ENGENHARIA DE TELECOMUNICAÇÕES DISCIPLINA COMUNICAÇÕES ESPACIAIS

Transcrição

1 ENGENHARIA DE TELECOMUNICAÇÕES DISCIPLINA

2 Histórico e Introdução O que é um Satélite Um satélite artificial é um sistema que orbita em torno do nosso planeta, com uma altitude e velocidade constante. Os satélites estão equipados com meios radioeléctricos e são dotados de energia, dispondo ou não, de um sistema de controle remoto. O conceito do satélite artificial enquanto veículo espacial e suporte de uma estrutura receptora e emissora, foi desenvolvido por Artur C. Clark, um radioamador britânico.

3 Histórico e Introdução A idéia dos satélites de comunicação apareceu pouco depois da 2ª guerra mundial. A proposta inicial era colocar três repetidores separados de 120º sob a linha do equador a 36000km de altitude (geoestacionário). Estes repetidores teriam a finalidade de realizar a comunicação de rádio e televisão por toda parte do globo. Apesar de Clarke ter formalizado a idéia, sugerindo o seu uso na área das comunicações, Newton já havia sugerido em seu livro Philosophie naturalis principia mathematica o lançamento de um satélite artificial através de um canhão.

4 Histórico e Introdução Devido a falta de tecnologia para lançamento de tais equipamentos (através de foguetes), o exército americano fez os primeiros satélites de propagação de radiocomunicações entre 1951 e 1955, utilizando a lua como um refletor passivo. Esse experimento não obteve sucesso devido a grande distância entre a terra e a lua e a falta de tecnologia para operar com sinais de baixíssima amplitude e relação sinal/ruído. Sergei Koreleve em 1957, fêz o lançamento para o espaço do Sputnik-1, um satélite composto por um pequeno emissor de rádio.

5 Histórico e Introdução O satélite espacial Sputnik I realizou a primeira experiência de transmissão e recepção de sinais do espaço, que enviava para a Terra sinais nas freqüências de 20 a 40MHz, o que iria provocar a possibilidade de uma comunicação de longa distância. Somente no final de 1960, com a troca de baterias por células solares, realizou-se uma retransmissão de dados enviados da Terra. O satélite militar Courier 1B podia armazenar e retransmitir até palavras por minuto.

6 Histórico e Introdução A partir de 1960, chegaram a conclusão que a utilização de satélites artificiais era a melhor opção para as comunicações, abandonando o experimento do satélite natural (Lua). A intenção era fazer com que eles fossem como as torres de repetição de microondas existentes no sistema telefônico. Em Dezembro de 1961 é lançado no espaço o OSCAR-1, que se tornou o primeiro satélite de radioamador. O primeiro satélite de comunicação foi lançado em 1962 (Telstar I). Este satélite tinha órbita baixa e foi o primeiro satélite de utilização comercial, patrocinado pela AT&T (American Telephone and Telegraph).

7 Histórico e Introdução A partir daí, vários outros satélites foram lançados a fim de realizar testes, aperfeiçoamentos e comunicações intercontinentais como forma de atrair atenção e mercado. Dentre os que foram lançados podemos destacar: O Telstar 2, Relay 1, Relay 2, Syncom1 e Syncom2. O Syncom 3 destacou-se por ter realizado, ao vivo, a retransmissão dos jogos olímpicos de 1964.

8 Histórico e Introdução Em 1965 é lançado o Intelsat, mais conhecido como Early bird com 240 circuito telefônicos que apesar de ter sido projetado para funcionar 18 meses, permaneceu em operação 4 anos. Depois de 1965, com o crescente mercado em expansão, verificou-se que os projetos foram ficando cada vez mais especializados e voltados para países específicos. Assim aconteceu com o Canadá através do Anik, Espanha através do Hispasat e os EUA com sua rede de satélites de defesa DSCS (Defense Satellite Communications System), FLTSATCOM (Fleet Satellite Communications System) e o AFSATCOM (Air Force Satellite Communication System).

9 Histórico e Introdução Vale ressaltar a época da Guerra Fria, onde a URSS desenvolveu sua série de satélites Molniya que tiveram um impacto econômico, social e político muito grande por unificar o imenso estado soviético tão diversificado através da televisão (primeiro PB e depois colorida) e do telefone. Na década de 70, as antenas de comunicação para os satélites tinham 12m de diâmetro e precisavam de elevada potência. No início da década de 80, as antenas reduziram para 7m de diâmetro, sendo diminuídas gradativamente.

10 Histórico e Introdução A partir daí o desenvolvimento não parou, tanto no tamanho quanto nas formas de transmissão/recepção, além da compactação dos dados visando à economia de banda (onde se lê banda pode ser lido meio circulante - dinheiro). A expansão das telecomunicações no Brasil começou com a família de satélites Brasilsat, atualmente formada pelo A2 que é um satélite de primeira geração e pelos B1, B2 e B3 de segunda geração, lançados pela Embratel a partir de Recentemente a Telemar/Oi lançou o satélite Amazonas que se encontra em operação na sua rede.

11 Histórico e Introdução Os satélites tiveram participação essencial na interligação de todo o território nacional, levando a televisão, a telefonia e a comunicação de dados aos quatro cantos do país, possibilitando a expansão da Internet e colocando ao alcance de todos um universo de serviços. Os satélites são responsáveis pela interligação entre os continentes, independentemente da distância. Na década de 90, o sistema VSAT (Very Small Aperture Terminal) surgiu e se firmou no espaço como mais um meio físico para o uso das comunicações.

12 Histórico e Introdução O Sistema VSAT, utiliza uma menor banda nos transponders, antenas menores e, em conseqüência, mais potência no enlace de subida(uplink) e de descida(downlink). A utilização dos VSAT são feitas em regiões remotas, onde a infra-estrutura local (cabos metálicos, enlaces de microondas ou fibra óptica) são pouco desenvolvidas. Um bom exemplo para os VSAT são os telefones rurais e telefones/fax para o ramo marítimo.

13 Histórico e Introdução Um aspecto importante na sua utilização é que os EUA possuem a metade de todos os terminais VSAT existentes em todo o mundo bem distribuídos pelo seu território apesar de possuírem uma das mais avançadas redes de comunicação terrestre. Uma recente tarefa da tecnologia VSAT, é a de transpassar redes terrestres com tráfego saturado que muitas vezes limitam redes de maior velocidade.

14 Configuração Básica

15 Configuração Básica ET (estação terrena de comunicação): Destinadas exclusivamente aos serviços de telefonia, comunicações de dados, transmissão e recepção de TV. Constituem os principais objetivos do sistema, sendo geralmente classificada como: HUB ou Master: Estação central coletora e/ou distribuidora de informações de uma determinada rede de estações remotas. Remota: Estação terminal de usuário, classificada em TRVO (para recepções exclusivamente de TV) e VSAT (estação transmissora e/ou receptora para telefonia, dados e TV, equipada com antena de pequena abertura).

16 Tipos de Satélite Existem duas zonas de elevada densidade de partículas radiativas em órbita da Terra, denominadas de cinturões de Van Hallen que compreendem as faixas de altitudes de km e km. A radiação existente nestas zonas deterioraria os equipamentos dos satélites sendo, impróprias para órbitas. Em decorrência destes cinturões as diversas órbitas são classificadas como :

17 Tipos de Satélite LEO (baixa órbita elíptica terrestre): abaixo dos 2000 km; MEO (média órbita elíptica terrestre): entre 5000 km e km; HEO (alta órbita elíptica terrestre): a partir de km (onde se incluem os satélites geoestacionários GEO).

18 Tipos de Satélite A vida útil de um satélite depende de suas características orbital. Abaixo dos 2000 km não é tecnicamente possível a manutenção de um satélite, devido ao seu baixo tempo de vida por deterioração e aquecimento. A necessidade de motores e combustível nos satélites para correção de órbita limita ainda o seu tempo de vida. O tempo de vida médio dos satélites LEO e MEO são da ordem dos 7 a10 anos, enquanto que o GEO é da ordem dos 15 a 20 anos.

19 Tipos de Satélite Os satélites também são classificados quanto à sua cobertura na superfície da Terra. Dependendo da abrangência geográfica de seu(s) feixe(s) são classificados em: REGIONAIS ou INTERNACIONAIS ou GLOBAIS. Satélites REGIONAIS possuem feixes cuja cobertura é restrita a alguns países. Satélites INTERNACIONAIS ou GLOBAIS possuem feixes de cobertura mundial, geralmente através de redes.

20 Tipos de SERVIÇO Os diversos tipos de serviços de Telecomunicações via satélite são agrupados de acordo com: Serviço Fixo Via Satélite ou FSS (Fixed Satellite Service) Serviço Móvel Via Satélite ou MSS (Mobile Satellite Service) O Serviço Fixo caracteriza-se por estações terrenas de posição fixa e definida, podendo utilizar satélites GSO ou móvel. No Serviço Móvel uma ou ambas estações terrenas não tem posição definida, podendo ser móvel ou transportável.

21 Sistemas não Geoestacionários Os Sistemas não Geoestacionários utilizam: Satélites de órbitas baixas LEO; Satélites em órbitas médias MEO; Satélites de órbitas altamente elípticas HEO. Podem ter períodos orbitais de revolução em torno da Terra tão pequenas quanto 100 minutos. Devido sua proximidade, tem a vantagem imediata de não necessitarem de emissores muito potentes.

22 Sistemas Geoestacionários Definição: colocados numa órbita sobre o equador, têm um período de rotação igual ao da Terra. Como sua velocidade angular de rotação é igual à do planeta, ele se encontra parado no espaço em relação a um observador na Terra. Para que um satélite entre em órbita, é necessário que atinja uma velocidade de pelo menos 28800km/h. Se ele for posicionado a 36000km de altitude, ficará numa órbita geoestacionária.

23 Sistemas Geoestacionários O satélite, do ponto de vista de transmissão, é uma simples estação repetidora dos sinais recebidos da Terra, que são detectados, deslocados em freqüência, amplificados e retransmitidos de volta à Terra. Um satélite 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, composta essencialmente dos circuitos repetidores, denominados transponders.

24 Sistemas Geoestacionários

25 Aplicações As aplicações via satélite mais indicada são as que: Deseja-se espalhar a mesma informação, no link de descida, por uma região geográficamente muito extensa. Por exemplo: TV e Internet. Deseja-se atingir localidades remotas. Por exemplo: Campos de mineração, madeireiras, propriedades rurais, suburbanas e postos em rodovias. Deseja-se que o tempo de implantação seja muito rápido, ou de uso ocasional. Por exemplo: Shows, rodeios e corrida de automóveis.

26 Como funciona um Satélite? Quando se emite sinais na direção de um satélite, estes são recebidos pelo receptor que os amplifica, converte espectralmente, podendo demodular ou processar comandos e sinais terrestres que os reenvia através da cadeia emissora do satélite, como sinais destinados a todas as estações que operarem no mesmo espectro radioeléctrico do satélite. Em qualquer lugar do mundo que esteja situado no horizonte artificial do satélite, outro usuário, pode receber os sinais de rádio e responder ao chamador. É assim que se processa uma retransmissão aeroespacial.

27 Tipos de Órbita A órbita circular é realizada pelos satélites que orbitam a terra de forma circular, ou seja, aqueles que conseguem manter a mesma distância em relação à terra, entre os pólos e o equador, com movimento e altitude orbital constantes em relação à superfície terrestre. Esta é a mais comum e conhecida das órbitas. Os satélites que realizam órbitas elípticas tem uma característica peculiar porque permanecem em orbita mais tempo sobre a mesma localização da terra, focando o mesmo horizonte artificial durante várias horas ou dias, pelo fato das suas órbitas serem bastante extensas e longínquas da Terra, quer a partir dos pólos, quer do equador.