RedesSatelites_a20044_a17434

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Redes de Satélites
Trabalho realizado por:
Aurélio Carvalho		Nº 20044
Sérgio Campos 		Nº 17434
Topicos
História das redes de satélites
Aplicações para os satélites
Tipos de Satélites
Arquitectura de um sistema de satélites
Estabelecimento de uma chamada
Routing
Métodos de Acesso
Handover
Segurança 
Operadores
Serviços
Historia das Redes de Satélites
1945		Arthur C. Clarke publica um artigo intitulado “Extra Terrestrial Relays“
1957 	primeiro satelite a ser lançado - SPUTNIK
1960		primeiro satelite de comunicações por reflexão - ECHO
1963 	Primeiro Satélite Geoestacionário - SYNCOM
1965 		Primeiro Satélite Geoestacionário Comercial “Early Bird“ 			(INTELSAT I): 240 duplex telephone channels or 1 TV 	channel, 1.5 			anos de vida
1976		Três satélites MARISAT para comunicações maritimas
1982 		Primeiro satélite para comunicações móveis - INMARSAT-A 
1988 		Primeiro satélite para comunicações móveis e transmissão de dados - 			INMARSAT-C
1993		Sistemas de telefonia por satélite passaram a ser digitais
1998 		Sistemas de Satelites para telemóveis
Aplicações para os Satélites
Globais
Meteorologia
Fins militares
Transmissão de emissões rádio e TV
Comunicação e localização ( ex:GPS )
TeleComunicações
Conexões de telefones globais
Backbone para redes globais
Conexões para comunicações em sítios remotos ou subdesenvolvidos ( “underdevelopment “)
Comunicações móveis globais
Sistemas de Satélites para expandir os sistemas telefónicos celulares (ex: AMPS ou GSM )
Tipos de Satélites
GEO ( Geostationary Earth Orbit )
MEO ( Medium Earth Orbit )
LEO ( Low Earth Orbit )
Tipos de Satélites
Leo
Órbita 500 – 1500 km acima da superficie terrestre
Visibilidade de um satélite de cerca de 10 – 40 minutos
Possível cobertura de rádio global
Tem uma latência comparável com as ligações terrestres de longa distância, ou seja 5 – 10 ms
Pequenos footprints, melhor reutilização da frequência
Necessita de Handover de um satelite para outro 
São necessários muitos satélites para assegurar a cobertura global
Mais sistemas complexos devido á movimentação dos satélites
	Exemplos: 
	Iridium ( surgiu em 1998, 66 satelites)
	Globalstar (surgiu em 1999, 48 satelites)
MEO 
Orbita 5000 – 12000 km em torno da superficie terrestre
Comparando estes com os sistemas LEO :
Movem-se mais lentamente
São necessários menos satélites para assegurar a cobertura global
Projecto do sistema mais simplificado
Para muitas das ligações não necessita de handover
Tem uma latência maior, da ordem dos 70 – 80 ms
Necessita de uma maior potência de envio
São precisas antenas especiais para pequenos “footprints”
	Exemplo: 
	ICO (Intermediate Circular Orbit, Inmarsat)
GEO
Orbital a 35,786 km de distancia da superficie terrestre, orbita num plano equatorial com uma inclinação de 0º 
Tem uma rotação de 24 horas, estando deste modo sincronizado em relação á rotação da Terra
Posição das antenas fixas sem necessidade de ajuste
Os satélites têm tipicamente um “footprint” elevado (até 34% da superfície da terra!), consequentemente difícil de reutilizar as frequências
Más elevações em áreas com latitude acima dos 60º devido ao seu posicionamento fixo acima do equador
Necessita de uma potência alta para transmitir
Uma latência elevada impõe um alargamento das distâncias
Não é útil para a cobertura global para telemóveis e transmissão de dados, tipicamente usado para a transmissão de Rádio e TV
Arquitectura de um Sistema de Satelites
Arquitectura de um Sistema de Satelites – Gateways
	Elementos constituintes:
	1) Gateways / Base Station
Estação terrestre constituída por :
		- GOCC (Ground Operations Control Center);
		- SOCC (Satellite Operations Control Center);
Cada estação pertence e é gerida por cada operador;
Recebe transmissões dos satélites com o intuito de processar as chamadas e encaminhá-las para a rede de destino terrestre;
 Uma gateway pode servir mais do que um país;
 É constituída por:
			- 3 a 4 antenas;
			- Estação de comutação;
			- Estação de operação e controlo;
 Efectuam a integração com as redes fixas ou móveis terrestres utilizando interfaces T1/E1.
 Arquitectura de um Sistema de Satelites-Gateways (2)
SOCC – gere as constelações dos satélites dos operadores, especificamente, monitoriza a posição dos satélites e as suas órbitas, fornecendo serviços de telemetria e comando para a constelação.
GOCC – é o responsável pelo controlo e planeamento do uso dos recursos dos satélites pelas gateways, estando assim interligado com o SOCC.
Arquitectura de um Sistema de Satelites-Satelite (3) 
2) Satelite
	
Estabelecimento de uma chamada
	Exemplo de um Estabelecimento de uma chamada:
	1) Processo de aquisição - é responsável pelo estabelecimento de comunicação entre o utilizador e o satélite;
Estabelecimento de uma chamada
2) Processo de acesso
	2.1) Determinação da localização do destinatário - a central terrestre, depois de receber informação do satélite, faz uso de um algoritmo que permite a localização do destinatário;
	2.2) Aprovação de acesso - nesta fase dá-se o contacto entre a central à qual o destinatário está conectado e a central servidora, que determina se o acesso com o utilizador desejado é permitido;
Estabelecimento de uma chamada
 3) Processo de registo – etapa na qual o terminal móvel por satélite comunica ao sistema a sua localização. Concluídas as fases anteriores obtém-se um canal de tráfego e a identificação da central, que permite a satisfação do serviço solicitado.
Routing
	Uma solução: Ligações entre Satélites (ISL)
Redução do número de gateways necessárias
Encaminhamento das ligações ou pacotes de dados dentro da Rede de Satélites o mais possível
Apenas um uplink e um downlink por direcção necessárias para a ligação de dois telefones móveis
	Problemas:
Maior focamento complexo nas antenas entre 2 satélites
Enorme complexidade do sistema devido á movimentação dos routers
Maior consumo de combustível
Menos tempo de vida
	Iridium and Teledesic projectadas com ISL
	Outros sistemas utilizam gateways e adicionalmente redes terrestres
Routing (2)
 
Tipos de Acesso
Existem 3 métodos de Acesso.
TDMA ( Time Division Multiple Acess )
Os utilizadores transmitem ou recebem um de cada vez
O espectro disponível é dividido em intervalos de tempo de tal forma que cada utilizador possa transmitir ou receber durante o intervalo de tempo
	que lhe foi reservado;
Tipos de Acesso (1)
FDMA ( Frequency Division Multiple Acess )
A largura de banda disponível é subdividida por forma a que cada utilizador transmite na parte da banda que lhe foi destinada
Permite que os utilizadores tenham acesso ao transpositor do satélite ao mesmo tempo
Receptores recebem o sinal em banda espalhada e extraem a informação que lhes é destinada usando o respectivo código;
Tipos de Acesso (2)
Handover em Sistemas de Satélites
Existem 4 tipos de Handover:
Intra Satellite Handover
Inter Satellite Handover
Inter System Handover
Gateway Handover
Handover em Sistemas de Satélites (1)
Intra satellite handover
Ocorre quando um utilizador se move de um spot beam de um satélite para outro spot beam do mesmo satélite;
 Esta situação ocorre uma vez que um satélite cria vários spot beams dentro do seu footprint;
 O mesmo caso acontece quando o satélite se move.
Handover em Sistemas de Satélites (2)
Inter satellite handover
No caso de um utilizador se ter movido de um footprint para outro, ou quando o movimento do satélite provoca essa mesma situação, pode ser considerado hard-handover;
 Ou soft-handover no caso de a conexão anterior e a nova conexão estarem activas em simultâneo, situação só possivel em sistemas CDMA;
Pode também ocorrer entre satélites que suportem Inter Satellite Link;
Handover em Sistemas de Satélites (3)
Inter system handover
Handover utilizado quando um dado utilizador que possua um terminal que suporte tanto a comunicação por satélite como a comunicação móvel terrestre, possa comutar para a rede que em dado momento passou a estar disponível.
Handover em Sistemas
de Satélites (4)
Gateway Handover
situação em que o satélite e o utilizador móvel possuem bom contacto, mas o satélite e o gateway não possuem tendo o satélite que procurar outra gateway.
Comunicações móveis de Satélite - Segurança
Globalstar
Para garantir a segurança da comunicação a Globalstar tem 3 aparelhos de encriptação disponíveis:
Comunicações móveis por Satélite - Operadores
Comunicações móveis por Satélite – Serviços 
Iridium
Voz;
Acesso à Internet pelo terminal;
Paging;
Soluções pré-pagas;
Referências:
http://iml.jou.ufl.edu/projects/Fall99/Coffey/HISTORY.HTM
http://members.aol.com/_ht_a/hattonjasonp/hasohp/ORBITS.HTML#Geosynchronous%20Orbits%20(GEO)
Outras Pesquisas
FIM