Fundamentos de Telecomunicaciones: Satélites (GEO, LEO, VSAT) y Arquitectura de Red GSM

Conceptos Fundamentales de Satélites de Comunicación

Satélites Según su Órbita

Satélite Geoestacionario (GEO)

Un Satélite Geoestacionario (GEO) es un satélite artificial situado a una determinada distancia de la superficie terrestre (concretamente sobre el Ecuador) y que mantiene la misma velocidad de rotación que la Tierra. Esto permite que parezca fijo desde la superficie.

Bandas de Frecuencia Utilizadas

Las frecuencias utilizadas están comprendidas en las bandas C y Ku de microondas. Dentro de estas bandas, para el enlace descendente (downlink) se utiliza típicamente la gama de frecuencia de 4 GHz.

Parámetros de Orientación de Antenas

• Azimut: Es el ángulo horizontal al que hay que girar la antena para localizar el satélite.
• Elevación: Es el ángulo al que hay que elevar la antena desde el horizonte para localizar el satélite.
• Desplazamiento de la Polarización: Es el ángulo que hay que girar el conversor de la antena para asegurar que la polarización horizontal y vertical incidan correctamente en el conversor.

Satélites de Órbita Baja (LEO)

Los Satélites LEO (Low Earth Orbit) orbitan la Tierra a una distancia de 160 a 2000 km. Su alta velocidad les permite dar una vuelta al mundo en aproximadamente 90 minutos. Históricamente, se han usado para la recopilación de datos geológicos.

Satélites de Órbita Media (MEO)

Los Satélites MEO (Medium Earth Orbit) orbitan a una distancia media cercana a los 10 000 km. Se utilizan comúnmente para la comunicación de telefonía y televisión.

Satélites de Órbita Elíptica (HEO)

Los Satélites HEO (Highly Elliptical Orbit) no siguen una órbita circular, sino que su órbita es elíptica. Se utilizan principalmente para cartografiar la superficie de la Tierra.

El Satélite: Un Repetidor Activo en el Espacio

El satélite es esencialmente un repetidor activo ubicado en el espacio. Las emisiones y recepciones de la información se realizan a través de los amplificadores del satélite, conocidos como transpondedores (o transponders). Existen dos tipos principales:

• Transpondedor Transparente: La señal llega al satélite, es filtrada para separarla de otras señales e interferencias, se cambia su frecuencia portadora, se amplifica y se retransmite hacia la Tierra. Este tipo actúa como un simple repetidor de radiofrecuencia.
• Transpondedor Regenerativo: La señal digital que llega al satélite sufre un proceso similar al de un repetidor regenerativo terrestre. La señal es procesada y regenerada (demodulación, decodificación y posterior modulación y codificación) antes de trasladarla a otra frecuencia y retransmitirse hacia la Tierra.

Redes VSAT (Very Small Aperture Terminals)

Los enlaces vía satélite permiten establecer conexión entre dos o más puntos situados en la Tierra, utilizando un satélite en el espacio como sistema repetidor. Con el objetivo de ampliar los horizontes en las telecomunicaciones y llegar a usuarios en cualquier rincón del mundo, por muy recóndito que sea el lugar, existe una tendencia creciente a la utilización de terminales con antenas parabólicas de tamaño reducido, conocidas como VSAT (Very Small Aperture Terminals).

Estas redes facilitan el intercambio de información vía satélite en configuraciones punto a punto o punto a multipunto (broadcasting).

Arquitectura y Componentes de la Red GSM

La red GSM (Global System for Mobile Communications) se compone de los siguientes elementos principales:

• Estación Móvil (MS): Mobile Station.
• Sistema de Estación Base (BSS): Base Station System.
• Sistema de Red (NS): Network System.

Estación Móvil (MS)

También denominada teléfono móvil, se encarga de las comunicaciones por radio para acceder y conectarse a la red GSM. Dispone de los elementos necesarios para interactuar con el usuario, tales como el teclado, el micrófono, el altavoz y la tarjeta SIM (Subscriber Identity Module).

Sistema de Estación Base (BSS)

El BSS agrupa todos los elementos que realizan las funciones de radio y celular del GSM. Se compone de dos partes fundamentales:

1. Estación Base (BTS, Base Transceiver Station): Contiene los dispositivos de transmisión y recepción por radio, incluyendo las antenas, que realizan la conexión con el teléfono móvil. Cada estación base define una célula.
2. Controlador de Estaciones Base (BSC, Base Station Controller): Regula varias BTS (es decir, varias células). Asigna y configura los canales de radio y los datos de configuración de cada célula. También gestiona los traspasos (handover) del teléfono móvil de una célula a otra. El BSC es la conexión clave entre el teléfono móvil y la central de conmutación (MSC) del Sistema de Red (NS).

Sistema de Red (NS)

El NS (Network System) realiza el procesamiento de las llamadas, las comunicaciones con otras redes (como la red telefónica fija), y dispone de las bases de datos necesarias para realizar las funciones asociadas al usuario, incluyendo:

• Altas de abonados.
• Autenticación.
• Gestión de movilidad.
• Conmutación de llamadas.