REDE SATELITAL
ÓRBITAS CIRCULARES
Para que um satélite entre em órbita é necessário que atinja uma velocidade de pelo menos 28.800 Km/h. Com essa velocidade, se posicionarmos o satélite a 36.000 Km de altitude, acima do equador, ele ficará numa órbita geoestacionária.
A União Internacional de Telecomunicações (UIT) dividiu o espaço geoestacionário em 180 posições orbitais, cada uma separada da outra de um ângulo de 2°. O Brasil pleiteou 19 posições orbitais junto à UIT. Destas, atualmente sete se encontram designadas para uso dos operadores brasileiros (Star One, Loral e Hispasat).
O satélite, do ponto de vista de transmissão é uma simples estação repetidora dos sinais recebidos da Terra que são detectados, deslocados em frequência, amplificados e retransmitidos de volta à Terra. Um satélite típico é composto de uma parte comum (“bus”) onde se encontram as baterias, painéis solares, circuitos de telemetria e a parte de propulsão. Além do “bus” temos a carga útil (“payload”) composta essencialmente dos circuitos repetidores, denominados “transponders”.
Uma órbita circular é o tipo de órbita em que um corpo celeste se move em círculo em torno de outro corpo celeste.
Enquanto desenhos de objetos em órbita geralmente os descrevem em uma órbita circular por razões de simplicidade, as órbitas circulares são realmente muito raras, exigindo uma espécie de tempestade perfeita de circunstâncias para ocorrer.
Em nosso sistema solar, a Terra se aproxima mais de ter uma órbita circular, que é uma das razões pelas quais é habitável, e entre os planetas, Mercúrio tem a menor órbita circular. (Agora que Plutão foi rebaixado, não possui mais o título de “órbita mais excêntrica”).
Os corpos celestes tendem a orbitar em uma elipse, com o objeto em que estão orbitando em um dos pontos focais da elipse. A elipse pode ser muito esticada e alongada, ou mais próxima de um círculo, com o termo excentricidade sendo usado para descrever a forma da elipse. Uma órbita com uma excentricidade de zero é uma órbita circular, enquanto uma órbita com uma excentricidade de um seria altamente alongada. Apenas para referência, a excentricidade da órbita da Terra é 0,0167.
Para que uma órbita circular ocorra, o objeto em órbita deve atingir a velocidade correta e a interação entre o objeto em órbita e o objeto em que ele está orbitando deve permanecer estável. Isso é bastante raro; os satélites lançados da Terra, por exemplo, geralmente têm uma órbita mais elíptica, porque é difícil fazê-los cair em uma órbita perfeitamente circular.
Vários cálculos podem ser usados para determinar a excentricidade de uma órbita e para brincar com variáveis que podem mudar a forma da órbita do objeto. Esses cálculos podem ser usados para analisar dados sobre objetos em outros sistemas solares e no desenvolvimento de planos de missão para satélites e outros objetos lançados da Terra.
A excentricidade da órbita de um objeto pode ter algumas implicações interessantes. Para a Terra, as pequenas mudanças de posição em relação ao Sol desempenham um papel nas estações do ano, mas o fato de a órbita da Terra ser próxima da natureza circular também impede extremos.
Se a Terra tivesse uma órbita mais excêntrica, a variação de temperatura entre as estações poderia ser muito intensa para os organismos se adaptarem, impossibilitando a vida na Terra. As diferenças na órbita também explicam por que, às vezes, vários objetos celestes se alinham e, outras vezes, não.
Os satélites correspondem as dois tipos de órbitas distintas:
ÓRBITAS CIRCULARES
LEO (Low Earth Orbit):
– Aproximadamente 500 – 1.600 km
MEO (Medium Earth Orbit):
– Aproximadamente 8.000 – 20.000 km
GEO (Geostationary Orbit)
– Posicionado a aproximadamente 36.000 km.
Órbita Geoestacionária
SATÉLITE DE ÓRBITA CIRCULAR
GEO – Geosynchronous Earth Orbit
Os satélites de órbita geoestacionária se encontram a aproximadamente a 36.000 km de distância da linha do Equador no espaço. Sua principal característica é circular ao redor da Terra na mesma velocidade de sua rotação, trazendo o efeito de ter a visibilidade de qualquer ponto da Terra, uma vez que ele está em um grande altura e parado em determinado ponto do céu.
Devido à sua grande distância, o custo do lançamento deste tipo de satélite é extremamente alto, o que é um fator limitador para a inserção no espaço. Por outro lado, sua área de transmissão abrange quase um terço da Terra, de tal forma que operando de forma espelhada, com apenas 3 satélites posicionados em uma distância de 120º graus, haveria uma cobertura praticamente total da Terra.
Devido a sua distância com relação a Terra, o seu atraso de propagação é de aproximadamente de 260 ms para uplink (transmissão de um ponto terrestre ao ponto espacial) + downlink (transmissão do satélite ao ponto terrestre). Essa latência prejudica as aplicações multimídia de tempo real, como VoIP e Videoconferência.
A posição na linha do Equador ao qual os satélites artificiais se encontram recebe o nome de Cinturão de Clarke em homenagem ao escritor de ficção científica Arthur C. Clarke. Ele Faleceu no Sri Lanka, no dia 19 de março de 2008, com 90 anos de idade, vitima de insuficiência respiratória, o cientista, astrônomo, escritor, ficcionista foi criador do conceito de órbita geoestacionária. Nascido em Minehead, Somerset, a 16 de dezembro de 1917, na Inglaterra, é autor de mais de 80 obras, grande parte delas de ficção científica e outras de ensaios científicos, contos e romances, sendo a mais conhecida O Sentinela, levado ás telas como 2001: Uma Odisseia no Espaço.
Você sabia que às 19:17h (hora de Brasília) de 18/04/2008, o Brasil ingressou no grupo dos proprietários de satélites geoestacionários que transmitem também na Banda Ku. Nessa oportunidade subia, iluminando os céus da Guiana Francesa, na Base de Kouru, o Veículo Lançador de Satélites Ariane 5 ECA, levando no seu bojo mais uma valiosa carga, o satélite brasileiro Star One C2, dando continuidade uma nova etapa na história das transmissões via satélite pelo Brasil. O C2 entrou em órbita elíptica para aguardar os procedimentos seguintes que o colocaram em sua posição, a 70 graus W, na órbita geoestacionária. A entrada do C2 na posição do B3, proporcionou o deslocamento do B3 para a posição 84W, onde estava o B1 que, posteriormente foi removido para aposição 68W, onde se encontra presentemente.
Quais são as suas características?
- Estão localizados a 36.000 km de distância da Terra.
- Possui alto custo de lançamento.
- É o satélite que dá a maior cobertura.
- A sua latência é alta 260 ms.
- A sua visibilidade dura 24 horas.
ESTAÇÃO VSAT TRANSPORTÁVEL
MEO – Medium Earth Orbit
Um satélite é qualquer objeto que gira em torno de um planeta em um trajeto circular ou elíptico.
A trajetória que um satélite segue é denominada de órbita.
O termo satélite é utilizado como um sinônimo para “satélite artificial”.
O termo “satélite artificial” é utilizado para diferenciar dos satélites naturais, como a Lua.
Os satélites artificiais ocupam diferentes órbitas, que possuem diferentes características. Normalmente essas rotas são definidas em relação à Terra.
Você sabia que os satélites de comunicação são na sua grande maioria do tipo Geoestacionários.
São assim denominados por serem colocadas em uma órbita sobre o equador de tal forma que o satélite tenha um período de rotação igual ao do nosso planeta Terra, ou seja, 24 horas. Com isso a velocidade angular de rotação do satélite se iguala à da Terra e tudo se passa como se o satélite estivesse parado no espaço em relação a um observador na Terra.
Os satélites de órbita média e os de órbita baixa estão mais próximos da superfície da terra, e para que se mantenham nessa órbita necessitam viajar a uma velocidade superior à de rotação da terra, não possuindo, portanto, cobertura fixa.
Você sabia que 95% dos satélites que têm este tipo de órbita são de navegação, como os do sistema GPS (Sistema de Posicionamento Global). Os satélites do sistema GPS situam-se a 20 mil km da Terra, levando cerca de 12 horas para dar uma volta ao planeta.
Nas órbitas MEO os satélites estão viajando entre 8.000 e 20.000 km de altitude. Como estas órbitas estão próximas à Terra, o satélite tem de viajar a uma velocidade angular maior que a do planeta, pois caso contrário, a força de gravidade o puxará para o solo, destruindo-o.
Quais são as suas características?
- Altitude entre 8.000 e 20.000 km de distância da Terra.
- Possui uma cobertura intermediária entre o GEO e o LEO.
- Seu período orbital fica entre 5 a 10 horas.
- A sua visibilidade dura entre 2 a 8 horas.
LEO – Low Earth Orbit
Os satélites de órbita curta, também chamados de baixa órbita estão posicionados de 160 a 1.600 Km acima da superfície da Terra. Estes satélites são mais pequenos e fáceis de lançar, devido a menor distância, mas a sua cobertura é mais limitada. Porém com o seu menor custo, é possível lançá-lo em maior quantidade, gerando uma malha de satélites.
Ele tem também como vantagem uma menor latência em torno de 10 ms. Trazendo um melhor desempenho para as aplicações multimídia de tempo real. É utilizado inclusive para telefonia móvel via satélite.
CURIOSIDADES
Os satélites LEO foram os primeiros a serem lançados e apresentam um complexo problema de roteamento dos sinais e rastreamento em terra. Devido às baixas altitudes é necessário um número mais elevado de unidades para uma maior cobertura, apesar dos equipamentos serem também menores por trabalharem em baixas potências. Temos que ressaltar que a sua grande vantagem é a baixa latência nos processos de comunicação.
Quais são as suas características?
- Altitude típica entre 500 à 1.600 km de distância da Terra.
- Possui a menor latência , em torno de 10 s.
SATÉLITES DE ÓRBITAS NÃO CIRCULARES
Estes satélites não seguem uma órbita circular, pois a sua órbita é elíptica. Com isso ele atinge maiores distâncias e coberturas.
Esse tipo de satélite é muito utilizado para cartografar a superfície da Terra, já que podem detectar em um ângulo maior, grandes superfície terrestre.
Como as órbitas desse satélite não são circulares, e sim elípticas, existe um ponto da órbita onde o satélite está mais próximo da Terra que é chamado perigeu e um ponto onde o satélite se encontra mais distante, denominado apogeu.
CURIOSIDADES:
O primeiro satélite do tipo HEO, foi batizado de Molniya. Ele foi lançado em 1965 pela União Soviética.
Molniya agora tem sido utilizado para denominar a órbita elíptica que ele utilizou.
POSIÇÕES ORBITAIS
- O espaço geoestacionário foi dividido em 180 posições orbitais pela ITU (União Internacional de Telecomunicações).
- O Brasil tem reservadas diversas posições, mas apenas 7 se encontram em uso pelas operadoras Star One, Telesat e Hispamar.
- Além destas, outras operadoras possuem satélites com footprint no Brasil, como Intelsat, Hispasat, Eutelsat, Satmex, DirecTV, SES e Inmarsat.
PLANO DE REFERENCIA
Partindo-se de um plano de referência, necessitamos apenas de duas informações para nos direcionar até o ponto de chegada (posição física do satélite):
AZIMUTE + ELEVAÇÃO.
Este é o fundamento do Sistema de Coordenadas Horizontais.
PLANO AZIMUTE
TERMINOLOGIAS
- ESTAÇÕES REMOTAS = Locais onde há dificuldade para viabilidade técnica para instalação de um acesso com par metálico, fibra ou rádio. Serão os locais que teremos pontos via satélite.
- CPE FIXO = Antena que será utilizada nas Estações Remotas, como os postos de fronteira da SEFA. Composta pela IDU/ODU.
- CPE NOMÁDICO = Kit satélite auto-transportável que será utilizado em eventos.
- VELOCIDADE NOMINAL = Quantidade de bits transmitidos por unidade de tempo, sendo considerado como valor de referência para a classificação das velocidades dos circuitos de acesso.
- VELOCIDADE EFETIVA = Quantidade de bits transmitidos por unidade de tempo que deverá ser garantida em cada Estação Remota.
- FOOTPRINT= “Pegada” Local onde há cobertura satelital. “Até onde o satélite possui visada”.
- AZIMUTE = O Azimute é a medida do ângulo entre o Norte e a direção pretendida, medido no sentido horário, e vai de 0º a 360º.
ELEVAÇÃO DA ANTENA P/ DIRECIONAMENTO
- A elevação é o ângulo de inclinação, a partir do horizonte, para onde queremos nos direcionar.
- Pode variar de 0º, que representa o horizonte, até 90º, que representa o ponto mais alto do céu.
COMPONENTES
IDU – In Door Unit
É um equipamento composto por modem e roteador. Também conhecido como GATEWAY IDU, é o dispositivo que conecta a antena parabólica à rede da empresa (ou ao laptop de instalação). O gateway se conecta ao seu laptop com um cabo Ethernet cruzado especial.
Na sua configuração básica o equipamento IDU tem uma porta ETHERNET para conectá-lo diretamente à LAN do cliente, e duas portas FXS. Este equipamento implementa as seguintes funções do roteador:
- DHCP;
- NAT;
- DNS Caching;
- Filtros TCP;
- QoS.
ODU – Outdoor Unit
É a antena, é na verdade uma unidade externa que consiste de uma antena de recepção e um amplificador / conversor de ruído. Para a antena, parabólica ou refletor de deslocamento é usado uma antena projetada para que o foco esteja diretamente na frente de o refletor Normalmente, pratos de 0,6 ma 1,3 m são suficiente na banda Ku, mas para C banda 2-3 m recomendada.
LNB – Low Noise Block
LNB é uma unidade de combinação consistindo em um baixo ruído amplificador seguido por um conversor.
O LNB fornece ganho para o sinal de banda larga de 12 Ghz e
então converte o sinal para um faixa de frequência mais baixa para que cabo coaxial de baixo custo pode ser usado como alimentador para o interior unidade.
LNB para Dois Satélites
FREQUENCIAS
A maioria das faixas de frequência utilizadas em satélites encontram-se na banda de SHF (Super High Frequency), ou seja, de 3 GHz até 30 GHz, sendo que a banda de operação de um determinado satélite é dividida entre vários transponders, que podem ser considerados canais de comunicações. Cada um deles possui a função de amplificar uma determinada faixa de frequências.
SAIBA MAIS
Em comunicações via satélite, a frequência utilizada no lance de subida (uplink) será sempre maior que aquela utilizada no lance de descida (downlink) e com polarização contrária. Exemplo: Considerando o satélite Starone C1, da Embratel, se o lance de subida possuir uma frequência em 5.9 GHz com polarização Vertical o lance de descida irá possuir uma frequência de 3.675 GHz com polarização Horizontal.
CURIOSIDADES:
Os tamanhos das antenas das estações estão diretamente ligados a dois fatores. O primeiro é o foco, oferecido pelo satélite que pode ser pontual (spot), hemisférico ou global. Quando mais concentrado, teríamos maior densidade energética para as antenas, necessitando de menores antenas. Além disso, como o ganho da antena é dependente da freqüência, teríamos antenas maiores para menores frequências. Assim, a banda C utiliza antenas maiores que a banda Ku e Ka.
APLICAÇÕES
As aplicações dos satélites podem ser classificadas em duas grandes categorias: Aplicação Científica e Operacional.
Nesse curso vamos focar nos satélites utilizados para comunicação, que permitem as transmissões de telefonia, dados, Internet, rádio e televisão.
Os satélites de comunicação podem operar a partir da órbita geoestacionária ou de órbitas baixas.
Científicas
Astronomia e Astrofísica
Geofísica espacial
Ciências da Terra, atmosfera, Meteorologia
Operacionais
Observação da Terra
Coleta de dados
Comunicações
Meteorologia
Alarme, Busca e Localização
Militar
Navegação
Observamos na figura ABAIXO, que a filial está sendo atendida por equipamentos de Acesso
Banda Larga que compõe o IP Sat, o qual estabelece uma conexão, via satélite, direta ao
Backbone IP da operadora com acesso irrestrito à Internet Mundial.
Observamos também que na sua matriz, o cliente possui dois acessos: Um link IP dedicado,
para conectar a matriz com a Internet e outro para a Rede MPLS para conectá-lo com as suas
filiais, inclusive a que está sendo atendida via satélite.
Para a prestação do serviço será instalada no site do CLIENTE uma ODU/IDU, e o cabeamento
necessário para interligar a antena ao modem e para interligar o modem à rede ou ao
computador do CLIENTE. A operadora é responsável pela configuração e instalação da
IDU/ODU necessário à implantação do serviço.
SOLUÇÃO 1 - TRÁFEGO VIA MPLS
Acesso a Internet Satelital é um serviço que utiliza um satélite no meio transmissão, as velocidades de
transmissão geralmente são assimétricas.
Pode utilizar endereços IP públicos e privados e eles podem ser alocados de forma estática ou dinâmica.
O satélite é uma ótima opção para empresas que estejam localizadas em áreas onde não infraestruturas
de telecomunicações como fazendas, ilhas, fronteira, selva amazônica, etc.
Na Embratel o produto chama-se “IP Sat”. É um serviço voltado para empresas que estejam situadas em
locais remotos, com escassa, inadequada ou precária infraestrutura de telecomunicações e que
necessitem acessar a Internet, consultar e-mails e transmitir arquivos de pequeno porte.
A sua velocidade de acesso fica entre 200 e 600 Kbps. É voltado, também para empresas com alta
capilaridade e que necessitem ter acesso a Internet através de uma única infraestrutura de
telecomunicações, relacionando-se, apenas com uma única empresa.
O serviço é formado por três componentes:
1)Acesso Banda Larga via Satélite
2)Aplicações Internet
3)Mobilidade Adicional
SOLUÇÃO 2 - ACESSO INTERNET VIA VPN
SOLUÇÃO 3 - BACKUP DE SITES
- O cliente pode contratar uma franquia de banda. Ao ocorrer uma falhar, diversos sites poderiam ser roteados via satélite até o limite da franquia contratada;
- Exemplo: Com uma franquia de 6 Mbit/s, três sites de 2 Mbit/s poderiam operar simultaneamente;
- Se houver outros clientes utilizando o acesso via satélite de forma fixa, o link MPLS pode ser compartilhado;
- Velocidades de franquia podem chegar à 34 Mbps;
- As antenas podem ser compradas ou alugadas;
- O roteador é configurado para rotear automaticamente para o satélite caso o link circuito determinístico caia;
- Pode ser utilizado inclusive em determinados PoPs onde não há dupla abordagem da operadora.
SOLUÇÃO 4 – KIT SATÉLITE
- A Empresa deverá contratar uma banda mensal p/ cada Kit;
- Cada Kit deverá ter uma banda associada;
- As antenas poderão ser locadas ou adquiridas pela Empresa ;
- A equipe de campo da Empresa será treinada para instalar e operar o equipamento;
- O equipamento poder vir pré-configurado com o endereçamento da operadora satélite e da Empresa ;
- O Acesso irá permitir conexão com a Intranet e Internet (via Empresa).
SOLUÇÃO 4 - KIT SATÉLITE
KIT SATÉLITE
SAG - SISTEMA DE APONTAMENTO GUIADO
DETALHES DO MODEM SATELITAL
- O GPS está localizado na parte superior do compartimento eletrônico, ele faz parte do conjunto da eletrônica de apontamento guiado (SAG) e é responsável pela recepção dos sinal dos satélites GPS.
- Deve-se observar que este componente é sensível a bloqueios do sinal recebido dos satélites, desta forma, é importante manter a área sobre o GPS livre de obstáculos ou objetos
DETALHES DO GPS
SOLUÇÃO 5 – TERMINAL VEICULAR
É um sistema banda larga de alta taxa de dados para uso em veículos que consiste em três unidades integradas – um transceiver, um handset IP e uma antena para montagem no teto do veículo. Transmissão de mídia em tempo real, operações humanitárias de defesa, entre outras, requerem equipamentos de comunicação confiáveis.
Alta Velocidade de Dados em Movimento
A antena encontra a posição do satélite automaticamente possibilitando conectividade em movimento. Voz e dados de até 432 kbps podem ser usados simultaneamente – até mesmo em velocidades de 200 km/h.
Streaming ao Vivo ou Armazenamento e Encaminhamento
Este terminal possibilita facilmente o uso de internet padrão ou streaming. Utilize as mais altas taxas de streaming disponíveis para BGAN com BGAN X-Stream quando o terminal estiver parado.
Comunicação Móvel
Posicionar a antena no teto do veículo o transforma em um completo hub de comunicação móvel, provendo acesso à rede de dados e voz instantaneamente.
TERMINAL VEICULAR
SOLUÇÃO 6 – COMUNICAÇÃO DE TELEFONIA
Sistema de telefonia que utiliza a rede de satélites podem ser fixos ou móveis. É utilizado em regiões onde não há cobertura celular ou de telefonia fixa.
Também é utilizado em plataformas marítima e em navios. Possui um alto custo de aquisição.
O Telefone Móvel Satelital atende as necessidades de quem precisa de comunicação com mobilidade em áreas onde não há cobertura da telefonia fixa ou celular. Ele permite a habilitação de uma linha celular analógica ou CDMA, além de poder ser conectado a um laptop ou agenda eletrônica para transmissão de dados e acesso à Internet através do canal CSD. O aparelho permite também o recebimento de mensagem de texto.
A tecnologia de comunicação via satélites garante transmissão de voz de alta qualidade, sem atraso ou som metalizado. Com qualquer telefone, você pode fazer chamadas para e receber chamadas de qualquer telefone fixo ou móvel de qualquer lugar do mundo.
Esse sistema na verdade, é utilizado para complementar a telefonia fixa ou celular.
SOLUÇÃO 7 – ACESSO VIA DTH
A sigla DTH significa Direct To Home (diretamente para a casa) e está ligada ao serviço de televisão por assinatura com recepção via satélite.
Ele é um sistema que independe da existência no local de qualquer infraestrutura da Operadora. Para sua utilização basta a instalação de uma mini-antena parabólica e um receptor, que recebe os canais diretamente do satélite.
As vantagens do DTH são:
1) tecnologia com sinal digital.
2) facilidade de chegar a qualquer lugar (cobertura nacional)
3) capacidade para transmissão de conteúdo de alta qualidade.
Esse sistema é utilizado pelo produto Via Embratel. Via Embratel é uma empresa do grupo Embratel, que tem como objetivo oferecer serviços de TV por assinatura no Brasil, via satélite, pelo sistema digital DTH (Direct to Home), em banda Ku.
Você sabia que a recepção do sinal é feita com antenas parabólicas tipo off-set, são antenas que tem o ponto de foco deslocado de sua posição central. Neste tipo de antena o satélite recebido esta acima de uma reta imaginária, que esteja perpendicular ao plano da antena que usam receptores digitais e LNBF (amplificador conversor de baixo ruído) .
A Banda KU – É uma faixa de freqüência entre, aproximadamente 10,9 a 36 Ghz (normalmente os satélites usam a banda entre 10,9 a 15 Ghz).
As antenas off-set são utilizadas para receber o sinal da banda KU, tem, normalmente, um diâmetro entre 45 a 90 cm e são feitas de metal. Esta antena pode ter um tamanho menor do que as parabólicas mais comuns, as de banda C, normalmente feitas de tela, pois a freqüência de recepção é muito maior e quando maior a freqüência menor o tamanho da antena.
A empresa Via Embratel por exemplo, que é a empresa responsável pela grade de programação dos diversos programas a serem veiculados, transmite o sinal desde seu UPLINK CENTER, que é o local onde ela recebe a programação diretamente para o satélite, e os retransmite este mesmo sinal diretamente para o assinante.
– O assinante possui em seu domicílio uma antena específica e um decodificador específico para receptar este sinal.
–
O outorgado só poderá prestar o Serviço de Distribuição de Sinais de Televisão e de Áudio por Assinatura Via Satélite (DTH – Direct to Home), após participar de processo licitatório promovido pela Anatel.
Ao julgar necessário o serviço, providenciará consulta pública, manifestando a intenção de outorgar autorização para o serviço DTH.
Atualmente 10 (dez) empresas operam o serviço DTH:
DTCOM – DIRECT TO COMPANY S/A
GLOBO COMUNICAÇÕES E PARTICIPAÇÕES S/A
KEY TV COMUNICAÇÕES LTDA
RÁDIO E TELEVISÃO BANDEIRANTES LTDA
RÁDIO E TELEVISÃO RECORD S/A
RÁDIO TV DO AMAZONAS LTDA
REDE HOLMS COMUNICAÇÃO S/A
TECTELCOM TÉCNICA EM TELECOMUNICAÇÕES LTDA
TVA BANDA C LTDA
WORLDSPACE DO BRASIL COMÉRCIO E PARTICIPAÇÕES LTDA
