Enlaces entre satélites

La principal novedad introducida por los satélites LEO es , sin duda , los enlaces entre satélites ( ISL´s ) , que garantizan la conectividad de la red. Estudiaremos :

Ventajas de los ISL´s
La principal ventaja de los ISL´s es la posibilidad de encaminar el tráfico de larga distancia a través de éstos , lo que dota de autonomía al sistema , reduce los incontrolables costes de los enlaces PTSN ( incontrolables puesto que dependen , por ejemplo , de la orografía del terreno ) y reduce el retardo de propagación. Además , podemos dar servicio a amplias zonas en las que el satélite no puede ver ninguna pasarela. ( por ejemplo , en el Oceano Pacífico ). Generalmente , los requerimientos del 'handover' pueden verse reducidos gracias a que el enlace con una determinada pasarela fija puede mantenerse mientras un determinado usuario móvil permanezca en la zona de servicio de un determinado satélite. En cambio , sin ISL´s , el satélite tiene que ver simultaneamente la pasarela y el usuario móvil. Finalmente ,debemos mencionar también , que los ISL´s permiten transportar señalización e información para la gestión de la red.

Inconvenientes de los ISL´s

Por otro lado , la introducción de los ISL´s conlleva un cierto número de inconvenientes , como el peso adicional , la complejidad y el coste de la carga útil del satélite. En efecto , necesitamos antenas ISL , transmisores y receptores , así como dispositivos de conmutación abordo. Las necesidades de apuntamiento , adquisición y seguimiento ( PAT ) incrementa todavía más la complejidad ya que requieren antenas ISL orientables ( además de las antenas GWL ).
En general , en los sistemas LEO diseñados para obtener cobertura total , las ventajas compensan ampliamente los inconvenientes. No suele ocurrir lo mismo con los sistemas ICO , como se verá en el estudio de la capacidad del sistema.

Tipos de ISL´s

Distinguimos dos tipos de ISL´s :

Dos satélites de planos orbitales diferentes se ven el uno al otro con un ángulo de apuntamiento variable. Así pues , los ISL´s interplano requieren generalmente antenas orientables , en cambio , los ISL´s pueden mantenerse con antenas fijas. Aún es más , los ISL´s interplano no tienen por qué mantenerse indefinidamente .La distancia entre dos satélites de planos orbitales adyacentes varía sensiblemente a medida que éstos se desplazan por su órbita , pudiendo darse incluso el caso de que la tierra se interponga en su linea de visión. Cuando se dan estas situaciones , el enlace ha de disponer de la posibilidad de conmutar ( activo / inactivo ) lo que exige un enorme esfuerzo de PAT.
La fig.1 muestra las posibles topologías de satelites e ISL´s para las constelaciones de LEONET e Iridium respectivamente.



Fig.1 Topología de satélites e ISL´s para (a) LEONET en t=240 s y (b) Iridium en t=0 s. 

o       Satélite
____    ISL´s intraplano
----    ISL´s interplano

Para la constelación LEONET , consideramos ISL´s permanentes ( no desconectables , ver fig.1a ). Cada satélite cuenta con cuatro puertos ISL bidireccionales ( antena ISL , transmisor , receptor ) ; dos de las cuatro antenas deben ser orientables.
La fig1b nos muestra los ISL´s intraplano y tres anillos ecuatoriales de ISL´s interplano en la constelación Iridium. Podemos observar como los ISL´s interplano no son permanentes : existe una franja de latitud centrada en el ecuador, de tal forma que , algunos enlaces , cuya latitud se va a salir de la franja , se desactivan , mientras que otros , cuya latitud va a entrar en la franja , se activan. Ésto es así porque la densidad de satélites aumenta considerablemente a medida que nos acercamos de los polos , con lo que no necesitamos tantos enlaces en éstas latitudes como en el ecuador.
La fig.2 refleja como varía el ángulo de apuntamiento entre dos satélites de planos adyacentes , tanto en elevación como en azimut ( ambos ángulos están referidos a la dirección de vuelo del satélite ).



Fig.2 Variación con el tiempo del ángulo de apuntamiento interplano para el satélite nº 12 de las constelaciones LEONET (a) e Iridium (b).

La fig.2a muestra que , para la constelación LEONET , los ángulos de apuntamiento ( elevación y acimut ) varían en unos amplios márgenes , lo requiere unas sofisticadas técnicas PAT.
En la fig.2b podemos ver como para el sistema Iridium , las necesidades PAT son , en cambio , mucho más suaves. La forma aplanada del bucle nos sugiere mantener el apuntamiento vertical fijo y mover la antena ISL sólo en el plano horizontal , como se indica en la figura. Podemos utilizar , por ejemplo , una antena ISL con un ancho de haz a 2 dB de 5 grados ( en elevación ). Considerando una elipticidad del haz de 1:2 , éste ancho corresponde con una ganancia de 36 dBi a 23 Ghz. Así , con ésta antena , el apuntamiento vertical queda garantizado en una franja de +/-60 grados de latitud en torno al ecuador , lo cual es totalmente consistente con la topología de la fig.1b. El margen de apuntamiento horizontal queda entonces en unos 31 grados.
La siguiente tabla es un resumen de las características geométricas de los ISL´s para las constelaciones LEONET e Iridium. También incluimos la variación de las pérdidas en espacio libre , definidas como 20 log ( max / min ).

Características Geométricas de los ISL´s

LEONET Iridium
ISL intraplano ISL interplano ISL intraplano ISL interplano
Distancia ( km ) 15000 4550...18460 4030 3270...4480
Variación de las pérdidas __ 12.2 dB __ 2.7 dB
Apuntamiento horizontal 0º -106º...106º 0º 34º...65º
Apuntamiento vertical -36º -10º...-46º -16º -16º