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Comunicações Via Satélite Aspectos principais • Os satélites de comunicação vem se firmando cada vez mais como um eficiente meio de transmissão entre dois pontos afastados geograficamente para transmissão de dados pura e simples à área de entretenimento, passando pela transmissão de voz e, mais recentemente, pela Internet. • Várias tecnologias foram criadas de modo a adequar as redes via satélite aos diferentes perfis de tráfego. • Até o presente momento, nenhum outro meio de transmissão permite uma comunicação entre dois pontos quaisquer na superfície da terra. • Ao contrário do que alguns possam imaginar, o satélite de comunicação não se oferece como uma alternativa às comunicações ópticas em qualquer circunstância, mas apenas como uma opção de complemento. Um meio óptico possui capacidade de canais muitas vezes superior ao satélite, porém não consegue ter a mesma abrangência. Comunicações Via Satélite Meios de transmissão kc •PARES METÁLICOS / REDE EXISTENTE •CABOS COAXIAIS •FIBRAS ÓTICAS •RÁDIO TERRESTRE •SATÉLITE •COMBINAÇÕES bassat03.ppt Comunicações Via Satélite Meios de transmissão • Todo o percurso do sinal transmitido de um ponto A para um ponto B é denominado “Meio de Transmissão”. • O meio de transmissão, juntamente com os juntores de uma central telefônica, constituem o que se chama de “tronco”. • A rigor, até mesmo uma central telefônica ou um computador existente entre A e B fazem parte do meio de transmissão. • Cabos de pares, cabos coaxiais e cabos ópticos são geralmente chamados de “meio físicos” ou “meios confinados”. • Rádio-enlaces (terrestres ou via satélite) são também chamados”de “meios radio-elétricos” ou “meios não confinados”. Exercício: O meio de transmissão entre um telefone móvel celular e uma estação rádio-base é um meio confinado ou não confinado? Justifique. Comunicações Via Satélite Meios confinados kc PARES METÁLICOS CABOS COAXIAIS FIBRAS ÓTICAS COMBINACÕES bassat04.ppt Comunicações Via Satélite Meios confinados • Pares metálicos utilizam cobre (material de preço elevado e importado em grande parte). Por utilizarem bitolas reduzidas, visando menor custo, possuem baixa capacidade de transmissão. Modernas técnicas de modulação vem permitindo a fabricação de “modens” como HDSL, ADSL VDSL etc., que possibilitarão usar a rede metálica ainda por algum tempo, até que seja economicamente viável a implantação de fibra óptica nas residências. • Cabos coaxiais também utilizam cobre, porém sua geometria possibilita uma capacidade de transmissão bem maior que a dos pares metálicos, só que inferior ao da fibra óptica. • As fibras ópticas representam o que há de mais recente em tecnologia de transmissão em meio confinado. Além de utilizar sinais ópticos, imunes a interferências eletromagnéticas, possuem altíssima capacidade. Infelizmente apresentam problema similar ao dos demais meios físicos: grandes transtornos no caso de acidentes de rede. • Exercício: O meio óptico é confinado ou não confinado? Justifique. Comunicações Via Satélite Vantagens da comunicação via satélite kc •Grande área de cobertura •Largura de faixa considerável •Independe de infra-estrutura terrestre complexa •Implantação rápida •Baixo custo por localidade acrescentada •Topologia simples bassat15.ppt Comunicações Via Satélite Vantagens da comunicação via satélite • As vantagens de uma rede de comunicação via satélite convergem, em síntese, para uma única: Abrangência geográfica. • Nenhum outro meio de transmissão consegue ser tão eficiente quando se trata de atender vários pontos simultaneamente em uma grande área geográfica. Comunicações Via Satélite Tipos de cobertura 17,4o COBERTURA HEMISFÉRICA (42,5%) COBERTURA REGIONAL 5o 2o COBERTURA LOCAL trans076.ppt Comunicações Via Satélite Tipos de cobertura • As área de cobertura de um satélite dependem basicamente de dois fatores: • Distância do satélite até a superfície da terra; • Frequência de operação. • Quanto maior a distância maior será a área de cobertura, de tal forma que com apenas 3 satélites geoestacionários é possível cobrir toda a superfície terrestre (proposto e demonstrado por Arthur Clarke). • Quanto maior a frequência, menos será a área de cobertura, uma vez que as antenas tem sua diretividade diretamente proporcional à frequência. Comunicações Via Satélite Coberturas locais • É possível proporcionar várias coberturas locais em regiões como a Europa, onde existem vários países com interesses diferentes em horários diferentes. • A cobertura local só é viável em freqüências da banda Ku ou acima. • Exercício: Por quê a banda C não é indicada em coberturas locais? Comunicações Via Satélite Diferenças em relação aos sistemas terrestres kc •Antenas de grande porte •Estações terrenas com alta potência •Potência limitada nos satélites bassat14.ppt Comunicações Via Satélite Diferenças em relação a um sistema terrestre • Antenas e transmissores de grande porte são necessárias para compensar a perda devida à grande distância da terra ao satélite. • Os satélites tem potência de transmissão e diâmetro de antena limitados devido ao elevado custo necessário para lançar um objeto de grandes dimensões. • Assim, a maior parte da potência necessária deve ser aplicada às estações terrenas. Comunicações Via Satélite O caso do retardo kc Enlaces via satélite •Limitações para voz devido a eco e “cortes” durante a conversação nos dois sentidos •Atraso em transações de dados quando ocorrem erros e retransmissões frequentes •Não há limitações significativas para áudio e vídeo Enlaces terrestres •Atrasos na transmissão geralmente não apresentam problema •Sérios atrasos ocorrem durante a instalação e o reparo bassat16.ppt Comunicações Via Satélite O caso do retardo • O tempo de propagação de ida e volta ao satélite é da ordem de 270 milissegundos. • Na prática, esse tempo se eleva, dependendo dos tempos de processamentos da informação que ocorrem nos diversos equipamentos. • Ocorrem ecos audíveis devido à grande distância. • Cortes existem devido à presença de supressores e canceladores de eco nos circuitos. Existem cortes ainda devido à redução da faixa da voz digitalizada. • Transmissões de dados apresentam maior tempo de resposta. Algumas técnicas são usadas para minimizar o retardo, como “cache” e “spoofing”. •Para algumas aplicações, há necessidade de ajustar o “time-out” do equipamento do usuário. • Existem protocolos inadequados à transmissão por satélite, independentemente dos ajustes que possam ser feitos. • Não existem problemas relevantes para transmissões de programações de áudio e vídeo. Retardo na propagação em enlace simples... 280 270 260 250 240 230 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 81,3o Longitude relativa L 80o 70o 60o 50o 40o 30o 20o 0o Retardo na propagação (ms) Latitude (graus) kcComunicações Via Satélite Espectro eletromagnético trans072.ppt Comunicações Via Satélite Espectro Eletromagnético • A exemplo do que ocorre com sistemas terrestres, o espectro eletromagnético para satélite já começa a dar sinais de saturação, exigindo coordenação cada vez mais rigorosa. • Mais cedo ou mais tarde deverão ser utilizadas freqüências mais elevadas. • Dentro de cada banda, reserva-se uma faixa superior para os lances de subida e uma faixa inferior para os lances de descida. • Exercício: Porque o lance de subida utilizada a faixa de frequência superior? Comunicações Via Satélite Faixas de freqüência kc BANDA L -Subida (Up-Link) :1,6 GHz -Descida (Down-Link) :1,5 GHz BANDA S -Subida (Up-Link) :2,6 GHz -Descida (Down-Link) :2,5 GHz BANDA C -Subida (Up-Link) :6 GHz -Descida (Down-Link) :4 GHz . bassat09.ppt Comunicações Via Satélite Faixas de frequência • As bandas L e S são utilizadas principalmente em serviços móveis, enquanto a banda C em serviços fixos. • A banda C é predominantemente usada em satélites geo-estacionários. É a bandamais usada, juntamente com a banda Ku. Requer rígida coordenação com sistemas terrestres de micro-ondas. A faixa de 6GHz ainda é bastante usada nos sistemas terrestres da EMBRATEL. • Exercício: Qual a principal vantagem em utilizar uma frequência mais baixa para serviços móveis? Comunicações Via Satélite Faixas de frequência kc . BANDA X - Subida(Up-Link) : 8 GHz - Descida(Down-Link) : 7 GHz Obs: Exclusivo de uso militar BANDA Ku - Subida(Up-Link) : 14 GHz - Descida(Down-Link) : 12 GHz Obs: Problemas de atenuação devido a chuvas BANDA Ka - Subida(Up-Link) : 30 GHz - Descida(Down-Link) : 20 GHz Obs:Grandes problemas de atenuação devido a chuvas bassat10.ppt Comunicações Via Satélite Faixas de frequência • A banda X é usada exclusivamente para fins militares. • A banda Ku não necessita de coordenação com sistemas terrestres, já que é de uso exclusivo para comunicações via satélite. Porém apresenta atenuação elevada devido a chuvas. • A banda Ka proporcionará maior capacidade de transmissão, porém as perdas devido a chuvas são severas, além de exigir processamento a bordo. • Exercício: O Brasil, ao implantar a primeira rede via satélite própria optou pela banda “C”. Qual, na sua opinião, teria sido o principal motivo? Comunicações Via Satélite Faixas de freqüência para Serviço Fixo Locação primária e exclusiva Locação primária e compartilhada R1: Região 1 (Europa, África e CIS) R2: Região 2 (as Américas) R3: Região 3 (Índia, Ásia, Austrália, Pacífico) WW: o mundo inteiro uplink downlink 3,4 GHz 4,2 GHz 4,5 GHz 4,8 GHz 5,725 GHz 5,850 GHz Ku-band 7,075 GHz C-band Ka-band 10,7 GHz 11,7 GHz 12,1 GHz 12,2 GHz 12,2 GHz 12,7 GHz 12,75 GHz 12,5 GHz 12,75 GHz 13,25 GHz 13,75 GHz 14,3 GHz 14,4 GHz 14,5 GHz 17,7 GHz 19,7 GHz 20,1 GHz 21,2 GHz 27 GHz 27,5 GHz 29,5 GHz 29,9 GHz 31 GHz WW WW WW WW WW WW WW WW WW WW WW R2 R2 R2 R2 R2 R2 R2 R1 R1 R1 R1 R3 R3 R3 R1 R3 R1 R3 R3 R1 bassat115.ppt Comunicações Via Satélite Faixas de freqüência para Serviço Fixo • Os serviços fixos abrangem as comunicações entre estações terrenas em operação em um ponto fixo. • A esta categoria também pertencem as estações “transportáveis”, uma vez que operaram em pontos fixos após os deslocamentos, ou seja, não funcionam enquanto se deslocam. • Na figura, as setas para cima indicam os lances de subida, enquanto as setas para baixa indicam os lances de descida. • As setas se referem a alocação exclusiva, isto é, não existe risco de interferência com outros sistemas. As setas hachuradas se referem a alocação compartilhada, ou seja, as freqüências podem ser utilizadas por outros sistemas, havendo necessidade de coordenação. • Exercício: Qual a grande desvantagem em se usar freqüências nas bandas C e K para comunicações móveis? Comunicações Via Satélite Reutilização de freqüências para a banda Ku Polarização vertical do lance de subida Polarização horizontal do lance de subida Polarização vertical do lance de descida Polarização horizontal do lance de descida MHz MHz MHz MHz 14.030 14.091 14.152 14.213 14.274 14.335 14.396 14.457 11.730 11.791 11.852 11.913 11.974 12.035 12.096 12.157 14.044 14.150 14.166 14.227 14.288 14.349 14.410 14.471 11.744 11.805 11.866 11.927 11.988 12.049 12.110 12.171 1V 2V 3V 4V 5V 6V 7V 8V 1V 2V 3V 4V 5V 6V 7V 8V 1H 2H 3H 4H 5H 6H 7H 8H 1H 2H 3H 4H 5H 6H 7H 8H Obs.: Os números se referem às freqüências centrais dos transponderes sat114.ppt Comunicações Via Satélite Reutilização de freqüências • A reutilização de freqüências permite dobrar a capacidade de transmissão. Este método consiste em transmitir dois sinais na mesma freqüência, porém em polarizações diferentes. No caso de polarização linear, teremos dois sinais sendo transmitidos nas polarizações vertical e horizontal, ocupando a mesma faixa de freqüência. No caso de polarização circular, teremos dois sinais sendo transmitidos nas polarizações direita e esquerda. • Seja um sinal sendo transmitido na polarização horizontal. Sempre haverá sinal sendo transmitido também na polarização vertical. Por mais elaborada que seja a antena, não significa que a diferença entre os dois sinais será infinita. Este fator deverá ser levado em conta ao se definir as freqüências de operação de uma estação terrena. • O valor mínimo recomendado para isolação entre as polarizações ortogonais é da ordem de 26 dB. Isto quer dizer que se um sinal está sendo transmitido na polarização vertical, a transmissão do mesmo sinal na polarização vertical deverá estar 26 dB abaixo do sinal de polarização horizontal, de forma a permitir reutilizar a mesma freqüência na polarização vertical, sabendo que o outro sinal na mesma polarização estará 26 dB abaixo. • O valor acima não é obrigatório, mas apenas uma recomendação mínima. Normalmente as operadoras são mais rígidas, chegando a exigir uma isolação de polarização de 30 dB para antenas de pequeno diâmetro e 33 dB para grandes diâmetros. • Exercício: Suponha que desejamos transmitir 60 canais de voz com banda plena, porém dispomos apenas de uma faixa disponível suficiente apenas para 30 canais em cada polarização. Faça um diagrama indicando de que forma seria possível transmitir os 60 canais com reutilização de freqüência. Comunicações Via Satélite Reutilização de freqüências fD fU f X Pol Y Pol Satélite fD fU f Satélite fD fU f B = faixa alocada fD fU B B f Por polarização ortogonal Por separação angular dos feixes em um satélite com feixes múltiplos fD = frequência de descida fU = frequência de subida Comunicações Via Satélite Segmentos espacial e terrestre kc - SEGMENTO ESPACIAL: Satélite + Estações de Controle - SEGMENTO TERRESTRE: Estações terrenas de comunicações bassat21.ppt Comunicações Via Satélite Segmentos espacial e terrestre • O acesso ao segmento espacial pelas estações do segmento terrestre é rigidamente controlado pelas operadoras do satélite, não só a nível nacional (para o caso de interferências com sistemas terrestres) como internacional (para o caso de interferência em outros satélites e entre os próprios satélites. • No Brasil, a Anatel é responsável por toda a coordenação a níveis nacional e internacional. • Todo acesso ao segmento espacial no Brasil deve ser precedido de autorização prévia da Star One. Esta autorização envolve estudo de interferência eletromagnética, alocação de freqüências e testes de avaliação de vários parâmetros das estações terrenas • Exercício: Os receptores residenciais de TV por assinatura não são controlados pela Anatel. Por que? Comunicações Via Satélite Segmentos espacial e terrestre Segmento espacial SATÉLITE ESTAÇÃO DE CONTROLE (TT&C) Segmento terrestre ESTAÇÃO TRANSMISSORA TERRENA ESTAÇÃO RECEPTORA TERRENA Lance de subida Lance de descida sat116.ppt Comunicações Via Satélite Principais fornecedores de SE kc • Hughes (Boeing) • Space Systems/Loral • Lockheed Martin • Spar • Matra (Alcatel) bassat23.ppt Comunicações Via Satélite Principais fornecedores de SE • Boeing, Space Systems/Loral e Lockheed Martin são empresas estadunidenses e se destacaram durante anos na indústria bélica. Ainda detém a maior fatia do mercado mundial. • A SS/Loral venceu a licitação da Anatel para ocupar a posição orbital 63ºW, com previsão de lançamento para junho de 2001. • A Spar é uma indústria aeroespacial canadense. • A Matra é uma indústria aeroespacial francesa, recentemente incorporada pela Alcatel, também francesa. • Existem outras empresas, européias e asiáticas, porém com menor participação no mercado mundial. • Exercício: Expresse sua opinião sobre o fato de não existir fabricante de segmento espacial no Brasil. Comunicações Via Satélite Classificação dos satélites quanto à estabilização kc Estrutura central Antena Painéis solares Giro-estabilizado Tri-axial trans077.ppt Comunicações Via SatéliteClassificação dos satélite quanto à estabilização • Satélites giro-estabilizados são cilíndricos a o giro em torno do próprio eixo já proporciona estabilização no eixo de rotação, restando, assim, criar apenas mais dois mecanismos. São mais simples, portanto. Todavia, a luz só consegue atingir cerca de um terço dos painéis solares. Com efeito, possuem menor capacidade de fornecimento de energia. • Satélites tri-axiais possuem 3 mecanismos de estabilização (daí sua forma cúbica), sendo, assim, mais complexos. Entretanto, apresentam vida útil geralmente superior e conseguem, graças à sua construção, expor todos os painéis solares à luz. • Exercício: Tente associar, por meio de um desenho, a forma cúbica do satélite tri-axial com os mecanismos de estabilização em 3 eixos. Comunicações Via Satélite Satélite giro-estabilizado (Brasilsat B) kc Diâmetro: 3.65 m Peso: 1052 kg Altura: 8,3 m Altura: 3,43 m Comunicações Via Satélite Satélite giro-estabilizado • Os satélites giro-estabilizados são mais baratos e de construção mais simples, porém são limitados no que diz respeito ao aproveitamento de energia solar, já que apenas um terço do seu corpo consegue receber a luz do sol, ficando os dois terços restantes à sombra. • Os atuais satélites da Star One (Embratel) são giro-estabilizados nas gerações A e B. Porém os da geração C serão tri-axiais Comunicações Via Satélite Satélite tri-axial kc bassat31.ppt Comunicações Via Satélite Satélite tri-axial • Os satélites tri-axiais são de tecnologia mais moderna. Devido à sua maior complexidade e vida útil, são mais caros. • Seus painéis solares são giratórios, possibilitando sua exposição total ao sol, o que não ocorre som os giro-estabilizados. • Exercício: Sua avó deve ter-lhe ensinado a andar de bicicleta. O que ela talvez não tenha dito é que o pneu da bicicleta é um exemplo de um dispositivo chamado giroscópio. Partindo do que acontece com uma bicicleta quando a velocidade está maior, tente fazer uma comparação com o sistema de estabilização de um satélite tri-axial. Estabilização tri-axial Eixo tangencial Trajetória na órbita Refletor Painel solar Eixo perpendicular Eixo radial Para a Terra P1-pg29 Comunicações Via Satélite Estabilização tri-axial • A estabilização do corpo do satélite (controle de atitude), consiste em implementar 3 sistemas giroscópicos, cada um controlando um dos 3 eixos perpendiculares entre si, conforme mostra a figura. • As principais funções desse sistema são: - Manter a antena permanentemente apontada na direção desejada; - Controlar as manobras do satélite durante o lançamento; • A correção da atitude é feita através do acionamento de retrofoguetes instalados ao redor do corpo do satélite. A periodicidade do acionamento dos retrofoguetes dependerá da precisão desejada no apontamento da antena. • Exercício: Por que os satélites giro-estabilizados tem o controle de atitude mais simples?. Comunicações Via Satélite Principais subsistemas do satélite kc bassat50.ppt Comunicações Via Satélite Principais subsistemas do satélite Subsistemas de: • comunicações • telemetria, telecomando e posição orbital • controle de atitude • energia • controle de reação • motor de apogeu • Exercício: Apenas como preparativo para as próximas aulas e, mais uma vez lembrando-se das aulas de geografia, defina o que é APOGEU e o que é PERIGEU. Comunicações Via Satélite Principais subsistemas do satélite • O subsistema de comunicações tem a função de converter a frequência do sinal de subida para a frequência do sinal de descida. • O subsistema de telemetria, telecomando e controle de posição orbital proporcionam a monitoração das condições do satélite, acionamento de retro- foguetes, manutenção do apontamento das antenas e medição da distância entre o satélite e a estação de controle. • O controle de atitude permite manter a orientação dos eixos do satélite em relação à sua órbita em torno da terra. • O subsistema de energia é responsável pela geração de eletricidade para o satélite, a partir dos painéis solares que carregam as baterias. • O subsistema de reação, ou de propulsão, formado por retro-foguetes e tanques de combustível, possibilita a correção norte-sul/leste-oeste na órbita, bem como a correção de atitude. • O motor de apogeu é utilizado para conduzir o satélite até sua posição orbital. Vista explodida de um satélite giro-estabilizado 4 / 6, 11 / 14 GHz telemetry and command bicone antennas Despun forward thermal barrier Spinning forward thermal radiator Primary thermal radiatorForward solar panel Solar panel extension drive (3) AFT thermal barrier AFT solar panel Solar panel extension rack (3) Transmit / receive feed horn and assembly Antenna deployment and positioning mechanism Antenna support beam 14 / 11 GHz shared aperture reflectors Despun playload compartment BAPTA Earth sensor (2) Spun electronics Propulsion tank (4) Spinning section Apogee motor Axial thruster (2) Radial thruster (2) Spun / Despun lock (4) Vista explodida de um satélite tri-axial Torre da antena Battery packs East panel Attitude processing electronics Transponder control electronics Battery packs Momentum wheels Command logic decoder Apogee kick motor Structure central core West panel Hydrazine tanks Sensor terreno Refletor da antena Solid state multiplexers Transponder panels South solar array boom Central logic processor Três diferentes gerações Comunicações Via Satélite Estações de controle • As estações de controle do segmento espacial, embora terrestres, fazem parte do segmento espacial, já que são responsáveis pelo controle e pelo rastreamento do satélite. •As estações de controle de comunicações fazem a supervisão de todas as estações terrenas que transmitem para o respectivo satélite. • No caso do Brasilsat, o controle é feito pela Star One, através das estações de Guaratiba e Tanguá (RJ), e Mosqueiro (PA). • A estação de Guaratiba é a mais importante de todas. Suas principais atividades são: • Controle das estações terrenas pelo COCC (Centro de Operações e Controle de Comunicações; • Telemetria e telecomando pelo CCSE (Centro de Controle do Segmento Espacial. Comunicações Via Satélite Estações de controle •A estação de Tanguá é mais antiga e foi implantada na época em que o Brasil não possuía satélite próprio. Sua principal atividade é servir como contingência em caso de falha na estação de controle de Guaratiba, com a qual está permanentemente interligada. • A estação de Mosqueiro é utilizada para medir a distância do satélite até o Centro de Controle, através do tempo de propagação de ida e volta. • Exercício: Na sua opinião, a Estação de Controle de Guaratiba poderia ter sido implantada em outro estado do Brasil? Comunicações Via Satélite Segmento terrestre • O segmento terrestre abrange todas as estações de comunicação uni e bi-direcionais que se utilizam do satélite como repetidor. • Até maio de 2000 existiam cerca de 3 mil estações terrenas licenciadas, cada uma delas integrando ou não uma determinada rede. • Exercício: Dentro do conceito de segmentos terrestre e espacial, como estariam classificadas as estações de recepção de sinal de TV por assinatura (DirecTV, SkyNet etc)? Enlaces de RF e de banda-básica Destino da mensagem Lance de descida Fonte da mensagem Lance de subida Satélite Enlace de RF Enlace de banda-básica terminal do usuário terminal do usuário Diagrama em blocos de um transponder C O M B I N A D O R D E R F TX do Satélite EIRPD AP AP AP AP AP AP AP D I V I S O R D E R FFreqüência dooscilador local (fixa) RX no Satélite Faixa de freqüências de subida Faixa de freqüências de descida Comunicações Via Satélite Diagrama em blocos de um transponder • Como já foi dito, salvo no caso dos satélites com processamento a bordo, o satélite de comunicações é bem simples do ponto de vista funcional. • Pouco há o que acrescentar,quando comparado a um repetidor terrestre comum. • O sinal que chega da terra em uma dada faixa de frequência é amplificado, convertido com auxílio de um oscilador local e re- transmitido para a terra em outra faixa de frequência. • Exercício: Com base no diagrama a seguir e na tabela de transponderes, calcular a frequência de um satélite em banda C. Satélite com regeneração a bordo com transmissão multiplexada na descida D EM U LT IP LE XE R B A SE B A N D S W IT C H IN G M A TR IX TD M M U LT IP LE XE R MOD DEM DEM DEM DEM DEM M FDMA LO LNA M f1 f2 fM TWT TDM M tempo freqüência tempo freqüência 1 2 M FDMA uplink TDM downlink f f Comunicações Via Satélite Transponderes do Brasilsat, geração B kc . TPDR Subida Descida Larg. faixa TPDR Subida Descida Larg. faixa 1AE 5866.5 3644.5 33 MHz 1BE 5885 3660 2AE 5905 3680 2BE 5925 3700 1A 5945 3720 1B 5965 3740 2A 5985 3760 2B 6005 3780 3A 6025 3800 3B 6045 3820 4A 6065 3840 4B 6085 3860 5A 6105 3880 5B 6125 3900 36 MHz 6A 6145 3920 36 MHz 6B 6165 3940 7A 6185 3960 7B 6205 3980 8A 6225 4000 8B 6245 4020 9A 6265 4040 9B 6285 4060 10A 6305 4080 10B 6325 4100 11A 6345 4120 11B 6365 4140 12A 6385 4160 12B 6405 4180 Subida vertical-Descida horizontal Subida horizontal-Descida vertical Freq. Central Freq. Central trans011.ppt Comunicações Via Satélite Transponderes do Brasilsat B2 e B3 • A grande complexidade de um satélite está mais associada ao seu controle orbital do que na parte destinada às comunicações, a não ser no caso dos satélites com processamento a bordo. • Do ponto de vista de telecomunicações, o satélite é geralmente um repetidor no espaço, onde o elemento básico é o “transponder”. • Transponder é um equipamento instalado a bordo do satélite, consistindo de amplificador de recepção, conversor de frequência e amplificador de transmissão. • O Brasilsat B2 e B3 possuem 28 transponderes, sendo 14 em cada polarização. Cada transponder, exceto um, possui uma largura de faixa de 36 MHz. Apenas um deles possui 33 MHz de faixa. Além da faixa útil, existe uma banda de guarda de 2 MHz de cada lado, de modo a evitar interferência entre dois transponderes adjacentes. • A largura de faixa total dos satélites B2 e B3 é de 575 MHz cada um. • Exercício: Tente explicar como é possível caberem 28 transponderes de 36 MHz em apenas 575 MHz de faixa. Exemplo de reutilização de freqüências H ímpar H par V ímpar V par TWTA TWTA TWTA TWTA Reg A, ímpar Reg C, ímpar Reg D, ímpar Reg D, par Reg C, par Reg B, ímpar Reg A, par Reg B, par M at riz d e re du nd ân ci a M at riz d e re du nd ân ci a Receptores/ conversores de descida redundantes 4:2 Recepção V Recepção H Multiplexadores de entrada Refletor gradeadoH V H H H H V V V V Multiplexadores de saída Divisores de potência H = horizontal V = vertical Cadeia de alimentadores Cadeia de alimentadores Comunicações Via Satélite Diagrama em blocos de uma estação terrena kc USUÁRIOS D ADOS TELEGRAFIA TELEFONIA TELEVISÃ O DIFUSÃ O O UTROS MT MU X TX MO D C OMB CON V SUB C OMB AP C OMB D ADOS TELEGRAFIA TELEFONIA TELEVISÃ O DIFUSÃ O FAC SIMILE O UTROS MT DIV OUTROS MOD OUTROS CONV SUB OUTROS AP FACSIMILE MU X RX DEM CON V D ESC A LIM DIV LN A A LIM SAT AN TEN A AN TEN A OUTR OS C ONV DE SC. OUTR OS DEM OUTR OS L NA trans070.ppt Comunicações Via Satélite Diagrama em blocos-Estação Terrena • Do ponto de vista de “hardware”, uma estação terrena tem muita semelhança com um equipamento de micro-ondas terrestres. A grande diferença reside na parte de “software”, principalmente quando se trata de transmissão digital. Junto com o sinal de banda básica, outras informações são inseridas para garantir sigilo e qualidade. • Como se pode ver pelo diagrama, uma única estação pode ser aproveitada para atender vários usuários simultaneamente. • Exercício: O diagrama da página seguinte é um dos mais importantes do curso. Após a explicação do instrutor, descrever com suas palavras o diagrama em blocos de uma estação terrena. Comunicações Via Satélite Diagrama em blocos de uma estação terrena kc trans071.ppt Comunicações Via Satélite Diagrama em blocos (RF)-Estação Terrena • O diagrama a seguir representa um subsistema de RF na configuração (1+1), ou seja, um dos sistemas transmite constantemente enquanto o outro é ativado automaticamente em caso de falha do primeiro. • A comutação para o sistema reserva é independente em relação à transmissão e à recepção, isto é, se houver falha em um dos receptores, o transmissor associado não será comutado. • A letra “C” no diagrama indica “Monitoramento e Controle”. • Exercício: Após a explicação do instrutor, descrever com suas palavras o diagrama em blocos do sub-sistema de RF de uma estação terrena. Estação de pequeno porte (1) UNIDADE INTERNA (IDU) Cabo de FI tipo 950-1450 MHz ou 140 MHz ou 70 MHz Portas de entrada e saída UNIDADE EXTERNA (ODU) Estação de pequeno porte (2) Modulador Sintetizador de Freqüências codificador FEC F o n t e Demodulador Decodificador FEC Portas de entrada e saída Interface de banda básica Amplificador de potência Conversor de subida Duplexado r Amplificador de baixo ruído Conversor de descida Fonte de energia Sintetizador de freqüência remota Alimentador UNIDADE INTERNA (IDU) Cabo de FI UNIDADE EXTERNA (ODU) Comunicações Via Satélite Amplificadores de Baixo Ruído - LNA kc trans074.ppt Comunicações Via Satélite Amplificadores de Baixo Ruído - LNA • O LNA é o principal elemento do sistema de recepção, tanto do satélite quanto da estação terrena. Preferencialmente é instalado diretamente acoplado ao alimentador da antena, pois além de operar com níveis bastante reduzidos, deve captar a menor potência de ruído possível e prover a primeira amplificação do sinal. Sua faixa de passagem deve ser equivalente a toda a banda de recepção do satélite e seu ganho típico é da ordem de 55 dB. •O amplificador maior na figura é utilizado na banda C, enquanto que os outros dois são utilizados nas bandas Ku e Ka. Observar as diferenças de tamanho. Pode-se concluir que os receptores em banda “V” serão ainda menores. • Os parâmetros dos LNA utilizados nos cálculos de enlace são o ganho e a temperatura de ruído (medida em Kelvins). A temperatura em Kelvin é tomada em relação ao zero absoluto (- 273 oC). Comunicações Via Satélite Amplificadores de Baixo Ruído - LNA Quanto maior a frequência de operação do LNA, maior será a temperatura de ruído. • É bastante comum o LNA ser construído com o primeiro estágio de conversão, formando um bloco apenas, denominado LNB (Low Noise Block- downconverter) e que converte o sinal de recepção em banda C em um sinal em banda L, com a mesma largura de faixa. • Uma outra forma de conversão consiste em utilizar um LNC (Low Noise Converter). Neste componente ocorrem duas conversões, sendo uma igual à do LNB e a seguinte limitando a faixa do sinal em apenas um ou dois transponderes. • Exercício: Tente explicar (mesmo que intuitivamente) se uma temperatura de ruído maior representa uma vantagem ou uma desvantagem para o cálculo de enlace. LNB – Diagrama simplificado Conversor de Baixo Ruído Transição ou polarizador Alimentador Irradiador Ganho: 50 dB Comunicações Via SatéliteAspectos principais Comunicações Via Satélite Meios de transmissão Comunicações Via SatéliteMeios de transmissão Comunicações Via Satélite Meios confinados Comunicações Via SatéliteMeios confinados Comunicações Via SatéliteVantagens da comunicação via satélite Comunicações Via SatéliteVantagens da comunicação via satélite Comunicações Via SatéliteTipos de cobertura Comunicações Via SatéliteTipos de cobertura Comunicações Via SatéliteCoberturas locais Comunicações Via SatéliteDiferenças em relação aos sistemasterrestres Comunicações Via SatéliteDiferenças em relação a um sistema terrestre Comunicações Via SatéliteO caso do retardo Comunicações Via SatéliteO caso do retardo Retardo na propagaçãoem enlace simples... Comunicações Via SatéliteEspectro eletromagnético Comunicações Via SatéliteEspectro Eletromagnético Comunicações Via Satélite Faixas de freqüência Comunicações Via SatéliteFaixas de frequência Comunicações Via Satélite Faixas de frequência Comunicações Via SatéliteFaixas de frequência Comunicações Via SatéliteFaixas de freqüência para Serviço Fixo Comunicações Via Satélite Faixas de freqüência para Serviço Fixo Comunicações Via SatéliteReutilização de freqüências para a banda Ku Comunicações Via SatéliteReutilização de freqüências Comunicações Via SatéliteReutilização de freqüências Comunicações Via Satélite Segmentos espacial e terrestre Comunicações Via SatéliteSegmentos espacial e terrestre Comunicações Via SatéliteSegmentos espacial e terrestre Comunicações Via Satélite Principais fornecedores de SE Comunicações Via SatélitePrincipais fornecedores de SE Comunicações Via SatéliteClassificação dos satélites quanto à estabilização Comunicações Via Satélite Classificação dos satélite quanto à estabilização Comunicações Via Satélite Satélite giro-estabilizado (Brasilsat B) Comunicações Via SatéliteSatélite giro-estabilizado Comunicações Via SatéliteSatélite tri-axial Comunicações Via SatéliteSatélite tri-axial Comunicações Via SatéliteEstabilização tri-axial Comunicações Via SatélitePrincipais subsistemas do satélite Comunicações Via SatélitePrincipais subsistemas do satélite Comunicações Via SatélitePrincipais subsistemas do satélite Vista explodida de um satélitegiro-estabilizado Vista explodida de um satélite tri-axial Três diferentes gerações Comunicações Via SatéliteEstações de controle Comunicações Via SatéliteEstações de controle Comunicações Via SatéliteSegmento terrestre Enlaces de RF e de banda-básica Comunicações Via SatéliteDiagrama em blocos de um transponder Satélite com regeneração a bordo com transmissão multiplexada na descida Comunicações Via Satélite Transponderes do Brasilsat, geração B Comunicações Via Satélite Transponderes do Brasilsat B2 e B3 Comunicações Via SatéliteDiagrama em blocos de uma estação terrena Comunicações Via SatéliteDiagrama em blocos-Estação Terrena Comunicações Via SatéliteDiagrama em blocos de uma estação terrena Comunicações Via SatéliteDiagrama em blocos (RF)-Estação Terrena Estação de pequeno porte (1) Estação de pequeno porte (2) Comunicações Via SatéliteAmplificadores de Baixo Ruído - LNA Comunicações Via SatéliteAmplificadores de Baixo Ruído - LNA Comunicações Via SatéliteAmplificadores de Baixo Ruído - LNA LNB – Diagrama simplificado
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