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:: Comunicação Via Satélite

Maria Mercedes Cesar em 06/12/2012

INTRODUÇÃO

O Ministério das Telecomunicações brasileiro tem duas propostas de decretos para construir o primeiro satélite geoestacionário do Brasil para fins militares e de telecomunicações, para este fim será construída uma empresa formada pela Embraer e Telebras, a Embsat, focada na construção e operação do satélite.
A empresa vai utilizar o equipamento para ampliar o Plano Nacional de Banda Larga, que prevê a massificação da internet de alta velocidade,
segundo matéria da Agência Brasil aqui.

Esperam colocar o satélite em órbita em 2014. Até 2019 espera-se lançar o segundo satélite totalmente fabricado no Brasil.

Qual a importancia disso para o desenvolvimento do país?
Essa tecnologia vai suprir a demanda de banda larga do país como diz a matéria?

Este trabalho pensa sobre esse assunto, a partir do tema proposto; e conhecendo a tecnologia da comunicação por Satélite.

CONCEITO DA TECNOLOGIA DE COMUNICAÇÃO POR SATÉLITE

Para compreender a notícia e sua importância, precisamos conhecer a tecnologia. Seu conceito é bem simples. É feita através de ondas de rádio emitidas por satélites artificiais que orbitam em torno da Terra. O satélite é uma estação repetidora dos sinais recebidos da Terra que são detectados, deslocados em freqüência, amplificados e retransmitidos de volta à Terra.

A maioria dos satélites de comunicação são do tipo Geoestacionários, são colocados em uma órbita, de forma que tenham um período de rotação igual ao do nosso planeta. Com isso a velocidade angular de sua rotação se iguala à da Terra. Visto daqui é como se estivesse parado no espaço.

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.

A idéia do governo é se concentrar na fabricação dos equipamentos do módulo de serviço, BUS, e naqueles necessários para a operação em terra, mas não haverá fabricação dos transponders porque já existem grandes fabricantes nesse segmento. Haverá pois um desenvolvimento no conhecimento em áreas de propulsão, alinhamento e energia.

A TECNOLOGIA

Transponder:

O transponder é o dispositivo responsável pela retransmissão do sinal recebido é composto de um conjunto de componentes eletrônicos que recebe o sinal da Terra (enlace de subida) e após processamento como ganho de potência, filtragem e translação de freqüência o retransmite para o planeta (enlace de descida). Um satélite geralmente é composto de vários transponders que atuam como unidades independentes de repetição, cada um ocupando uma faixa exclusiva de freqüências, sendo importante para aumentar sua confiabilidade e versatilidade.

Freqüências de operação:

Os satélites de comunicação usam as faixas C (4 a 8GHz), X (12,5 a 18GHz), Ku (12,5 a 18GHz) e Ka (18 a 40 GHz).

A faixa C é a mais utilizada nas transmissões telefônicas interurbanas e internacionais e na transmissão de TV; a faixa X é de uso militar e a Ku permite a TV por assinatura via satélite.

Capacidade dos satélites

Para aumentar a capacidade de cada canal dentro da mesma faixa de freqüência, utilizam dois sistemas de transmissão operando com polaridade cruzada de antenas. Um dos sistemas com a polaridade vertical e outro com a polaridade horizontal. Embora os sinais ocupem a mesma faixa de freqüência, as antenas conseguem separar os sinais, direcionando-os aos respectivos transponders. A polarização cruzada permitiu dobrar a capacidade de um sistema de comunicação por rádio. Os satélites geoestacionários utilizam a polaridade cruzada para aumentar de 12 para 24 o número de canais.

Arquitetura

Uma rede VSAT é composta de um número de estações VSAT e uma estação principal (“hub station”). A estação principal dispõe de antena maior e se comunica com todas as estações VSAT remotas, coordenando o tráfego entre elas. A estação “hub” também serve como ponto de interconexão para outras redes de comunicação.

Topologias

Existem duas topologias de redes VSAT: a estrela e a malha (“mesh”). Na topologia em estrela as estações VSAT se comunicam exclusivamente com a estação “hub” e na topologia em malha há comunicação direta entre as VSATs.

Na topologia em estrela, para uma estação VSAT se comunicar com outra estação do mesmo tipo deve se comunicar com a estação “hub” e esta retransmitir o sinal para a outra estação VSAT, ocorrendo nesse caso o fenômeno denominado de duplo salto, pois o sinal vai e volta duas vezes do satélite.

Constituição física

Uma estação VSAT é composta de duas unidades físicas distintas, a Unidade Externa (ODU – “outdoor unit”) e a Unidade Interna (IDU – “indoor unit”). Na ODU fica a antena, alimentador e a parte de RF, o transmissor e o receptor. Na IDU fica toda a parte de banda básica, constituída essencialmente do modem. A IDU se conecta à ODU por meio de cabos coaxiais onde a transmissão é feita a nível de frequência intermediária (FI), geralmente na faixa de 2 GHz. A distância máxima que a ODU pode ficar da IDU varia de 50 a 100 metros.

Alocação de canais

Para que uma estação VSAT se comunique é necessário que à mesma esteja associado um canal de RF. Essa associação pode ser permanente ou por demanda, variando dinamicamente. Quando a associação é permanente existe um canal fixo para cada VSAT e temos o método de alocação PAMA (“Permanent Assignment Multiple Acess”) ou acesso múltiplo com alocação permanente.
Quando a alocação é dinâmica existe um “pool” de canais administrados pela estação “hub” do qual são alocados os canais para cada VSAT na medida em que sejam solicitados e para o qual são liberados ao término do uso. Neste caso temos o método de alocação DAMA (“Demand Assignment Multiple Access”) ou acesso múltiplo com alocação por demanda.

Métodos de acesso

O acesso múltiplo exige um gerenciamento preciso por parte da empresa operadora do satélite, com o objetivo de evitar interferência mútua entre as diversas estações. O acesso pode ser: do satélite e feito por FDMA, SCPC e TDMA, desses, os demais transmitem sinais digitais.

  • TDMA (“Time Division Multiple Acess”) ou acesso múltiplo por divisão de tempo, no qual a cada canal está associado um intervalo de tempo que se repete periodicamente;
  • FDMA (“Frequency Division Multiple Access”) ou acesso múltiplo por divisão de frequência, cada canal está associado a uma frequência; é o único que suporta sinais analógicos;
  • FTDMA (“Frequency Time Division Multiple Access”) ou acesso múltiplo por divisão de frequência e tempo, que é uma combinação dos dois anteriores, onde cada canal está associado um par ordenado de frequência e intervalo de tempo;
  • CDMA (“Code Division Multiple Access”) ou acesso múltiplo por divisão de código, que utiliza a técnica de espalhamento espectral (“spread spectrum”) onde a cada canal está associado um código, que é a chave de decodificação daquele canal.
  • SCPC (um único canal por portadora) destina-se à transmissão da voz digitalizada a 64kbps (ou dados com velocidade de até 2048kbps) na modalidade duplez.


Gateways e Base Stations - estações terrestres.

  • GOCC (Ground Operations Control Center): Planejam e controlam o uso de satélites pelos terminais gateway e pela coordenação deste uso com o SOCC.
  • SOCC (Satellite Operations Control Center): Rastreia satélites, controla suas órbitas e fornece serviços de Telemetria e Comando (T&C) para a constelação de satélites. Também supervisionam o lançamento de satélites. Cada estação pertence e é gerida por cada operador. Recebe transmissões dos satélites com o intuito de processar as chamadas e encaminhá-las para a rede de destino terrestre. Um gateway pode servir mais do que um país. Efetuam a integração com as redes fixas ou móveis terrestres.


Categoria dos satélites

Existem três tipos de satélites que se encontram em três órbitas distintas:

LEO (LowEarthOrbit): Aproximadamente 500-1500 km.
MEO (MediumEarthOrbit): Aproximadamente 6000-15000 km.
HEO (HighEarthOrbit): a partir de 20000 km (onde se inclui GEO: Geostationaryorbit Aproximadamente 36000 km).

Satélites de baixa órbita (LEO) e de média órbita (MEO)

Órbitas LEO viajam a uma altitude entre 500 e 3000 km, aproximadamente. Nas órbitas MEO viajam entre 13000 e 20000 km de altitude. Os satélites LEO´S são normalmente divididos em duas categorias: “BIG LEO´S” e “SMALL LEO´S”. Os BIG LEO´S utilizam a faixa de freqüência acima de 1GHz e os SMALL LEO´S abaixo de 1GHz.

A velocidade média de um satélite LEO está em torno de 25000km/h, fazendo uma volta completa em torno da Terra em cerca de 90 a 100 minutos. As órbitas podem ser circulares ou elípticas, as órbitas elípticas fazem com que o satélite passe mais tempo sobre uma determinada região, facilitando e ampliando o tempo de comunicação entre o satélite e a estação terrestre. Utilizam estas órbitas, para ficar mais próximos da Terra, assim os equipamentos utilizados podem ser menores, até portáteis, já que necessitam de pouca potência para transmissão.

APLICAÇÕES DA TECNOLOGIA

As aplicações da tecnologia de comunicação por satélite são as seguintes:

  • Para regiões geográficas muito grandes e para atingir localidades remotas como, campos de mineração, madeireiras, propriedades rurais e suburbanas e postos em rodovias.
  • Onde seja necessário uma implantação rápida, ou de uso ocasional, como para shows, rodeios, corridas de automóvel.
  • Aplicações militares como defesa de fronteiras, etc.
  • Para os meios de transporte aéreo e maritimo.
  • Para telecomunicações, televisão, internet, etc.

Sistemas de comunicação via satélite nas bandas Ku e Ka constituem uma tecnologia moderna e de grande potencial em termos de serviços de telecomunicações. Devida à freqüência elevada, serviços de telecomunicações como de telefonia, de dados e de televisão podem ser realizados através 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” ou “HUB”).

As redes VSATs são uma solução técnica-econômica interessante para países como o Brasil, pois possui grandes áreas com comunidades remotas ou isoladas.

VANTAGENS E DESVANTAGENS

Vantagens


Os principais progressos decorrentes do uso da comunicação via satélite, destaca-se o avanço na geociência, nas telecomunicações e no transporte aéreo.
- A comunicação que seria impossível ocorrer por meio de cabos, toda informação emitida pode ser recebida em qualquer região do planeta.
- Rapidez. Instalações práticas mostram que redes VSAT podem ser implementadas e começar a operar em poucos dias.
- Desenvolvimento economico de localidades mais distantes, unidades fabris e pequenos aglomerados rurais. Localidades insulares, de pouca infraestrutura.
- Pode ser usada em veículos de mobilidade intercontinental (aviões e navios).

Desvantagens

Segurança – Por abranger áreas tão extensas e usar antenas é necessário ter especial atenção a esse quesito, usando encriptação para garantir que somente pessoas autorizadas tenham acesso as informações transmitidas.
Clima – fatores climáticos interferem na comunicação. Assim, sistemas críticos que não podem ficar minutos sem comunicação não devem usar VSAT. A atmosfera provoca reflexões de onda, provocando atrasos e erros.
Custos - Os custos são elevados na construção de satélites, em sua projeção no espaço e sua manutenção, 716 milhões é a verba destinada para o projeto do governo.

CONCLUSÃO

A partir do estudo da tecnologia de comunicação por satélite, pode-se entender a importancia de ter uma empresa brasileira que tenha a finalidade de construir satélite, devido ao alto custo e devido a necessidade de adquir essa tecnologia.

O tamanho de nosso país, uma grande demanda por acesso a internet, o desenvolvimento da nossa área militar, estão entre os principais objetivos do desenvolvimento dessa tecnologia.
Para o incremento do acesso à banda larga, não é a tecnologia mais interessante em termos de custo e implantação, a não ser para áreas mais distantes. Nos grandes centros a banda larga vem se popularizando com outras tecnologias.

Para serviços criticos não é indicada devidos aos problemas como o atraso do sinal, interrupções devido a chuvas, para um bom funcionamento de um serviço onde não pode haver parada. Deter essa tecnologia e desenvolver uma indústria para esse ramo é muito importante para a economia e desenvolvimento do Brasil, por este motivo a iniciativa do governo é bastante válida.


FONTES DE PESQUISA:
www.eletrica.info/comunicacao-via-satelite-primeira-parte/
www.infoescola.com/tecnologia/comunicacao-via-satelite/
www.vivaolinux.com.br/artigo/Comunicacoes-via-satelite www.teleco.com.br/tutoriais/tutorialsatcom/default.asp

 


Maria Mercedes Cesar

Acadêmica do curso de Redes de Computadores da Universidade Paulista - UNIP
 

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