llamada tendría sus propias tarifas.
0.7.4. Reconocimiento técnico de los equipos.
Desde el punto de vista de los servicios
globales fijos, se prevé una caída gradual de los satélites
como soporte de grandes haces de circuitos de comunicación a grandes
distancias, en los que las elevadas prestaciones, capacidad,
fiabilidad y economía de los enlaces de fibra óptica se
impondrán paulatinamente. No obstante, existen grandes sectores
de población, distribuidos por ejemplo en áreas rurales, para
los que razones económicass retardarán su posibilidad de acceso a
los sistemas de fibra óptica y cuyas necesidades de servicios digitales
podrán ser cubiertas a coste razonable por los sistemas de
satélite.
En cambio, desde el punto de vista de
las comunicaciones móviles, la necesidad de los satélites irá
en aumento: seguirán desempeñando un papel de primer orden en
las comunicaciones marítimas y aéreas, especialmente
intercontinentales y se complementarán con las comunicaciones
móviles terrestres, en las que la elevada demanda hace más
económicos los sistemas terrenales de gran capacidad. Por ello,
todavía es una incógnita el sector del mercado de las
comunicaciones móviles personales (está claro, que en las
comunicaciones marítmas y aéreas son insustituibles) que pueden
conquistar.
De todas formas, las comunicaciones móviles por satélite (concretamente las personales) que se encuentran todavía en una primera fase de desarrollo, están lejos de alcanzar su techo económico y funcional, si bien la dinámica evolución de las tecnologías de la comunicación propician, en general, un entorno cambiante e interactivo en el que, merced sobre todo a sus características propias, los satélites seguirán manteniendo su competitividad.