Redes Wireless

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Redes Wireless

• Aula 02
• Comunicação via satélite
• Prof. Esp. Diovani Milhorim

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Comunicação via satélite

•  Fatores Motivadores
• Sem dúvida, o maior fator motivador para a
  utilização de satélite como meio de transmissão,
  foi a inexistência de meios físicos entre
  localidades alvo da comunicação. Como os
  satélites podem cobrir praticamente quaisquer
  áreas do globo terrestre, são a melhor opção para
  atingir pontos de difícil acesso..
• Outro fato determinante para a utilização de
  satélites como meio de transmissão foi a
  indisponibilidade de meios de transmissão digital
  a baixo custo. As atuais redes digitais não
  existiam ha 20 anos atrás.

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Comunicação via satélite

• O Que é Satélite?
• Satélite é o elemento comum de interligação das
  estações terrenas, atuando como estação
  repetidora. Devido a sua altitude, permite a
  transmissão de sinais diretamente entre duas
  estações, sem que existam necessariamente pontos
  intermediários.

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Comunicação via satélite

• Satélites geoestacionários
• Os satélites são ditos geoestacionários quando
  estes são colocados em uma órbita circular em
  torno da terra tal que a sua velocidade de
  rotação seja a mesma da terra, ou seja, para um
  observador na terra o satélite comporta-se como
  se estivesse estacionário em um determinado local
  no céu.
• De acordo com a lei de Kepler, o período orbital
  de um satélite varia conforme o raio da órbita
  elevado à potência 3/2, desta forma satélites
  colocados a uma altitude de aproximadamente
  36000Km apresentam um período de 24 horas,
  girando assim a mesma velocidade da terra.
• Para a comunicação com este tipo de satélite as
  estações de terra podem utilizar antenas fixas,
  antenas estas que apresentam um pequeno custo de
  operação e manutenção em relação às móveis.

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Comunicação via satélite

• Características da Comunicação Via Satélite.
• Disponibilidade e Qualidade
• Altas disponibilidade e qualidade são as
  principais características da transmissão via
  satélite. A disponibilidade, tipicamente,
  ultrapassa 99,5
• Flexibilidade Na Implantação
• Outra característica marcante é a flexibilidade
  no que tange a instalação e mudança de pontos,
  que podem ser efetuadas sem necessidade da
  existência de rede telefônica.
• Atraso
• Uma característica não tão desejável, na
  transmissão via satélite, é o atraso de
  propagação, como será visto adiante.

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Comunicação via satélite

• Custo
• O custo de um canal independe da distância entre
  os pontos que integram a rede.
• A multiplexação dos dados permite a recuperação
  dos mesmos independentemente de sua localização
  geográfica.
• O custo da comunicação via satélite é compatível
  com o custo da comunicação analógica terrestre.

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Comunicação via satélite

• Um sistema satélite é composto de um Segmento
  Espacial e um Segmento Terrestre.
• O Segmento Espacial é composto por um ou mais
  satélites e pelos equipamentos necessários às
  funções de suporte e operação dos satélites, tais
  como telemetria, rastreio, comando, controle e
  monitoração.
• O subsistema satélite é uma estação repetidora de
  microondas, repetindo sinais sobre grandes
  distâncias. 

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Comunicação via satélite

• Subsistemas de Um Satélite
• Comunicações
• Telemetria, comando e rastreio
• Controle de atitude
• Propulsão
• Energia
• Controle térmico

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Comunicação via satélite

• Subsistemas de Um Satélite
• O subsistema que mais nos interessa é o de
  comunicações.
• È um repetidor ativo que recebe, converte a
  freqüência, amplifica e retransmite para a Terra
  os sinais recebidos.
• Os circuitos são denominados Transponders. Cada
  Transponder é responsável pela recepção e
  retransmissão de uma determinada banda de
  freqüência. Um satélite tem, tipicamente, de 20 a
  40 Transponders.

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• Faixas de Freqüência
• Banda L 1,5 a 2,5 GHz
• Banda C 4,0 a 6,0 GHz
• Banda Ku 11,0 a 14,0 GHz
• Banda Ka 20,0 a 30,0 GHz

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• Os Satélites do SBTS
• O SBTS, Sistema Brasileiro de Transmissão Por
  Satélite, de propriedade da Embratel, é composto
  por satélites com as seguintes características
  básicas
• Giroestabilizados atitude é mantida pela força
  centrípeta da metade que gira sobre o próprio
  eixo
• Comprimento 7,1 metros
• Diâmetro 2,16 metros
• Massa 1.140 Kg (lançamento) e 671 Kg (órbita)
• 36 transponders, 36 MHz, 36 dBW
• Freqüências 6,0 GHz (up) e 4,0 GHz (down)
• Energia 982 W (inicial) e 799 W (final)
• Potência Irradiada (EIRP/canal) gt 34 dBW
• Espectativa Vida Útil 11 anos
• 36.000 Km de altitude em 65W e 70W

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• O Segmento Terrestre
• O segmento terrestre é composto pelas estações
  terrenas de comunicação. Uma estação terrena é
  composta pelos seguintes componentes
• Antena
• Amplificadores de potência de transmissão (HPA)
• Amplificadores de recepção de baixo ruído (LNA e
  LNB)
• Equipamentos de comunicação (GCE)

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• Antenas
• As antenas utilizadas pelas estações terrenas são
  do tipo parabólico, podendo variar a disposição
  do alimentador e refletores. Os diâmetros variam
  de 1,20 m (microestação VSAT) até 14 m (estação
  tipo HUB). Os 3 tipos de antenas mais comuns são
• Cassegrain 1 sub-refletor hiperbólico e 1
  refletor parabólico
• Ponto Focal refletor parabólico com alimentador
  no ponto focal
• Cassegrain Offset Alimentador e sub-refletor
  desalinhados do vértice e do foco.

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Comunicação via satélite

• Antena ponto focal
• Uma antena ponto focal é construída
  utilizando-se de um refletor parabólico, tendo o
  alimentador colocado no ponto focal. O
  alimentador é também conhecido como iluminador e
  pode ter diversas modelagem como em forma de
  corneta cônica, corneta piramidal e disco de
  anéis escalares.

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Comunicação via satélite

• Antenas cassegrain
• Na antena tipo Cassegrain, o sinal depois de
  sub-refletir em um refletor elíptico localizado
  no ponto focal , dirige-se para o alimentador
  tipo corneta.

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Comunicação via satélite

• Antenas off-set
• Nas antenado tipo assimétricas ou off-set, o
  sinal dirige-se para o alimentador que se
  apresenta como deslocado. Nesse tipo de antena,
  usa-se apenas um lado do refletor parabólico.

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Comunicação via satélite

• Antenas
• A escolha do tipo das antenas é um dados de
  projeto. Normalmente as microestações tipo VSAT
  utilizam antenas tipo Offset. Já estações tipo
  Hub, de grandes dimensões, utilizam antenas tipo
  ponto focal ou cassegrain. Cada qual apresenta
  características diferenciadas de iluminação e
  absorção de ruído.

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• Múltiplo Acesso e Modulação
• As técnicas de modulação utilizadas na
  transmissão via satélite são
• FDM/FM
• SCPC/FM
• SCPC/PSK
• Múltiplo Acesso

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Comunicação via satélite

• Múltiplo Acesso e Modulação
• Na modulação FDM/FM encontramos uma portadora
  modulada em freqüência (FM) por um sinal de banda
  básica formado por vários canais, divididos e
  multiplexados por divisão de freqüência (FDM).

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Comunicação via satélite

• Múltiplo Acesso e Modulação
• Na modulação SCPC canal singelo por portadora,
  cada canal é processado de forma individual e
  cada portadora é modulada por apenas um canal.
  Para transmissão de canais analógicos a portadora
  é modulada em freqüência (FM). Para transmissão
  de sinais digitais a portadora é modulada em fase
  (PSK).

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Comunicação via satélite

• Múltiplo Acesso e Modulação
• No Múltiplo Acesso várias estações utilizam o
  mesmo repetidor simultaneamente. Existem 3
  técnicas básicas de compartilhamento do satélite
  por Múltiplo Acesso
• FDMA 
• TDMA 
• CDMA

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Comunicação via satélite

• Múltiplo Acesso e Modulação
• FDMA  Múltiplo Acesso Por Divisão de Freqüência,
  com consignação única de freqüência para cada
  estação. Utiliza modulação SCPC/PSK. Não
  necessita de sincronismo comum à rede,
  apresentando portanto baixo custo de
  equipamentos. Utiliza, no entanto, mais segmento
  espacial, com maior custo do serviço. Usa
  técnicas bem conhecidas e dominadas, apresentando
  tempo de resposta bem definido. O sistema não é
  econômico para estações de alta capacidade de
  compartilhamento.

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Comunicação via satélite

• Múltiplo Acesso e Modulação
• TDMA  Múltiplo Acesso Por Divisão de Tempo, com
  todas estações com mesma freqüência, em tempos
  diferentes. Divisão da faixa de Transponder no
  domínio do tempo, de modo que cada usuário possa
  empregar toda faixa de freqüência e toda potência
  disponível no instante em que transmite. Em cada
  instante apenas 1 usuário emprega o Transponder.
  Como não há intermodulação, o Transponder pode
  ser operado próximo à saturação (sem back-off). O
  sincronismo é complexo, implicando o alto custo
  das estações terrenas.

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Comunicação via satélite

• Múltiplo Acesso e Modulação
• CDMA  Múltiplo Acesso Por Divisão de Código,
  onde todas estações se utilizam da mesma
  freqüência em tempos iguais, porém usando códigos
  diferentes, designados para seu uso exclusivo.
  Utiliza técnica de espalhamento espectral (spread
  spectrum). Próprio para transmissão de sinais
  digitais, apresenta grande robustez à
  interferências. Cada usuário combina o sinal a
  ser transmitido com um código de espalhamento
  diferente.

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Comunicação via satélite

• VSAT Very Small Apperture Terminal
• Os sistemas VSAT apresentam topologia em estrela,
  com duplo salto, para comunicação entre estações
  terrenas de pequenas dimensões e custo. No centro
  da rede fica uma Estação Principal, ou Hub, que
  gerencia a rede e roteia as mensagens entre as
  estações VSAT. A estação principal é de grandes
  dimensões, com antenas a partir de 10 m de
  diâmetro. As estações remotas, as VSATs, tem
  antenas de 1,2 m a 2,4 m de diâmetro.

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• VSAT Very Small Apperture Terminal
• A comunicação Estação Principal para a VSAT é
  feita através de um canal outbound através de
  multiplexação TDM.
• A comunicação VSAT para a Estação Principal é
  feita através de um canal inbound, combinando
  acesso aleatório com transmissão por reserva, com
  várias VSATs compartilhando o mesmo canal.
• Para reduzir o problema do atraso de propagação,
  utilizam-se protocolos com janela de transmissão
  e o tratamento local de protocolos (spoofing). É
  feita bufferização da mensagem.

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• VSAT Very Small Apperture Terminal
• Normalmente os projetos de rede contemplam um
  tempo de resposta de 3 a 4 segundos para 95 dos
  casos, podendo chegar a 8 segundos.
• Normalmente as estações terrenas tipo VSAT são
  compostas por uma parte externa outdoor unit,
  que inclui antena e equipamento de RF, e uma
  parte interna indoor unit, que comporta FI e as
  interfaces de comunicação de dados, WAN e LAN. Os
  protocolos suportados geralmente são SDLC, X.25,
  IBM BSC, TCP/IP e VIP. Opcionalmente podem
  apresentar CODECs para transmissão de voz e
  facilidades de dial-backup