Por su posición en el espacio, los satélites es la herramienta más adecuada para la transmisión directa hacia los terminales de usuario, ya que esto permite una conexión instantánea con una extensa zona, además con esto se puede conseguir grandes anchos de banda.
EE.UU. en los 80's comenzó a desarrollar proyectos para la difusión directa de TV por todo el país, pero no llegaron a hacerse realidad debido principalmente a la existencia de mucha competencia en el mercado televisivo de EE.UU., así como la no idoneidad de los satélites en funcionamiento, pensados para servicios fijos.
El sistema DBS tiene bastante éxito en aquellos países desarrollados donde las redes CATV no tienen suficiente implantación.
Características
· Gran distancia entre el satélite y las estaciones terrenas:
· Las pérdidas en espacio libre son elevadas (del orden de 200 dB), por ello es necesario optimizar la ganancia de la antena, la eficiencia del transmisor, la figura de ruido del receptor y otros aspectos de modulación y codificación de la señal.
· Retraso en la señal, que en ocasiones puede provocar problemas de latencia en aplicaciones sensibles a este parámetro.
· Acceso múltiple: Debe permitir el servicio a un número grande y variable de usuarios de forma simultánea y eficiente con el mínimo control externo posible.
· Diseño del satélite: Optimización del tamaño y el peso para reducir el coste de la puesta en órbita, utilizar el mínimo posible de energía y prolongar la vida útil. Flexibilidad en la implementación de canales de comunicaciones.
· Autonomía: Capaz de funcionar sin mantenimiento en un entorno hostil.
· Estaciones terrenas: Asequibles por los usuarios a la vez que potentes y suficientemente sofisticadas para poderse comunicar de forma eficiente con los satélites.
Los servicios principales de comunicaciones espaciales son:
· Servicio fijo por satélite (SFS): comunicaciones entre estaciones terrenas localizadas en puntos fijos a través de satélite.
· Radiodifusión directa por satélite (DBS o DTH): difusión de sonido e imagen a receptores individuales o colectivos.
· Servicio móvil por satélite (SMS): comunicaciones entre estaciones terrenas móviles (marítimas, aeronaúticas o terrestres) a través de satélite.
· Servicio de radiodeterminación por satélite: para determinar la posición y velocidad de un objeto (navegación y posicionamiento)
· Servicio de operación espacial para la operación del satélite: telemedida, telemando y seguimiento.
· Servicio de radioaficionados por satélite
· Servicio entre satélites para enlaces entre satélites.
Ventajas del uso de satélites
La principal ventaja del satélite es que es una tecnología apropiada para transmitir señales de gran ancho de banda:
En sistemas DBS se desean antenas pequeñas, esto disminuye su directividad, efecto que se compensa separando los satélites, así por ejemplo en América del Norte pasamos de un equiespaciado de dos grados para servicio fijo, a uno de nueve para DBS.
La principal ventaja del satélite es que es una tecnología apropiada para transmitir señales de gran ancho de banda:
· · Entre estaciones terrenas separadas a gran distancia (internacionales, transoceánicas, ...)
· · A zonas inaccesibles o cuya cobertura resulta poco rentable (rural) mediante infraestructura terrestre.
· · Con coberturas muy extensas.
· · A sistemas con terminales móviles: barcos, aviones, flota camiones, etc...
· · Un satélite que actúa como repetidor consigue establecer comunicación entre dos estaciones terrenas a larga distancia, en lugar de los N enlaces terrestres necesarios.
· · Tres satélites equiespaciados 120 grados sobre la órbita geoestacionaria con cobertura global pueden establecer una comunicación entre dos puntos cualesquiera del globo terráqueo (excepto polos).
Freuencias de uso
El sistema DBS utiliza el espectro de frecuencias de 10.7-11.7 GHz (Banda Ku). En sistemas DBS se desean antenas pequeñas, esto disminuye su directividad, efecto que se compensa separando los satélites, así por ejemplo en América del Norte pasamos de un equiespaciado de dos grados para servicio fijo, a uno de nueve para DBS.
Elementos de un sistema DBS
La instalación unifamiliar consta de antena, alimentador, LNB y una unidad interior que hace las funciones de demodulador de F.I. del canal deseado y modulador de R.F. en un nuevo canal.
La instalación para una comunidad de vecinos consta de un número de elementos mayor, al hacerse necesario demodular continuamente todos los canales que se quieren recibir y amplificar todos los canales de R.F. generados.
La instalación unifamiliar consta de antena, alimentador, LNB y una unidad interior que hace las funciones de demodulador de F.I. del canal deseado y modulador de R.F. en un nuevo canal.
La instalación para una comunidad de vecinos consta de un número de elementos mayor, al hacerse necesario demodular continuamente todos los canales que se quieren recibir y amplificar todos los canales de R.F. generados.
Alimentador: El alimentador se encarga de recoger las microondas concentradas en el foco de la parábola y pasarlas al elemento siguiente. El alimentador permite recibir todas las polaridades que llegan a la antena, las cuales serán separadas más adelante. Para separar las dos polaridades más usuales(polarización lineal, vertical y horizontal) hay dos tipos de dispositivos, uno para instalaciones de vecinos: ortomodo, y otro para instalaciones unifamiliares: polarrotor.
Polarrotor: Permite la recepción de las dos polaridades utilizando un solo conversor LNB. Su funcionamiento se basa en el giro de 90º de una sonda situada en su interior. como se pierde los canales de la otra polaridad no puede utilizarse en instalaciones colectivas.
Ortomodo: Permite la recepción simultánea de señales con polarización vertical y horizontal mediante la utilización de un repartidor de guías de onda en el que una de las guías se gira 90º . A él se tendrá que conectar dos conversores LNB, uno para cada polarización.
LNB: Conversores que se encargan de convertir en bloque las señales en las bandas 10.95-11.7 GHz, 11.7-12.5 GHZ ó 12.5-12.75 GHz a una frecuencia intermedia situada entre 950 y 1750 MHz con un bajo factor de ruido. Además de realizar la conversión, estos dispositivos tienen una elevada ganancia (50 dB) lo que permite conectarlos a un número elevado de unidades interiores de conversión a R.F. sin amplificador auxiliar. 
Actuador lineal o tracker: Dispositivo de orientación automática que proporciona el movimiento necesario para poder rastrear con el disco parabólico un arco celeste de unos 180º y memoriza la posición de la antena necesaria para captar la señal de cada uno de los satélites situados en ese arco. El tracker se compone básicamente de un brazo telescópico que se extiende y contrae comandado por una unidad de control computerizada.
Unidad interior individual: Esta unidad realiza las funciones de sintonía y de modulación dentro de un canal específico dentro del bloque de canales recibidos del LNB en la primera conversión a F.I. .Esta unidad se compone de las siguientes etapas:
1.-Conversor de 1ª F.I a 2ª F.I.
2.-Demodulador.
3.-Procesado de vídeo.
4.-Modulador de R.F.
5.-Control de dispositivos externos.
1.Demodulador.
2.Procesador de audio-vídeo.
3.Modulador de R.F.
Protección de información
Para conseguir una mayor protección frente a interferencias y ruido térmico se aplica polarizaciones cruzadas y desplazamientos en frecuencia con el fin de que la banda para DBS de una región esté dividida en canales que proporcionen esta doble protección.
Para contestar a esta pregunta mejor veamos las ventajas de cada servicio.
Ventajas del DBS:
· Elección: DBS ofrece un elemento muy importante en el mundo de la televisión de pago: competitividad. Esto no se produce en el cable, donde su monopolio no incentiva la adición de nuevas ofertas. Así en EE.UU. ,por ejemplo, hay ya 3 proveedores de DBS.
· Acceso rural: En algunas zonas rurales las redes de cable no están disponibles, mientras que el DBS al ser un servicio por satélite puede alcanzar estas zonas.
· Servicio fiable: El servicio de cable depende de que no hayan caídas en la red o de que no se rompa algún cable. El servicio DBS sólo puede verse afectado por un tiempo meteorológico muy severo o por interferencias solares durante los equinoccios, lo cual es raro.
Desventajas de sistema DBS:
· Costos elevados de los receptores
· Necesidad de diferentes receptores para las diferentes aplicaciones, es decir no posee convergencia anivel de receptor (TV e internet)
· Elección: DBS ofrece un elemento muy importante en el mundo de la televisión de pago: competitividad. Esto no se produce en el cable, donde su monopolio no incentiva la adición de nuevas ofertas. Así en EE.UU. ,por ejemplo, hay ya 3 proveedores de DBS.
· Acceso rural: En algunas zonas rurales las redes de cable no están disponibles, mientras que el DBS al ser un servicio por satélite puede alcanzar estas zonas.
· Servicio fiable: El servicio de cable depende de que no hayan caídas en la red o de que no se rompa algún cable. El servicio DBS sólo puede verse afectado por un tiempo meteorológico muy severo o por interferencias solares durante los equinoccios, lo cual es raro.
Desventajas de sistema DBS:
· Costos elevados de los receptores
· Necesidad de diferentes receptores para las diferentes aplicaciones, es decir no posee convergencia anivel de receptor (TV e internet)
· Canales locales: Las redes de CATV ofrecen una buena recepción de los canales locales. Esto para los proveedores de DBS es una tarea muy difícil ya que para ello cada difusor tendría que tener un enlace uplink al satélite. Sin embargo en EE.UU., proveedores como Echostar ya empieza a difundir canales locales.
· Equipo más sencillo: Para la recepción de cable sólo hace falta un cable-modem, mientras que para recibir los servicios DBS hace falta una antena exterior con la adecuada orientación y un receptor/descodificador por cada televisor.
Desventajas del cable:
· No llega a sitios alejados por la atenuación que sufre la señal debido a las largas distancias
· Riesgo continuo de “caidas de red”, ruptura y robo del medio físico.
Diferencia entre servicios DBS y servicios de banda C
La diferencia entre servicios DBS y de banda C es que el DBS utiliza antenas más pequeñas que las que se usan en banda C , de hecho, estas antenas de banda C se suelen llamar BUDs (Big Ugly Dishes). Además estas BUDs deben girarse para recibir señales de diferentes satélites, y en algunos casos se requiere pagar separadas subscripciones para descodificar estas señales, a excepción de las señales (cada vez menos) en abierto.
Otra diferencia es que las antenas DBS son pequeñas y estacionarias, y en general se requiere pagar sólo a un proveedor .
Asignación de frecuencias
Aunque los primeros satélites de comunicaciones que se utilizaron en EEUU para transmitir señales de TV emplearon la banda C, hoy día el enlace descendente de los satélites con cobertura Europea utilizan la banda Ku (10.900-12.750 MHz).
La difusión de señal de TV puede realizarse mediante satélites de servicio fijo (FSS) que están diseñados para difundir señal telefónica de servicio fijo y otras señales de comunicaciones, o mediante satélites pensados para difundir directamente señal de TV o radio a los usuarios (DBS, Direct Broadcast Satellite).
La distribución dentro de la tabla Ku se resume en la siguiente tabla:
Para ampliar la capacidad de canales que se pueden transmitir por cada una de estas bandas, se recurre al concepto de polarización. La polarización es una característica intrínseca de las ondas electromagnéticas. Puede definirse de una manera simple como la trayectoria descrita por el vector campo eléctrico a una onda electromagnética en propagación.
Los tipos de polarización utilizados en las transmisiones de señales de TV por satélite son:
DBS: Polarización Circular: a derechas o a izquierdas.
En este caso, el campo eléctrico asociado a la onda electromagnética incidente en la antena avanza girando sobre su eje. Si el giro se produce en el sentido de las agujas del reloj, se denomina polarización a derechas o destrógira, y si se realiza en sentido contrario, a izquierdas o levógira.
FSS: Polarización Lineal: horizontal o vertical.
En este caso, el campo eléctrico describe una trayectoria lineal. El concepto de vertical y horizontal se aplica a un par de ondas con polarización lineal cuyos vectores de campo eléctrico son ortogonales. En las siguientes figuras se muestra unos esquemas de las polarizaciones lineal y circular:
Ventajas · La banda de frecuencias se usa únicamente para satélite
· Tamaño de antenas más pequeño gracias a mayor ganancia y a mayor PIRE satelital.
Desventajas:
· Afectada por la atenuación de la lluvia y despolarización
· Pérdidas en la línea de transmisión de coaxial y del guía onda elevadas.
Hoy en día se fabrican tres tipos de estaciones receptoras:
· Instalaciones para viviendas unifamiliares: son las instalaciones más simples y flexibles, pues al ser para un único usuario este puede incluir el equipo necesario para orientar automáticamente su antena hacia cualquier satélite dentro de un arco de uno 180º y recibir cualquier canal emitido por este satélite.
· Instalaciones para comunidades de vecinos: son las más comunes en nuestra ciudad. Estas instalaciones son más complejas al tener que servir a un mayor número de usuarios, lo que implica que para recibir varios canales se necesitan varias unidades conversoras.
· Instalaciones profesionales para estaciones de cabecera de redes de CATV, centros repetidores de TV que reciben la programación vía satélite. Estas instalaciones son las más complejas y requieren antenas de gran diámetro.
Capacidad de los Satélites en Canales de TV Digitales
Un ancho de banda usual para un transpondedor analógico de un sistema de satélites de DBS es de 36 MHz. En este ancho de banda es posible utilizar una modulación de datos de 28 millones de símbolos por segundo.
Utiliza una modulación 4-QPSK, sean necesarios 2 bits por símbolo y por tanto la capacidad de transmisión por transpondedor sea de unos 56 Mbit/s.
Esta no es la velocidad útil puesto que hay que descontar los bits en exceso como las correcciones de error de tipo Reed-Solomon y la convolución de Viterbi. Así la velocidad útil es de unos 39 Mbit/s.
En el escenario típico anterior significa 8 canales por transpondedor analógico para un escenario típico. Un sistema de 5 transpondedores, por ejemplo el satélite Hispasat, permitiría unos 40 canales de TV y un sistema de 11 transpondedores podría llegar a los 90 canales de TV digital.
Los satélites para TV se clasifican básicamente en tres tipos:
1.Satélites de baja potencia Ps<30 W.
2.Satélite de mediana potencia DTH (Direct To Home) con 30 W<Ps< 100 W.
3.Satélites de alta potencia DBS (Direct Broadcasting Satellite) con Ps>100 W.
Existen muchos satélites comerciales de TV, entre ellos, los de INTELSAT, EUTELSAT, TELECOM, GORIZONT, HISPASAT, ASTRA, AMAZONAS.
DirecTV
Es actualmente el proveedor líder entre los servicios de DBS con más de 185 canales de calidad digital difundidos a los hogares y negocios que estén equipados con las unidades de recepción y antenas de 18''. Recientemente adquirió la empresa US Satellite Broadcasting. El sistema consiste en una antena de 18'' , un descodificador y un mando a distancia.
Los satélites que utiliza fueron construidos por Hughes electronics . Son tres satélites de alta potencia que emiten en banda Ku con 16 transpondedores de 120 W . Operan en la longitud 101º Oeste. Estos satélites están entre los satélites comerciales más poderosos. El primer satélite, DBS-1, fue lanzado en en diciembre de 1993. El segundo, DBS-2, fue lanzado en agosto de 1994 y el tercero, DBS-3, fue lanzado el 9 de Junio de 1995.
El enlace de subida (uplink) está localizado en el Castle Rock Broadcast Center (CRBC), localizado en Castle Rock, Colorado. El Centro de difusión es uno de los más sofisticados del mundo, y es el concentrador de los servicios de DirecTV. Todas las emisiones de DirecTV se originan en el CRBC. Éste es un centro de 55.000 pies cuadrados con 8 estaciones receptoras de satélite y 4 antenas transmisoras de 13 metros de diámetro.
La interactividad se resuelve en DirecTV con una conexión telefónica al receptor, a través de la cual se hará las peticiones de programación como el pay per view, eventos deportivos,... Esta conexión no interferirá el uso normal del teléfono porque el receptor realiza una llamada gratuita al centro de control en la madrugada.Además esta llamada dura unos segundos.
No obstante se puede omitir esta conexión permanente, pero en ese caso será el usuario el que llame al centro de control.
DirecPC
El Center for Satellite and Hybrid Communication Networks (CSHCN) y Hughes Network Systems (HNS) han estado trabajando juntos para desarrollar un nuevo tipo de acceso a Internet basado en el uso de terminales híbridos. Este modelo de servicio híbrido (Hybrid Internet Access) se basa en el uso de las redes de cable y DBS ya existentes. Esto aportará interactividad y acceso a la información a través de canales asimétricos. Esta idea está materializada en el servicio DirecPC; un producto comercial de HNS y un ejemplo típico de acceso híbrido a Internet. Uno de los servicios aportados por la Hybrid Satellite Terrestrial Network (HSTN) es el acceso a alta velocidad a Internet basado en un protocolo TCP/IP asimétrico, en concreto el acceso es de 400kbps en el trayecto de bajada.
Conferencia de Ginebra (CRM-77)
En la Conferencia Mundial de Radiocomunicaciones celebrada por la UIT en 1977 en Ginebra se determinó el plan general para la difusión directa por satélite, con el fin de coordinar la utilización del espectro de frecuencias radioeléctricas, así como la posición orbital de los satélites.
Respecto a Europa: Se reconoce el derecho de todos los países a disponer de su propio satélite y se aceptó el inevitable desbordamiento de las coberturas nacionales en los países limítrofes.
En la CRM-79
Se asignaron las bandas de frecuencias a 17 servicios de telecomunicación dividiendo la superficie mundial en tres regiones:
Región I: Europa, África, Rusia y Mongolia
Región II: América y Groenlandia
Región III: Asia, Australia y Pacífico Sur
Conferencia de Ginebra (CRM-77).
Plan de frecuencias y canales para el enlace descendente: Se planificó y reglamentó la banda de frecuencias de 11,7 a 12,5 GHz (banda Ku), dividida en 40 canales de 27 MHz cada uno y 19,18 MHz de separación.
Esta distribución es posible gracias al uso de polarizaciones distintas entre canales adyacentes: polarizaciones ortogonales (lineal V o H) o de distinto sentido de giro (circular a izquierdas o derechas).
Se asignó a cada país cinco de los cuarenta canales. Al satélite español (Hispasat) se le asignaron los canales 23/27/31/35/39.
Plan de frecuencias y canales para el enlace descendente: Se planificó y reglamentó la banda de frecuencias de 11,7 a 12,5 GHz (banda Ku), dividida en 40 canales de 27 MHz cada uno y 19,18 MHz de separación.
Esta distribución es posible gracias al uso de polarizaciones distintas entre canales adyacentes: polarizaciones ortogonales (lineal V o H) o de distinto sentido de giro (circular a izquierdas o derechas).
Se asignó a cada país cinco de los cuarenta canales. Al satélite español (Hispasat) se le asignaron los canales 23/27/31/35/39.
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