Redes Satélites.

Transcrição

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2 Breve Histórico 1. Idéia original de Arthur C. Clarke: : colocação em órbita de 3 repetidores separados a 120 o sob a linha do equador a km de altitude (Geo( Geo). Os repetidores teriam a finalidade de realizar a comunicação de rádio r e tv a todo globo. 2. Primeiros experimentos (U. S. Army) ) de propagação de radiocomunicações entre 1951 e 1955 utilizando a lua, como refletor passivo. Não houve sucesso devido a grande distância entre a terra e a lua e à falta de tecnologia para operar com sinais de baixíssima amplitude e relação sinal/ruído.

3 Breve Histórico 3. Sputnik 1, realiza a 1a. experiência de transmissão e recepção de sinais do espaço. O Sputnik 1 enviava para Terra sinais nas freqüências de 20 e 40 MHz, o que provava a possibilidade de uma comunicação à longa distância. 4. No final de 1960, com a troca das baterias por células c solares realizou-se uma retransmissão de dados enviados da Terra.

4 Breve Histórico 5. Telstar 1 (1o. satélite de comunicações) lançado ado em Tinha órbita baixa e foi o primeiro satélite de utilização comercial, patrocinado pela Corporation AT&T (American Telephone and Telegraph). 6. No Brasil, a expansão da telecomunicação, começou ou com a família de satélites Brasilsat,, atualmente formada pelo A2 - de primeira geração - e pelos B1, B2 e B3 - de segunda geração, lançados ados pela Embratel a partir de 1985.

5 Breve Histórico 7. Na década d de 90, o sistema VSAT (Very( Small Aperture Terminal) surgiu e se firmou no espaço o como mais um meio físico f para o uso das comunicações. Utiliza uma menor banda nos transponders,, antenas menores e, em conseqüência, mais potência no enlace de subida e de descida.

6 Aplicações Globais Meteorologia; Fins Militares; Redes Satélites Transmissão de emissões rádio r e TV; Comunicação e localização (ex: GPS ); Telecomunicações; Conexões de telefones globais, etc.

7 Tipos de Satélites LEO (Low Earth Orbit baixa órbita elíptica terrestre): abaixo dos 2000 km; MEO (Medium Earth Orbit média órbita elíptica terrestre): entre 5000 km e km; Redes Satélites HEO (High Earth Orbit alta órbita elíptica terrestre): a partir de km (satélites geoestacionários GEO).

8 Tipos de Satélites Redes Satélites Tipo Altitude (km) Banda (GHz) Período de Revolução Atraso GEO a 30 (ka) MEO a h 56m a 3 (L) 6h 0.09 a 0.07 LEO 1390 a a 30 (ka) 1 a 3 (L) 1h 30m a 2h 0.01 a 0.005

9 Bandas Banda ka - Faixa de freqüência de micro-onda onda que corresponde, no enlace de descida dos satélites, ao intervalo de a MHz e, no enlace de subida, de a MHz. Banda ku Faixa de freqüência de micro-onda onda que corresponde, no enlace de descida dos satélites, ao intervalo de a MHz e, no enlace de subida, de a MHz.

10 Bandas Banda L Faixa de freqüência de micro-onda, onda, que corresponde, ao intervalo de 1400 a 1725 MHz. Banda C Faixa de freqüência de micro-onda onda que corresponde, no enlace de descida dos satélites, ao intervalo de 3400 a 4800 MHz e, no enlace de subida, de 5725 a 7075 MHz. Dentro desses intervalos, os satélites com transponders de Banda C comumente utilizam a faixa de 3700 a 4200 MHz, no enlace de descida e de 5725 a 6275 MHz no enlace de subida.

11 Bandas Banda S Faixa de freqüência de micro-onda onda que, nas transmissões por satélite, corresponde ao intervalo de 2 a 4 GHz. Banda X Faixa de freqüência de micro-onda, onda, geralmente de uso militar, que corresponde, no enlace de descida dos satélites, ao intervalo de 7250 a 7750 MHz e, no enlace de subida, de 7925 a 8425 MHz.

12 Composição BásicaB O Satélite é uma estação repetidora de sinal. Redes Satélites O dispositivo responsável por essa retransmissão é chamado de Transponder. Conjunto de componentes eletrônicos que recebe o sinal da Terra (uplink( uplink) ) e após s algum processamento o retransmite para o planeta (downlink( downlink).

13 Uplink Transponder Downlink Um enlace via satélite é definido pela estação terrena transmissora, o satélite de comunicações (transponder( transponder), o par de frequências de uplink-downlink e a estação receptora.

14 Uplink Transponder Downlink Sistemas de comunicação via satélite nas Bandas Ku e Ka constituem uma tecnologia moderna e de grande potencial em termos de serviços de telecomunicações. Devido à freqüência elevada, serviços de telecomunicações como telefonia, dados e televisão podem ser realizados através s de redes com topologia em estrela constituídas de estações terminais de pequeno porte denominadas de VSAT ( Very Small Aperture Terminal ), acopladas a uma estação central mestre ( master( master ou HUB )

15 Configuração Básica B de um Sistema Via Satélite O segmento terrestre compreende estações terrenas destinadas exclusivamente à manutenção e operação do satélite e outras para o fim principal do sistema que é o serviço de comunicação entre usuários

16 Configuração Básica B de um Sistema Via Satélite ET (Estação Terrena de Comunicação): destinadas aos serviços de telefonia, comunicações de dados, transmissão e recepção de TV, etc. 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: TVRO: para recepções de TV exclusivamente e VSAT: estação transmissora e/ou receptora para telefonia, dados e TV, equipada com antena de pequena abertura

17 Redes VSAT Refere-se a qualquer terminal fixo usado para prover comunicações interativas ou somente de recepção Constituídas por 3 componentes fundamentais: Estações remotas (terminais VSAT) Uma estação master opcional (HUB) Satélite de retransmissão.

18 Redes VSAT Os sinais recebidos do satélite são muito fracos e precisam ser amplificados. Para minimizar a geração de ruídos no processo de recepção, é utilizado um módulo LNA (Low Noise Amplifier). A amplificação e conversão para a freqüência adequada ao uplink são realizadas pelo módulo Power Amplifier/Frequency Converter. Exemplos de protocolos usados nas redes VSAT: ATM, Frame Relay, IP, X25, ISDN.

19 Redes VSAT 1) Transmissão VSAT1 para o satélite; 2) Transmissão do satélite para o HUB; 3) Transmissão do HUB para o satélite; 4) Transmissão do satélite VSAT2;

20 Redes VSAT O outro tipo de arquitetura, menos usual, é a topologia de malha ou mesh onde qualquer um dos terminais VSAT se comunica, por intermédio somente do satélite, diretamente com um ou mais terminais. Este tipo de topologia é extremamente útil quando se deseja diminuir o tempo de atraso de uma transmissão, já que há somente um salto entre os dois pontos

21 Técnicas e Protocolos de Múltiplos M Acessos O compartilhamento do transponder exige o uso de técnicas e protocolos de múltiplo acesso. Algumas delas: P-ALOHA (Pure ALOHA), S-ALOHA (Slotted ALOHA), DAMA (consignação por demanda), TDMA, FDMA e CDMA. P-ALOHA: quando um dado terminal tem um quadro a ser transmitido, ele o transmite instantaneamente, mesmo se o canal estiver sendo utilizado. O terminal ouve o meio e, caso esteja ocupado, respeitando o tempo de atraso inerente, assume que a mensagem foi enviada com sucesso. Caso contrário ele aguarda um tempo aleatório para retransmitir o quadro.

22 Técnicas e Protocolos de Múltiplos M Acessos Alguns sistemas reconhecem se o quadro foi devidamente transmitido por um ack vindo do HUB. Slotted-Aloha: tem como objetivo reduzir a taxa de colisões comparativamente com o processo P-ALOHA se sobreponham o máximo possível. O método utilizado faz com que as transmissões dos quadros só possam ocorrer em períodos determinados. Um quadro não pode interferir com o outro que já esteja na metade de sua transmissão.

23 Técnicas e Protocolos de Múltiplos M Acessos Este sistema praticamente dobra a eficiência em relação ao anterior. A sincronização se dá através do relógio do HUB. O TDMA se caracteriza pela divisão no tempo do sinal processado pelo transponder. O método mais utilizado dentro desta técnica é o TDMA-DA (Demand Assignment) onde o HUB fica responsável por alocar o slot para a transmissão de cada terminal VSAT de acordo com a transmissão previamente requerida.

24 Técnicas e Protocolos de Múltiplos M Acessos TDMA é o método mais utilizado nas redes VSAT comerciais. Na técnica FDMA cada terminal VSAT transmite com uma portadora exclusiva. Assim, se obtém para cada transponder a divisão em freqüência dos canais. Nas redes VSAT que utilizam a técnica CDMA, cada terminal recebe um número pseudo-randômico (PN) único, utilizado para codificar e decodificar suas transmissões.

25 Técnicas e Protocolos de Múltiplos M Acessos Vários VSAT podem transmitir simultaneamente na mesma freqüência, sendo o sinal separado na recepção pelo HUB. A transmissão do HUB também é codificada da mesma forma, porém um único PN é atribuído a ele, o que permite a recepção por todos os terminais. Com o protocolo DAMA (Demand Assignment Multiple Access), se um terminal VSAT deseja realizar uma transmissão, este terminal faz uma requisição de um slot no tempo ou freqüência para fazê-la.

26 Técnicas e Protocolos de Múltiplos M Acessos A atribuição do slot é feita pelo NMS (Network Management System) e este somente é liberado após a conclusão da transmissão. A transmissão do HUB também é codificada da mesma forma, porém um único PN é atribuído a ele, o que permite a recepção por todos os terminais. Este protocolo de acesso por demanda é a técnica utilizada para os serviços de telefonia.

27 Handover em Sistemas Satélites Área de transferência e de sinal, ou seja, um setor onde o sinal pode estar sendo captado por um setor (neste caso um satélite). Existem 4 tipos de Handover: Intra Satellite Handover Inter Satellite Handover Inter System Handover Gateway Handover

28 Handover em Sistemas Satélites Intra satellite handover: Ocorre quando um usuário se move de um spot beam de um satélite para outro spot beam do mesmo satélite, esta situação ocorre uma vez que um satélite cria vários spot beams dentro do seu footprint. O mesmo caso acontece quando o satélite se move. Inter satellite handover: No caso de um usuário ter se movido de um footprint para outro, ou quando o movimento do satélite provoca essa mesma situação, pode ser considerado hardhandover ou soft-handover, no caso de a conexão anterior e a nova conexão estarem ativas em simultâneo, situação só possivel em sistemas CDMA.

29 Handover em Sistemas Satélites Inter system handover: Handover utilizado quando um dado usuário que possua um terminal que suporte tanto a comunicação por satélite como a comunicação móvel terrestre, possa comutar para a rede que em dado momento passou a estar disponível. Gateway Handover: Situação em que o satélite e o usuário móvel possuem bom contato, mas o satélite e o gateway não, tendo o satélite que procurar outra gateway.

30 Detecção e Correção de Erros Os códigos Reed-Solomon são códigos de bloco corretores de erro com uma vasta aplicação na comunicação digital e no armazenamento de dados. O decodificador Reed-Solomon insere bits redundantes extras em um bloco de dados. Durante a transmissão ou o armazenamento há a ocorrência de erros por inúmeras razões (por exemplo, ruído ou interferência).

31 Detecção e Correção de Erros O decodificador RS processa cada bloco e procura corrigir erros e recuperar os dados originais. O número e o tipo de erros que podem ser corrigidos dependem das características do próprio código RS. Um código RS é especificado como RS (n,k) com s-bits. Isto significa que o codificador utiliza k símbolos com s bits cada um, e adiciona símbolos de paridade para fazer uma palavra de código com n símbolos.

32 Detecção e Correção de Erros Existem n k símbolos de paridade com s bits cada um. Cabe esclarecer que as denominações n, k e s são inerentes a definição do código RS. O código RS pode corrigir até t símbolos errados em uma palavra código, onde 2t = n k, conforme a figura:

33 OBRIGADO