- Los
satélites - Modelos de
referencia - Enlace
directo - Especificaciones de la capa
física del enlace de retorno - Acceso al
medio - Establecimiento de una
sesión - Fabricantes
- Operadores para
Colombia - Conclusiones
- Referencias
Abstract— En los avances
tecnológicos de los últimos años se
propone vencer todo tipo de obstáculos, donde los
impedimentos de distancias y situaciones geográficas no
sean aspectos limitantes en el desarrollo de
tecnologías y prestación de servicios. En
respuesta a estos requerimientos se encuentran las plataformas
satelitales de 2 vías, donde su particularidad radica en
el enlace de retorno satelital que utiliza. Este documento
pretende dar una visión sobre las plataformas satelitales
de 2 vías y su canal de retorno
Index
terms—plataforma satelital, canal de retorno, red satelital interactiva,
slots, burst.
Las plataformas satelitales de 2 vías, como
su nombre lo indica son plataformas o terminales dedicadas a
realizar un enlace satelital tanto de uplink como de
downlink, es decir, cuentan con un canal de retorno
directo al satélite lo cual hace de mayor interés estas plataformas. Estas
plataformas presentan una solución al acceso de
última milla (local loop)Esto ofrece un gran ventaja en lo que respecta a
conexión porque ya no es necesario estar en un
área cableada para tener acceso a un flujo de datos (por
ejemplo a la red PSTN), sino que desde cualquier lugar
del planeta (donde el footprint del satélite
ofrezca cobertura) se tendrá acceso a
transmisión y recepción de datos.Las plataformas satelitales de 2 vías son
construidas por muchas empresas,
entra las mas importantes tenemos a Gilat, Hughes, EMS
Satellite Networks, etc. El estándar bajo el cual se
rigen es el DVB (Digital Video
Broadcasting), estándar europeo regulado por la
ETSI que inicialmente se pensó solo para transmitir
televisión digital y hoy en día
presta múltiples servicios.- INTRODUCCION
- LOS
SATELITES
Los satélites
se pueden clasificar de telecomunicaciones, de observación y
astronómicos.
Aquí solo trataremos de los satélites de
telecomunicaciones.
El primer satélite lanzado de telecomunicaciones
fue el Telstar, por E.E.U.U. en 1962.
Las telecomunicaciones satelitales son muy eficaces para
aplicaciones broadcast o multicast: entre
más grande el público designado, más barata
la aplicación por usuario, sin poner una carga inaceptable
en la red, diferente a las redes terrestres.
Pero hoy en día los satélites no son
utilizados únicamente para broadcast o
multicast, se han desarrollados también sistemas
punto-a-punto, obligando así la evolución de sistemas satelitales
bidireccionales o de 2 vías. El uso de satélites
para las comunicaciones
bidireccionales puede proporcionar de nuevo a una solución
rápida para el acceso en los lugares donde la capacidad de
red terrestre es insuficiente.
A. Bandas de operación
Principalmente hay 3 bandas donde operan los
satélites y por lo tanto operan las plataformas de 2
vías: bandas C, Ku y Ka.
La banda C es la más antigua y opera en el
rango de frecuencia alrededor de 6 GHz para la transmisión
(uplink) y entre 3.7 y 4.2 GHz para la recepción
(downlink).
La banda Ku es el formato de transmisión
más común en Europa para
televisión satelital y usa alrededor de 14
GHz para uplink y entre 10.9 y 12.75 GHz para
downlink.
La banda Ka usa alrededor de 30 GHz para
uplink y entre 18 y 20 GHz para
downlink.
La banda C y Ku están empezando a
congestionarse por la cantidad creciente de usuarios, por lo
tanto los operadores de servicio
satelital están trasladándose cada vez más
al uso de banda Ka.
La selección
de la banda no es algo que los proveedores de
servicio individuales deciden, pero es bastante escogido por los
grandes operadores satelitales basados en diferentes
factores:
- Disponibilidad: La banda C
todavía es la más disponible a nivel mundial. La
banda Ku está recientemente volviéndose
más disponible en regiones que eran menos cubiertas en
el pasado (América del Sur, Asia,
África) - La banda C es más fuerte a la
interferencia de otros servicios de transmisión que
comparten las mismas frecuencias (satélites adyacentes o
transmisiones terrestres) que las bandas más
altas. - Mientras la tecnología de la banda C es
más barata en sí mismo, requiere las antenas
más grandes (1 a 3 m) que los de banda Ku y
Ka (0.6 a 1.8 m) y por consiguiente impone relativamente
costos
superiores (instalación) a los usuarios
finales. - Las bandas Ku y sobre todo la Ka hacen
mejor uso de la capacidad del satélite - Bandas de altas frecuencias (Ku y sobre todo
Ka) sufren significativamente mas deterioración
causada por la lluvia: para asegurar la disponibilidad en
condiciones climatologicas adversas, la señal tiene que
ser más fuerte.
B. Operadores de Satélites
Los principales operadores de satélites en el
mundo son:
PanAmSat, Intelsat, Inmarsat, Eutelesat, SES-Global,
Hughes Electronics, New Skies, Intersputnik y
EuropeStar.
Dependiendo del fabricante de las plataformas y de la
ubicación geográfica se tendrá así en
cuenta para escoger el operador satelital y por ende el
satélite de mayor conveniencia.
Figura 1. Modelo
genérico de referencia para sistemas
interactivosEl Proyecto DVB
fue fundado en Septiembre de 1993 y esta conformado por un
consorcio industrial de mas de 260 programadoras,
fabricantes, operadores de red, diseñadores de
software,
cuerpos reguladores y otros en mas 35 países,
comprometidos a diseñar estándares globales
para la transmisión global de televisión
digital y servicios de datos. Los servicios que usan las
normas DVB
están disponibles en todos los continentes.El estándar DVB es un estándar abierto
(open standard), es decir que es disponible
públicamente. Otros estándares abiertos son por
ejemplo el HTML, PDF,
SQL, TCP,
IP,
etc.La mayoría de las plataformas satelitales de
2 vías operan bajo el estándar DVB-S (DVB
Satellite) para el downlink y el
estándar DVB – RCS (DVB Return Channel via
Satellite) para el uplink.Dentro de la terminología de la ETSI, las
plataformas satelitales de 2 vías se conocen como RCST
(Return Channel Satellite Terminal), las cuales son
elementos interactivos que se conectan con una Red Satelital
Interactiva. Además de la definición anterior
se conocen también como SIT (Satellite Interactive
Terminal).- Modelo del sistema
- MODELOS DE
REFERENCIA
En el modelo de un sistema
interactivo que use DVB, 2 canales son establecidos, un canal
broadcast y un canal interactivo como se ve en la Figura
1.
Canal Broadcast: es una canal unidireccional de
banda ancha
que puede llevar video, audio y datos desde el proveedor de
servicios a los usuarios. Este puede incluir el Forward
Interaction Path (Canal Interactivo Directo)
Canal Interactivo: el canal interactivo
bidireccional es establecido entre el proveedor de servicios y el
usuario y viceversa, para propósitos interactivos. Este
canal esta formado por:
- Return Interaction Path (canal de retorno):
desde el usuario al proveedor de servicios. Este es usado para
hacerle peticiones al proveedor de servicios por parte del
usuario. responder preguntas y transportar datos. - Forward Interaction Path: va desde el
proveedor de servicios al usuario. Es usado para proveer
información desde el proveedor de
servicios al usuario, y cualquier otra comunicación requerida por los servicios
interactivos. Este puede ir embebido en el canal
broadcast.
El RCST esta formada por la unidad externa
(Outdoor Unit, ODU), por el enlace entre medios
(Interfacility-Link, IFL) y por la unidad interna
(Indoor Unit, IDU), y se interconectan como la se ve
en la Figura 2.
Figura 2. Arquitectura conceptual de un
RCSTEl ODU está compuesto de los siguientes
subsistemas: El Subsistema Antena (ANT),
Transreceptor (TRx) y el Subsistema Mecánico (MECH).
El enlace entre medios (IFL) es un ensamblaje de cable que
interconecta el IDU con el ODU.La ANT consiste de uno o varios reflectores y un
alimentador combinado de
transmisión/recepción. Opcionalmente la ANT
puede incluir un alimentador receptor adicional para que
reciba señales de un satélite de una
ubicación orbital diferente. La parte de
recepción (Rx) del TRx incluye el amplificador de
ruido
bajo y el selector de la banda de frecuencia.La parte transmisora (Tx) del TRx realiza la
conversión de frecuencia así como la
amplificación de potencia. El MECH sujeta el ODU a una
estructura firme y provee los medios para un
buen apuntamiento.El IDU consiste en los siguientes subsistemas: La
Unidad de Interfaz de Red (Network Interface Unit,
NIU), Unidad de Interfaz de Usuario (UIU, User Interface
Unit), la unidad de suministro de potencia (Power
Supply Unit, PSU). Estos subsistemas pueden ser
implementados en un sistema individual IDU, dentro de un PC
de escritorio o una set-top box.El UIU es la interfaz entre todos los elementos
receptores/transmisores del IDU y el dispositivo del
usuario.El NIU se constituye de por lo menos un receptor
de enlace directo que recibe la señalización
proveniente de este enlace (y el Tráfico enviado en
el mismo flujo de Transporte), una cadena de
transmisión para la transmisión de
Tráfico y señalización a el ODU y
todos los elementos necesarios de control.
Si solo se dispone de un receptor de enlace directo el
tráfico y la señalización deben
recibirse en un mismo flujo de Transporte. Los receptores
adicionales de enlace directo permiten a la
transmisión de tráfico y
señalización ir en flujos de transporte
diferentes. Esto produce una mejora significativa de
flexibilidad operacional y debe ser la solución
preferida. El número de receptores de enlace directo
disponibles es un parámetro intercambiado entre el
RCST y el NCC durante el logon del RCST.- RCTS
- Modelo de la Red Satelital
Interactiva
El modelo de referencia ETSI para una red satelital
interactiva (Figura 3), en el cual se tienen varias RCST, define
las siguientes partes:
1- Network Control Center (NCC): el NCC provee
funciones de
control y monitoreo (CMF). Este genera señales de control
y de temporizacion para la operación de la red satelital
interactiva para ser transmitidas a través de una o muchas
estaciones alimentadoras (Feeder Stations). Todos los
relojes de la red satelital interactiva deben de estar
sincronizados con el reloj del NCC.
2 – Traffic Gateway (TG): el TG recibe
todas las señales de retorno de las RCST, mantiene la
cuenta de los usuarios, provee servicios interactivos y/o
conexión a la red publica externa, proveer servicios de
proveedores privados o propietarios (bases de datos,
pague-por- ver TV, fuentes de
videos, descarga de software, tele compras, tele
bancos,
servicios financieros, acceso al mercado de la
bolsa de
valores, juegos
interactivos, etc.) y acceso a redes (Internet, PSTN,
ISDN)
3- Alimentador (Feeder): el Feeder
transmite la señal de enlace directo en el estándar
DVB-S. En este enlace se multiplexan las señales de datos
para el usuario, las señales de control y las
señales de temporizacion necesarias para la
operación de la red satelital interactiva.
El enlace directo lleva la señalización
del NCC y el tráfico del usuario a las RCST's. La
señalización desde el NCC a las RCST's es necesaria
para operar el sistema del enlace de retorno. Tanto el
tráfico de usuario y la señalización del
enlace directo pueden ser transportadas sobre diferentes
señales de enlace directo (o flujos de transporte). Muchas
configuraciones de RCST son posibles dependiendo del
número de receptores de enlaces directos presentes en el
RCST.
Figura 3. Modelo de referencia de una red
satelital interactiva
En los modelos
simplificados que muestran una red satelital interactiva, casi
nunca vemos a los 3 módulos separados (NCC, TG y
Feeder), sino que vemos un solo componente que es el
HUB, lo cual
nos quiere decir que en este viene embebidos los 3 módulos
anteriormente expuestos.
El modelo anterior muestra todos las
interconexiones entre componentes necesarias que hay en una red
satelital interactiva, pero en la practica algunas veces no se
puede seguir al pie de la letra. Por lo tanto existen varias
arquitecturas para una red satelital interactiva:
1) Arquitectura con NCC, Gateway y Feeder
embebidos
Esta es la arquitectura más simple que puede
tener una red satelital interactiva, donde hay un solo
Gateway y un solo Feeder juntos en una
estación terrestre (Figura 4). También el NCC puede
estar junto a ellos. Esta estación terrestre tiene tanto
el Adaptador de Red Interactiva y el Adaptador de Red
Broadcast.
Figura 4. Arquitectura con NCC, Gateway y
Feeder.
2) Arquitectura con múltiples
Feeders
Cuando en una red satelital interactiva existen
múltiples Feeders (Figura 5), la terminal debe de
tener la capacidad de cambiar de un Feeder a otro sin
perder la sincronización de la red; para lograr esto las
terminales deben de estar por lo menos equipadas con 2
receptores. Un receptor es sintonizado continuamente con la
cadena de transporte DVB-S MPEG emitida
por el Feeder primario, donde van las señales de
temporizacion y control que proveen monitoreo sobre el enlace. El
otro receptor esta sintonizado a la señal transmitida por
el otro Feeder, la cual es la de datos de usuario. En esta
configuración, diferentes terminales sintonizadas con
diferentes Feeders primarios (normalmente pertenecientes a
redes distintas) pueden recibir información del mismo
Feeder secundario.
Para ver el gráfico seleccione la
opción "Descargar" del menú superior
Figura 5. Arquitectura con
múltiples Feeders.
3) Arquitectura con Satélites
Regeneradores
Los Sistemas Multimedia de
Satélites Regeneradores (Regenerative Satellite
Multimedia Systems, RSMS) son sistemas en los que la
comunicación entre el NCC, Gateway,
Feeders transita a través de un satélite con
funciones de
Procesamiento-A-Bordo (On-Board-Proccesing, OBP).
En la Figura 6 se ve la arquitectura que se establece. Esto
permite una conectividad tipo malla para ser establecida de la
manera más eficaz posible.
Para ver el gráfico seleccione la
opción "Descargar" del menú superior
Figura 6. Arquitectura con
satélites regeneradores.
Los Procesadores
Onboard están clasificados como:
• Regeneradores con onboard switching: Esta
clase de RSMS
puede en principio reordenar todo el tráfico para las
conexiones punto-a-punto entre las terminales de una red en
malla. El procesador
onboard también puede configurarse para soportar
conexiones punto-a-multipunto, multipunto-a-punto.
• Regenerador sin onboard switching: Esta
clase de RSMS es particularmente atractiva cuando el
número de transponders del uplink y/o
downlink es relativamente pequeño y los
requerimientos para el tráfico onboard es moderado.
En estos casos los requerimientos para la concentración
y/o el tipo de conectividad multicasting/multiplexacion
prevalecen.
• Regenerador en unión con un repetidor
transparente: Las terminales se conectan a la red RSMS a
través del repetidor onboard transparente. La
conectividad punto-a-punto entre las terminales es proporcionada
por el procesador OBP, también llamado " procesador
malla".
Los requerimientos funcionales del procesador OBP
son:
• Recibir todo el tráfico y datos de control
enviada por las terminales y el NCC
• Extraer el tráfico de datos para ser
enviado en el downlink dentro del formato DVB-S y
enrutarlo por la salida(s) apropiada hacia los receptores de las
terminales.
• Generar ó extraer los datos de control
para ser enviados al NCC y enrutarlo por la salida(s)
apropiada.
• Dar formato compatible con DVB-RCS/DVB-S a los
flujos downlink incluyendo el de mensajes de
señalización.
El enlace directo en las RCST se hace realiza sobre el
estándar DVB- S, el cual es ampliamente explicado en
diversos estándares de la ETSI (e. g., 300 421, TR 101
202, ETS 300 802, EN 300 468, EN 301 192 y TR 101 154.).
Actualmente este estándar ha evolucionado al DVB –
S.2 y se estima que todos los sistemas DVB-S migraran hacia este,
el cual presenta muchas mejoras. El estándar DVB-S.2 se
encuentra explicado en EN302 307.v1.1.1.
Entre las ventajas del DVB-S.2 frente al DVB-S tenemos
las siguientes:
- Eficiencia mayor del 30 % respecto a
DVB-S - Incremento del rango de aplicaciones por medio de la
combinación de la funcionalidad de DVB – S (para
aplicaciones direct-to-home) y DVB –DSNG (DVB
Digital Satellite News Gathering para aplicaciones
profesionales). - Para maximizar el uso de recursos de los
"transponders" (o canales) satelitales se usan técnicas
de codificación adaptativas.
Además de esto la implementación de
DVB-S.2 es mucho más económica que la de
DVB-S.
En función de expandir el amplio rango
de aplicaciones que tienen las tecnologías
satelitales, DVB-S.2 esta diseñada para ser usada en
las siguientes áreas de
aplicación.– Servicios Broadcast (BS)
– Servicios Interactivos
– Contribución de TV Digital y Satellite
News Gathering (DTVC/DSNG)– Otras Aplicaciones Profesionales (PS)
El área de Servicios Interactivos esta
diseñada para ser usada con los estándares
existentes de DVB return channels (e.g. RC-PSTN,
RCS, etc.). DVB-S.2 puede operar en los modos CCM (modulación y codificación
constante) y ACM (modulación y codificación
adaptativas).ACM permite a cada estación receptora
controlar la protección sobre el tráfico
enviado hacia él.- Áreas de aplicación
1. Tipos de modulación:
Hay 4 tipos, los cuales son QPSK, 8PSK, 16APSK y
32APSK.Las 2 primeras son para aplicaciones
broadcast a través de canales satelitales no
lineales cercanos a saturación.16APSK y 32APSK son utilizadas mas que todo para
aplicaciones profesionales que requieren canales
semilineales.2. Corrección de error hacia adelante
(FEC Forward Error Correction):DVB-S2 usa un poderoso sistema FEC basado en la
concatenación de BCH
(Bose-Chaudhuri-Hocquenghem) con codificación
interna LDPC (Low Density Parity Check –
Chequeo de baja densidad
de paridad). La selección de los parámetros
de FEC depende de los requerimientos del sistema. Con VCM
(modulación y codificación variable) y ACM,
la tasa de codificación puede cambiar
dinámicamente.A diferencia de DVB-S, DVB-S.2 no cuenta
únicamente con la codificación MPEG-2, sino
que permite codificaciones mas avanzadas como H.264, MPEG-4
Part 10 / AVC o VC9 - Características
técnicas - Señalización del enlace
directo
En una red satelital interactiva, la información
de control de acceso al medio y otras señalizaciones son
comunicadas a través del enlace directo.
La señalización del enlace directo
consiste en tablas SI (Service Information), las cuales
llevan información sobre la estructura de la red satelital
interactiva, mensajes específicos de RCST enviados a
terminales individuales, campos de datos privados definidos para
el estándar de tablas DVB-SI y paquetes especiales de
flujo de transporte (Transport Stream). Se tiene un total
de 6 tipos de tablas SI para
señalización:
1) Superframe Composition Table (SCT)
Esta tabla describe la división de toda la red
satelital interactiva en tramas y supertramas. La tabla contiene
para cada supertrama, una identificación de supertrama,
una frecuencia central, un tiempo
absoluto de inicio expresado como un valor del NCR
y una cuenta de supertrama. Cada supertrama esta dividida en
tramas. Cada tipo de trama es identificada por un
frame_id. La posición de la trama dentro de una
supertrama es dada por un número de trama usado para las
asignaciones de timeslot en el TBTP. Las tramas son
posicionadas respecto a la frecuencia central y tiempo de inicio
de la supertrama donde va incluida.
2) Frame Composition Table (FCT)
Esta tabla describe la partición de las tramas en
timeslots. La tabla contiene para cada frame_id, o
sea para cada tipo de trama, una duración, el
número total de timeslots contenidos en la trama,
el tiempo de inicio y los offsets de frecuencia para los
timeslots.
3) Time-slot composition Table (TCT)
Esta tabla define los parámetros de
transmisión para cada tipo de timeslot identificado
por el "identificador de timeslot". Este proporciona
información sobre las propiedades del timeslot como
la rata de símbolos, rata de codificación, el
preámbulo, el contenido de la carga útil (TRF con
células
ATM, TRF con
paquetes MPEG2-TS, CSC, ACQ, SYNC) y otros.
4) Satellite Position Table (SPT)
Esta tabla contiene los datos de posición del
satélite necesarios para actualizar la posición de
los bursts a intervalos regulares. Los bursts son
paquetes de datos. La tabla debe contener este dato para los
satélites que forman parte activa de una red satelital
interactiva.
5) Correction Message Table (CMT)
El NCC envía la Correction Message Table a
grupos de
RCST's. El propósito del CMT es avisar a los RCSTs que se
han registrado (logged-on) qué correcciones deben
de hacerle a sus bursts transmitidos. El CMT proporciona
valores de
corrección para la frecuencia, temporizacion y potencia de
los bursts. El CMT contiene las correcciones para el RCSTs
de las mediciones realizadas en los bursts tipo ACQ y
SYNC.
6) Terminal Burst Time Plan
(TBTP)
Este mensaje es enviado por el NCC a un grupo de
terminales. El grupo es direccionado por un Group_ID,
mientras cada terminal es direccionada por un Logon_ID.
Tanto el Group_ID y Logon_ID es notificado a la
terminal en el momento del logon. Este contiene una o
más entradas para cada RCST, donde cada entrada define una
asignación de un bloque de timeslots. Cada
asignación de tráfico es descrita por el
número del timeslots de inicio en el bloque y un
factor de repetición que da el número de
asignaciones consecutivas de timeslots.
El TBTP permite asignar timeslots una vez o
continuamente. También es proporcionado un mecanismo que
se encarga de agregar o quitar asignaciones de timeslots
del TBTP.
Las tablas SCT, FCT, TCT y SPT deben de ser enviadas por
lo menos cada 10 segundos.
La tabla TBTP debe ser enviada cada vez que se
envíe una supertrama.
La transmisión de los datos de la RCST se
realiza siguiendo el esquema que se ve en la Figura 7, donde
cada bloque funciona un papel fundamental que será
explicado a continuación
Figura 7. Diagrama
de bloques del procesamiento de la señal en el enlace
de retorno.En una red satelital interactiva una de las
características importantes es la
sincronización. Es necesario tener una buena
sincronización porque así se evita
interferencia entre los usuarios, debido a que es un
sistema TDMA, además de lograr mejor
aprovechamiento del canal. Adicionalmente el NCC realiza
tareas para obtener una buena sincronización como
correcciones para el error de conversión de
frecuencias en el satélite y el efecto
Doppler.También es recomendable que el operador
de la red conozca la ubicación exacta de la RCST
por razones administrativas y técnicas. Para esto
se pueden utilizar sistemas GPS o
Galileo en el momento de la instalación de la
terminal.Para realizar la sincronización lo que se
hace es enviar información dentro de la
señalización del enlace directo, esta
información es el NCR (Reloj de referencia de red,
Network Clock Reference), el cual es una
derivación del reloj de referencia del NCC. El NCR
debe de ser enviado entre 200 y 10 veces por segundo. El
NCR es distribuido en la señalización del
flujo de transporte (Transport Stream, TS) MPEG2.
Si se utiliza DVB-S o DVB-S.2 con CCM, el NCR es
transportado siguiendo el mecanismo de distribución PCR (Program Clock
Reference) definido en ISO/IEC 13818-1.Si en cambio
se utiliza DVB-S.2 con ACM, se necesita construir un eje
temporal para la transmisión TDMA, para lograr
esto el RCST deberá asociar una recepción
exitosa de un campo NCR con el tiempo de llegada de un
punto de referencia (trama N+2) respecto el
"símbolo de referencia" del enlace directo. Este
"símbolo de referencia" es el SOF (Start Of
Frame), el cual es el indicador de comienzo de N
tramas DVB-S.2 de la capa física; a partir de este punto
(SOF) se cuentan N+2 tramas, y en ese instante se
envía el paquete NCR, que es dividido entre la
trama N+2 y la trama N+3 (Figura 8).Para ver el gráfico
seleccione la opción "Descargar" del menú
superiorFigura 8. Asignación del
NCR respecto al SOF.El máximo error de retardo por tiempo de
símbolo es 1/20 de duración del
símbolo.Para la sincronización de bursts
lo que hace el NCC es enviar en la
señalización del enlace directo un TBTP. La
referencia de tiempo del TBTP es un contador que la RCST
compara con el NCR que ha reconstruido.- Sincronizacion
Existen 4 tipos de bursts, los cuales son
de Trafico (TRF), adquisición (ACQ),
sincronización (SYNC) y de
señalización del canal (CSC).1) Burst de tráfico
(TRF)Es usado para transportar la carga útil
de una RCST hacia un Gateway o hacia otra RCST.
Este puede ser de 2 tipos: células ATM o paquetes
MPEG2-TS. Estos bursts van precedidos por un
tiempo de guarda, el cual sirve para "apagar" la potencia
transmitida y compensar los retardos de
tiempo.Los burst ATM están compuestos por
un número N de células ATM, las cuales
tiene una longitud de 53 bytes. El tipo MPEG2-TS es
opcional, y se conforma de un número N de paquetes
MPEG2 de 188 bytes. Como este tipo es opcional, el RCST
debe de informar primero al NCC por medio de un
burst ACQ que él soporta MPEG2 –
TS.2) Burts de adquisición
(ACQ)Los bursts de adquisición ACQ y
los de sincronismo SYNC son necesarios para una
ubicación exacta de la transmisión de los
bursts del RCST durante el proceso de logon y después
de este.El burst ACQ es utilizado para alcanzar
la sincronización de la RCST con la red satelital
interactiva. La longitud del preámbulo y el
contenido de este burst (incluyendo la frecuencia
central) son enviados a la RCST por medio de una tabla
TCT. Al igual que un TRF, va precedido de un tiempo de
guarda.3) Burst de sincronización
(SYNC)Este burst es usado por la RCST con el
fin de mantener la sincronización y el
envío de información de control al sistema.
Los bursts SYNC están compuestos de un
preámbulo para su detección (el cual es
configurable e indicado a la RCST a través de
tablas TCT) y un campo opcional que es el SAC
(Satellite Acces Control). Este burst
también va precedido de un tiempo de
guarda.4) Burst de señalización del
canal (CSC)Los bursts CSC solo son usados por un
RCST para identificarse durante el logon o
registro. Ellos están compuestos de
un preámbulo para su detección; un campo
que describe las capacidades de RCST, donde estas
capacidades pueden ser soporte de DVB-S.2 con o sin ACM,
el rango de frequency hopping que esta entre 20
MHz y 120 MHz, soporte de TRF de tipo ATM o de MPEG2 o de
ambas, soporte de MF-TDMA dinámico o fijo, y otras
opciones más; la dirección MAC del RCST; un campo
frequency hopping el cual define si el RCST pude
soportar frequency hopping entre time slots
adyacentes o no; un campo reservado y un identificador de
tipo de burst. Este burst también
esta precedido de un intervalo de guarda. - Formato de los Burst
El flujo de datos del canal de retorno debe ser
organizado en bursts. En orden de obedecer las
Regulaciones de Radio
de la ITU y asegurar las transiciones binarias adecuadas,
el flujo de datos seriales de un burst deben ser
aleatorizados. Para esto se usa una secuencia seudo
aleatoria binaria (Pseudo Random Binary Sequence,
PRBS)Los datos son aleatorizados usando la salida de
un registro de desplazamiento lineal realimentado (LFSR)
para asegurar una distribución de unos y ceros. El
aleatorizador realiza una suma modulo-2 de los datos con
la salida del LFSR. El aleatorizador es reiniciado a su
contenido inicial antes de procesar cada
burst. - Dispersión de Energía
La codificación para la protección
de errores del canal es aplicada para los datos de
tráfico y control. Para la codificación se
tienen 2 esquemas: Codificación Turbo y
Concatenada. Un RCST debe de implementar ambos esquemas.
Durante una sesión dada, un RCST usara
codificación Turbo o concatenada, pero no ambas.
En el caso de codificación concatenada, la
codificación externa es Reed-Solomon (RS) y
la codificación interna es un código no sistemático
convolucional. Para ambos esquemas de codificación
se puede aplicar un CRC (Cyclic Redundancy Check)
en bursts tipo CSC o SYNC para la detección
de errores. Si esto se va utilizar el NCC se lo informa
al RCST mediante un TCT. - Codificación
- Modualción
La modulación se realiza utilizando Gray
–coded QPSK con mapeo absoluto (no diferencial)
como se ve en la constelación de la Figura
9.Para ver el gráfico
seleccione la opción "Descargar" del menú
superiorFigura 9. Bit mapping en la
constelación QPSK.- ESPECIFICACIONES
DE LA CAPA FISICA DEL ENLACE DE RETORNOEl acceso al medio se realiza mediante la
técnica MF-TDMA (Multi – Frequency Time Division
Multiple Access). La RCST puede tener la capacidad de
operar bajo MF-TDMA fijo o dinámico, lo cual se lo
hace saber al NCC a través de los bursts tipo
CSC.La técnica MF-TDMA permite comunicarse a un
grupo de RCST mediante el uso de un conjunto de frecuencias
portadoras y a la vez estas están divididas en time
slots.En el modo MF-TDMA con slots fijos (Figura
10), el ancho de banda y la duración del
tráfico sucesivo de slots usados por un RCST
son fijos. En este caso todos los parámetros enviados
por una tabla TCT para los bursts de una supertrama
son fijos. Si el NCC pide cambios de los parámetros de
los slots estos solo aplicaran para la próxima
supertrama a transmitir.
Figura 10. MFTDMA con slots
fijos.En la técnica de MF-TDMA con slots
dinámicos (Figura 11) se puede variar el ancho de
banda y la duración de los slots asignados a un
RCST. Además de cambiar la frecuencia de la portadora
y la duración del burst, el RCST también
puede cambiar la tasa de transmisión y la
codificación entre bursts sucesivos. La ventaja
de esta flexibilidad para la trasmisión es que el RCST
puede tener una mejor adaptación para los variados
requerimientos que pueden haber en una transmisión
multimedia.Para ver el gráfico
seleccione la opción "Descargar" del menú
superiorFigura 11. FTDMA con slots
dinámicos.Para el salto en frecuencia que requiere esta
técnica de acceso al medio entre los time
slots, se especifica que el ancho que tendrán los
saltos en frecuencia serán de 20MHz (± 10 MHz
de la frecuencia central)En una red satelital interactiva los time
slots están organizados y enumerados de una
manera tal que la red esta en capacidad de asignarlos a
los respectivos RCST.El enlace de retorno esta dividido en
supertramas, tramas y time slots.1) Supertrama
Una supertrama es una porción de tiempo y
frecuencia del enlace de retorno.Dentro de una red satelital interactiva, un
Superframe_ID identifica los recursos del canal de
retorno accedidos por un conjunto de RCST's.Cada aparición de una supertrama en el
tiempo es etiquetada con un número llamado
"superframe_counter".En la Figura 12 se puede ver un ejemplo
típico de un envío de
supertramas.
Figura 12. Ejemplo de
supertramas.Por cada supertrama, la asignación de
time slots es comunicado al RCST mediante el
envío de la tabla TBTP.Las supertramas están compuestas de
tramas, donde el máximo de tramas que puede tener
es de 31.2) Tramas
Las tramas están contenidas en una
supertrama y a su vez una trama esta compuesta de time
slots. La trama es un nivel intermedio entre la
supertrama y los time slots que se utiliza mas que
todo por razones de señalización. La
numeración de las tramas va desde 0 hasta N, donde
0 equivale a la trama de menor frecuencia y de primera
aparición en el tiempo, y la trama N es la de
mayor frecuencia y la de última aparición
en el tiempo. N debe ser igual o menor que 31.Para ver el gráfico
seleccione la opción "Descargar" del menú
superiorFigura 13. Ejemplo de
composición de tramas.Un ejemplo de un grupo de tramas es el de la
Figura 13.3) Time Slots
Un arreglo de time slots están
contenidos dentro de una trama específica, donde
el máximo número que pueden haber es de
2047. La forma de enumerarlos es similar como se realiza
con las tramas. Los time slots poseen una
numeración única para su ubicación
debido a que están compuestos por un
Superframe_id, Superframe_counter,
Frame_number y Timeslot_number.La ubicación de los time slots
respectivos a un RCST para su transmisión de
retorno viene en la tabla TBTP, y el procesamiento de la
información de esta tabla desde su llegada para la
próxima transmisión no debe de exceder 90
ms.- Segmentación de la capacidad del enlace
de retorno - Peticiones de capacidad
Para el proceso de asignación de time
slots se tienen 5 tipos:1) Continuous Rate Assignment
(CRA)Esta petición es cuando el RCST pide una
asignación constante de espacio al NCC en las
supertramas para enviar sus datos.2) Rate Based Dynamic Capacity
(RBDC)La capacidad RBDC debe ser proveída en
respuesta peticiones explicitas del RCST al NCC, estas
peticiones deben de ser absolutas (es decir que al hacer esta
petición invalida las anteriores).Esta petición
esta sujeta a un time-out, el cual puede ser
configurado para estar entre 1 y 15 supertramas. Este tipo de
petición se debe de usar en conjunto con CRA, donde
CRA provee una capacidad mínima fija dentro de una
supertrama y RBDC es la variación dinámica de esta capacidad
mínima hasta un máximo por
supertrama.3) Volume Based Dynamic Capacity
(VBDC)La petición VBDC es asignada por peticiones
explícitas del RCST al NCC, siendo estas acumulativas.
El total acumulado por un RCST es reducido por la capacidad
que se le haya asignado por supertrama.4) Absolute Based Dynamic Capacity
(AVBDC)La petición AVBDC es similar a la VBDC, la
diferencia es que no es acumulativa sino absoluta y se pide
cuando el RCST no recibe respuesta por las peticiones VBDC
enviadas.5) Fixed Capacity Assignment
La petición de capacidad FCA se le
asignará a los RCST’s para que aprovechen la
capacidad sobrante de la red que de otra forma seria
inutilizada. Esta asignación de capacidad es
automática y no involucra señalización
del RCST al NCC, o sea que esta petición es originada
por el NCC. - ACCESO AL
MEDIOPara el inicio de una sesión (la
sesión es el tiempo entre un logon y un
logoff) de un RCST con la red, se deben de realizar
varios procedimientos, principalmente de
sincronización.Para que el RCST se encuentre dentro del sistema, se
deben de realizar 4 pasos (2 son opcionales), pero antes de
estos 4 procedimientos el RCST se debe de encontrar en
el estado
de Sincronización recibida (Receive Synchronization
state), el cual es alcanzado mediante el proceso de
sincronización inicial (Initial Synchronization
procedure).1) Initial Synchronization
procedure:Las primeras acciones
que realiza el RCST es el de construir su reloj interno a
partir del NCR transmitido en el enlace directo.El RCST calculará el retardo de
propagación que tendrán sus transmisiones y las
del satélite conociendo la posición del
satélite que a sido enviada en la tabla de
Posición del Satélite (SPT), además de
conocer su propia ubicación (latitud, longitud y
altura sobre el nivel del mar).El RCST continuará recibiendo el NCR a lo
largo de la sesión. En caso de que la
sincronización del NCR se pierda, el RCST detiene la
transmisión y re-empezará el procedimiento
de sincronización inicial. De igual forma, cualquier
fracaso del RCST durante uno de los procedimientos para
iniciar la sesión lo devuelve al procedimiento inicial
de sincronizaciónEl RCST recibirá la tabla TBTP que es
transmitida por el NCC a intervalos regulares. Además
de esto el RCST deberá de recibir el TIM (Terminal
Information Message), el cual es un mensaje enviado por
el NCC a un RCST o a un grupo de estos, dependiendo de si la
dirección MAC que utilice para el direccionamiento sea
unicast o broadcast. El mensaje enviado en el TIM es
información fija o semi fija sobre el enlace directo.
Este mensaje también puede ser usado para facilitar el
hand-over de un RCST a otro grupo de RCST's o a otra
red.Después de realizar estas acciones
satisfactoriamente el RCST deberá de encontrarse en el
estado
Receive sync.De aquí siguen los procedimientos de
logon, coarse synchronization (opcional), fine
synchronization (opcional) y Synchronization
maintenance procedure.2) Logon procedure:
Después de que el RCST ha recibido todas las
tablas SI relacionadas con la estructura de la red satelital
interactiva este se encuentra listo para iniciar su
logon para ser admitido al sistema y estar ya en la
capacidad de manejar trafico.Para el proceso de logon el RCST envía
una petición en un burst CSC, el cual se
envía usando el acceso aleatorio Slotted-Aloha.
Esta petición contiene la dirección MAC del
RCST y un campo que indica las capacidades de la terminal. Si
el NCC no contesta a esta petición, el RCST
asumirá que hubo una colisión entre las
peticiones simultáneas de múltiples terminales
y reintentará después de un intervalo de tiempo
aleatorio. Si se recibió correctamente la
petición de logon, el NCC verifica que los
recursos de transmisión están disponibles
(bursts tipo ACQ y SYNC) y verifica que los aspectos
administrativos estén bien (por ejemplo que la cuenta
sea válida, la cuenta este pagada, etc.). Si todas las
condiciones se reúnen, el NCC envía un mensaje
TIM al RCST como un acknowledgement, es decir la
aprobación de logon.3) Acquisition coarse synchronization
procedure:En una red dónde todos los RCST's
están sincronizados por el NCR del enlace directo, el
NCC puede corregir todos los errores de frecuencia y tiempo
cuando la posición del satélite y la terminal
son conocidas, entonces el NCC se puede encargar de todos los
errores de la recepción sin necesidad que el RCST
realice el proceso de coarse synchronization. En este
caso el TIM no contendrá una asignación para
ACQ, y el RCST entrará directamente en el estado "
Ready for fine synchronization". Si no es así,
el RCST deberá realizar el proceso de coarse
synchronization, el cual empieza después de
realizar con éxito el proceso de logon y es
donde se realiza el procedimiento para alcanzar la
sincronización de frecuencia y de tiempo,
además del ajuste de la potencia de
transmisión. Al RCST se le asignan bursts ACQ
mediante el TIM, el cual los envía por time
slots reservados. El NCC mide el error de tiempo,
frecuencia y potencia de los bursts ACQ respecto a la
referencia del sistema y envía esta información
de regreso por medio de la tabla CMT. El RCST reajusta sus
parámetros de transmisión y retransmite. Este
proceso continúa hasta que la transmisión
esté dentro de los umbrales de sincronización,
lo cual es indicado al RCST por medio de un burst ACQ.
Este mismo ACQ le indica al RCST el máximo
número de intentos para lograr la
sincronización que tiene permitido.4) Fine synchronization procedure:
Este procedimiento es bastante similar al de
coarse synchronization, la diferencia es que este usa
bursts tipo SYNC en vez de ACQ. Este procedimiento
sólo se realiza si los errores indicados en el
último mensaje de corrección (el cual puede ir
en el TIM o en la tabla CMT) son más grandes que los
limites de la fine synchronization indicados en el
proceso de logon.5) Synchronization maintenance
procedure:Después de alcanzar la fine
synchronization, al RCST se le permite transmitir los
bursts tipo TRF. Paralelamente al envío de
tráfico debe de mantener la sincronización, la
cual se realiza mediante el envío de bursts
tipo SYNC. Este procedimiento se lleva continuamente durante
toda la sesión.6) Log – off
El procedimiento de logoff del RCST solo
ocurre cuando este se encuentra en el estado de fine
synchronization. Cuando el RCST logs-off,
cesará toda transmisión y su dirección
lógica y los time slots
asignados para bursts SYNC son removidos de la lista
de terminales activas del NCC y se los asignara a otra
terminal que desee pertenecer a la red. El procedimiento del
logoff es iniciado como el resultado de una
terminación de la sesión (normal) o de un fallo
(anormal).Un logoff normal puede iniciarse
automáticamente o manualmente por el usuario al final
de una sesión. Para un RCST que inicia el
logoff, la petición es enviada al NCC por medio
de un mensaje M&C (Monitoring and Control). Si es
el NCC que empieza el logoff, la petición la
envía por medio de un mensaje TIM direccionado al
RCST.En el caso anormal el RCST entrará al
logoff debido a la pérdida de la
sincronización, la cual se puede deber a que el NCR no
se recibió durante varios segundos consecutivos o que
la tabla CMT no se reciba después del RCST haber
enviado muchos bursts SYNC. - ESTABLECIMIENTO
DE UNA SESIONSon varias las empresas que ofrecen servicios de
plataformas satelitales de 2 vías, como Gilat, Hughes,
EMS Satellite Networks, Jaba Networks communications, ViaSat,
Radyne, etc. Las aplicaciones que estas empresas le dan a las
plataformas satelitales de2 vías son las
siguientes:– Acceso a Internet de banda ancha
– Telefonía VoIP
(Voice over IP)– Videoconferencia
– Educación interactiva a
distancia– Aplicaciones VPN
(Virtual Private Networks)– Aplicaciones Multicast sobre IP
– Telemedicina
– Backup terrestre
Una de las más importantes es Gilat, la cual
ofrece gran variedad de productos
satelitales de 2 vías como SkyEdge Family, Skystar
Advantage, Skystar 360E, DialAw@y IP, Faraway y SkyBlaster
360. Cada uno de sus productos presentan soluciones
para las distintas necesidades que tienen sus clientes.Uno de sus productos es SkyEdge DVB-RCS, el cual
tiene las siguientes características
técnicas:1) Forward Carrier:
Standard: DVB-S
Carrier bit rate: Up to 45 Mbps
Modulation: QPSK or 8PSK (optional)
Coding: Concatenated Reed Solomon and convolution
FEC (Turbo optional)FEC rate: 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8
2) Return Carrier:
Access Scheme: Standard DVB-RCS
Bit rate: up to 2Mbps
Modulation: GMSK
Coding: Turbo coding
3) Outdoor Unit:
Antenna Size (typical):
Ku-Band: 0.55m to 1.2m C-Band: 1.2m to 1.8mOperating Temperature: -40 to +60 C
Humidity: Up to 100%
Transmitter ODU: 1W or 2W Ku-band, 2W C or Ext C
band4) Indoor Unit:
RF Input/Output: Two F connectors, 75 Ω
femaleData Interface: 100BaseT, Async Rs-232
(optional)Expansion slots: 3
Plug-in cards (Optional): Quad LAN,
voice, Serial, MeshOperating Voltage: AC: Wide range
100-240Vor DC: 12V
Size: 235mm x 290mm x 95mm
5) Environmental Conditions:
Operating Temperature: -5 to +50 C
Storage Temperature: -40 to +70 C
Relative Humidity: Up to 90%
La arquitectura que este producto
ofrece es la siguiente:Para ver el gráfico
seleccione la opción "Descargar" del menú
superiorFigura 14. Arquitectura de SkyEdge
DVB-RCS. - FABRICANTES
Actualmente son muchas las empresas que pueden
ofrecer servicios a el país, debido a que por ser una
tecnología de tan amplia cobertura sin necesidad de
conexiones físicas entre los clientes y la empresa,
cualquier empresa
ubicada en Latinoamérica u otra parte que tenga
satélites operando en la zona del país puede
brindar servicio, como es el ejemplo de Jaba Networks
Communications, empresa que tiene sus oficinas
principales en México.Uno de los servicios ofrecidos es el de
Internet satelital de banda ancha a través de
terminales Direcway DW6000 (Hughes).
El equipo DW6000 puede descargar velocidades de
hasta 2 Mbps y enviar como máximo 128 kbps.
dependiendo el plan que se contrate.Los equipos Hughes DW6000 en
Latinoamérica son conectados al
satélite Satmex5 en banda Ku, contando
así con una cobertura exclusiva para
Latinoamérica en lugares donde no se encuentra
ningún servicio de Internet, zonas rurales, islas,
puertos, embarques, sitios marítimos, vehículos
móviles y en cualquier lugar de
Sudamérica.El costo de
los equipos que ofrece Jaba Networks Communications
para Suramérica son los siguientes:TABLA 1: Costos de
equipos.Modem
Antena
Precio (USD)
DW6000
1.2 m 1 Watt
3.950
DW6000
1.2 m 2 Watt
4.350
DW6000
1.8 m 1 Watt
4.750
DW6000
1.8 m 2 Watt
5.150
El precio de
los servicios de
Internet satelital para Suramérica son los
siguientes:TABLA 2: Costos de los
servicios.Uplink
Downlink
Precio (USD)
Through put
IP
99 kbps
400 kbps
175
169 MB
no
99 kbps
400 kbps
300
500 MB
si
99 kbps
750 kbps
550
800 MB
si
128 kbps
128 kbps
800
Dedicado
si
- OPERADORES PARA
COLOMBIA - CONCLUSIONES
Las plataformas satelitales de 2 vías se
presentan actualmente como una de las mejores soluciones de
acceso de última milla en lo que se refiere a limitaciones
geográficas. En estos sistemas se encuentran
tecnologías de punta, con el fin de ofrecer la mejor
calidad y
servicio, en términos de QoS y velocidades. Uno de los
problemas que
presentan en servicios de tiempo real es el gran retardo que hay
desde la terminal al satélite y desde el satélite
al NCC, donde es de aproximadamente de 500 ms (250 ms de uplink y
250 ms de downlink), lo cual no la hace la mejor solución
en lo que se refiere a telefonía, video conferencia,
etc., pero es aun así se utiliza para este tipo de
servicios en lugares donde no legan cableado terrestre ni enlaces
de microondas.
Esta tecnología sin lugar a dudas es la mejor
opción para ofrecer la mejor cobertura global y
será una de las soluciones mas prometedoras a medida que
los estudios y desarrollos permitan tener dominio sobre
frecuencias mas altas (banda Ka y superiores) y sobre los
principales problemas que esto trae consigo (atenuación
por la lluvia, los problemas de retardo, costos de los equipos,
etc.).
Se concluye además que esta tecnología
esta en constante evolución como se puede constatar con
los diversos estándares los cuales son muy recientes y
siguen surgiendo hoy en día.
[1] Digital Video Broadcasting (DVB); Interaction
channel for Satellite Distribution Systems, ETSI standard EN 301
790 V1.4.1, Abril 2005.
[2] Digital video Broadcasting (DVB); Interaction
channel for Satellite Distribution System; Guidelines for the use
of EN 301 790; ETSI TR 101 790 V1.2.1; Enero 2003.
[3]
Digital Video Broadcasting (DVB); Second generation
framing structure, channel coding and modulation systems for
Broadcasting, Interactive Services, News Gathering and other
broadband satellite applications; ETSI standard EN 302 307
V1.1.1; Junio 2004.
[4]
Digital Video Broadcasting (DVB); Specification for
Service Information (SI) in DVB systems; ETSI standard EN 300 468
V1.5.1; Enero 2003.
[8] http://www.jabanetworks.us
[9] http://www.broadbandreports.com
Sebastian Medina Serna