Arreglos para acceso múltiples al satélite

Republica bolivariana de Venezuela Ministerio del poder popular para la defensa Universidad nacional experimental politécnica de la fuerza armada nacional Maracaibo, estado Zulia

Arreglos para acceso múltiples al satélite y sistemas satelitales

Realizado por  Bracho Deivison Davila Sireynis Peralta Jose Serrudo alexander 

Sección 09-ITE-N01

Arreglos para acceso múltiples al satélite

El Acceso Múltiple es una variante del Multiplexado y describe el procedimiento a usar para compartir los recursos de comunicaciones entre un gran número de usuarios. Deben por tanto considerarse los diversos Protocolos de Acceso Múltiple disponibles, así  como los métodos utilizados para el análisis comparativo de sus prestaciones.

El protocolo de Acceso Múltiple que se use afecta a todos los elementos del sistema, determina su capacidad y flexibilidad y tiene una gran incidencia en los costes.

Suelen dividirse en tres tipos básicos:

 – De Asignación Fija  – De Acceso Aleatorio  – Técnicas de Acceso Controlado (Asignación Bajo Demanda DAMA)

Esquemas de Asignación Fija (FDMA, TDMA, CDMA y SDMA).

Asignan permanentemente una fracción de los recursos del sistema a cada usuario, y se adaptan mejor a situaciones en las que el tráfico es intenso y continuo.



FDMA

Es un método para accesos múltiples en donde un ancho de banda de canal de RF se divide en bandas de frecuencia más pequeñas llamadas subdivisiones. Cada subdivisión se utiliza para llevar un canal de banda de voz. Se utiliza un mecanismo de control para asegurar que dos estaciones terrenas no transmitan, en la misma subdivisión, al mismo tiempo. Esencialmente, el mecanismo de control designa una estación receptora para cada una de las subdivisiones. En los sistemas de asignación por demanda, el mecanismo de control, también se utiliza para establecer o terminar los enlaces de banda de voz entre las estaciones terrenas, fuente y destino. En consecuencia, cualquiera de las subdivisiones

puede ser utilizada por cualquiera de las estaciones terrenas que están participando, en algún momento determinado.

Típicamente, cada subdivisión se utiliza para llevar un solo canal de banda de voz de 4 kHz pero, en ocasiones, a los grupos, supergrupos, o hasta a los grupos maestros se les asigna una subdivisión más grande.



TDMA

El acceso múltiple por división de tiempo (TDMA) es el método predominante utilizado actualmente para acceso múltiple. Proporciona el método más eficiente para transmitir portadoras moduladas, en forma digital (PSK). El TDMA es un método de portadoras moduladas digitalmente con multicanalizacion por división de tiempo entre estaciones terrenas participantes, dentro de una red satelital, a través de un transponder común de satélite. Con TDMA, cada estación terrena transmite una corta ráfaga de una portadora modulada en forma digital durante una ranura de tiempo preciso (intervalo) dentro de una trama TDMA. Cada ráfaga de la estación se sincroniza para que llegue al transponder de satélite a un tiempo diferente. En consecuencia, solamente está presente en el transponder la portadora de una estación terrena en un momento determinado, evitando así, una colisión con la portadora de otra estación. El transponder es un repetidor de RF a RF que simplemente recibe las transmisiones de las estaciones terrenas, las amplifica, y luego vuelve a transmitirlas en un haz de bajada que se recibe por todas las estaciones terrenas participantes. Cada estación terrena recibe las ráfagas de todas las otras estaciones terrenas y tiene que seleccionar, de entre ellas, el tráfico destinado solamente para ella.



CDMA

Con FDMA, las estaciones terrenas se limitan a un ancho de banda específico dentro de un canal de satélite o sistema, pero no tienen restricción en relación a cuando pueden transmitir. Con TDMA, las transmisiones de las estaciones terrenas están

restringidas a una ranura de tiempo preciso, pero no tienen restricción en relación a que frecuencia o ancho de banda pueden utilizar dentro de un sistema satelital específico o asignación de canal. Con el acceso múltiple por división de códigos (CDMA), no hay restricciones de tiempo o de ancho de banda. Cada transmisor de estación terrena puede transmitir, cada vez que lo desea, y puede utilizar cualquier ancho de banda o todos los anchos de banda asignados a un sistema o canal de satélite en particular. Debido a que no hay limitaciones en el ancho de banda, al CDMA a veces se le conoce como acceso múltiple del espectro disperso; las transmisiones se pueden extender por todo el ancho de la banda designado.

Las

transmisiones

son

separadas

por

medio

de

técnicas

de

encriptación/desencriptación de cubiertas. O sea, que las transmisiones de cada estación terrena se codifican con una palabra única binaria llamada código de chip. Cada estación tiene un código de chip único. Para recibir la transmisión de una estación terrena en particular, una estación receptora tiene que saber el código de chip para esa estación.



SDMA

El esquema SDMA parte de la idea de que los usuarios a los que se da servicio ocupan una zona espacial diferente, de manera que el desde el satélite se puede discriminar a los usuarios por las diferentes posiciones espaciales. El satélite debe ser capaz de establecer un conjunto de canales ortogonales en transmisión y recepción en base a la separación de los usuarios.

SDMA tiene aplicación en servicios de comunicaciones móviles MSS

ofrecidos en sistemas de satélites LEO y MEO.

Esquemas de acceso aleatorio (Aloha)

En Aloha, cada estación transmite los mensajes conforme le van llegando, de modo que si más de una estación tiene mensajes para transmitir, los paquetes colisionan en el

canal destruyéndose. Cada estación interpreta que se ha producido colisión si al vencer un determinado temporizador de time out, no se ha recibido reconocimiento del mensaje enviado. De este modo, tras la colisión, cada estación retransmitirá el mensaje transcurrida una cantidad de tiempo aleatoria. Hay que señalar que aunque sólamente una parte del paquete transmitido haya sido destruido (colisión parcial), la estación retransmitirá el paquete completo.



Protocolo Aloha ranurado.

En esta versión del protocolo Aloha los mensajes se transmiten sólo en determinados intervalos de tiempo llamados slots, lo cual tiene el efecto de doblar el rendimiento efectivo del sistema puesto que en este caso los paquetes, ó no sufrirán colisión, ó la colisión afectara al paquete completo (dos o más estaciones transmitiendo sobre el mismo slot).



Protocolo Aloha de rechazo selectivo.

El SREJ ALOHA es una técnica de acceso aleatorio no ranurado que alcanza el mismo rango de rendimiento que el Aloha ranurado pero sin requerimientos de sincronización.

Ello implica el subempaquetamiento de mensajes junto con un ARQ (Authomatic Repeat Request) de rechazo selectivo. El funcionamiento es similar al del Aloha no ranurado, sólo que en este caso sólo se retransmiten las partes del mensaje que han sufrido colisión.

Está demostrado que este tipo de protocolos funcionan bien en redes que soportan mensajes interactivos cortos y transferencias periódicas de ficheros que necesitan un rendimiento de 0.34.

Una ventaja importante del srej Aloha es su independencia con la longitud de los mensajes, lo cual es especialmente importante cuando el tráfico consiste en una amplia variedad de aplicaciones de diferente longitud.

Técnicas de Acceso Controlado (Asignación Bajo Demanda DAMA)

Las técnicas de acceso controlado son más adecuadas cuando la información generada por un usuario tiende a ser de larga duración (llamadas de voz o transferencias de ficheros largos). Parte de los recursos se asignan para canales de petición (con acceso aleatorio) y de asignación. El resto se utiliza para l a realización de las comunicaciones.

La técnica de acceso múltiple DAMA permite aprovechar al máximo las ranuras de frecuencia y la potencia del satélite cuando el tráfico que genera cada estación es esporádico, pues las ranuras se asignan a las estaciones terrenas solamente durante el tiempo que las necesitan para establecer comunicación; en el momento en que alguna deja de transmitir, esa ranura se libera y queda disponible para cualquier otra de las estaciones del sistema que la solicite temporalmente. Cuando minutos u horas después, la estación terrena que liberó la ranura quiera transmitir más información, podría darse el caso de que la ranura de frecuencia que usó previamente dentro del amplificador esté ocupada en ese instante por la señal de otra estación; pero puede haber otras ranuras vacías en ese momento. Y de ser esta el caso, la estación terrena en cuestión podría utilizar cualquiera de ellas. Es decir, la frecuencia de la portadora transmitida por cada estación terrena cambia en el tiempo, moviéndose de lugar en el espectro radioeléctrico del amplificador y, por supuesto, la estación debe estar debidamente equipada para hacerlo.

Sistema Satelitales

Básicamente un sistema satelital es un sistema repetidor, el cual tiene la capacidad de recibir y retransmitir, esto se debe a un dispositivo receptor-transmisor, cada uno de

los cuales escucha una parte del espectro, la amplifica y retransmite a otra frecuencia para evitar la interferencia de señales

Un sistema satelital consta de 

Un enlace tierra-satélite o enlace ascendente (uplink)



Un enlace satélite-tierra o enlace descendente (downlink)

En este sistema se logran distinguir dos grandes categorías: 

Satélites de observación: Para la recolección, procesamiento y transmisión de datos de y hacia la Tierra.



Satélites de comunicación: Para la transmisión, distribución y diseminación de la información desde diversas ubicaciones en la Tierra a otras distintas posiciones

Sabemos que los satélites se pueden clasificar dependiendo de su: -Aplicación -Orbita Uso -Frecuencias -Sistemas -Estructura y peso, etc.

La visibilidad de un satélite depende de su órbita, una órbita redonda puede caracterizarse declarando la altitud orbital (la altura de la nave espacial sobre la superficie de la Tierra) y la inclinación orbital (el ángulo del avión orbital del satélite al avión ecuatorial de la Tierra).



Satélites Geoestacionarios (GEO)

En una órbita circular ecuatorial de altitud 35.786 Km. Centenares de satélites de comunicaciones están situados a 36.000 Km de altura y describen órbitas circulares sobre la línea ecuatorial.



Satélites de Orbita Media (MEO)

Altitud de 9.000 a 14.500 Km. De 10 a 15 satélites son necesarios para abarcar toda la Tierra.



Satélites de Orbita Baja (LEO)

Altitud de 725 a 1.450 Km. Son necesarios más de unos 40 satélites para la cobertura total. Los satélites proyectan haces sobre la superficie terrestre que pueden llegar a tener diámetros desde 600 hasta 58.000 Km.