TéCNICAS DE ACCESO MúLTIPLE BOLETíN DE LA INFANTERíA DE MARINA 33 Formas de incrementar la tasa de transmisión: — aumentar el ancho de banda; — aumentar la eficiencia de la transmisión de potencia isotrópica o reducir las pérdidas; — aumentar la eficiencia de la distribución de recursos. Formas básicas de realizar la distribución de los recursos: — División frecuencial (FD). — División temporal (TD). — División codificada (CD). — División espacial (SD). — División por polarización (PD). acceso Múl t iple por división Frecuencial La mayoría de los satélites de comunicaciones están en una órbita geoestacionaria (el satélite está en el mismo plano que el que pasa por el ecuador y a una cierta altura tal, que el período orbital sea igual al período de rotación de la tierra) aproximadamente a 35.000 km de la superficie terrestre. En otras palabras, visto desde la tierra, el satélite se vería como si estuviera estacionario. Tres de estos satélites separados 120° entre sí, pueden proveer una cobertura mundial (excepto para las regiones polares). Muchos de los satélites tienen repetidores no regenerativos o transpondedores (transponders). Esto quiere decir que la transmisión tierra-satélite (uplink) es amplificada, corrida en frecuencia y retransmitida (downlink) sin ningún procesamiento de señal. La banda más común para las comunicaciones satelitales es la banda C, que usa 6 GHz de portadora en la transmisión uplink y 4 GHz para la transmisión downlink. El uso de estas frecuencias tienen las siguientes ventajas: equipos de microondas relativamente baratos, poca atenuación debido a lluvias, insignificante ruido producido por galaxias, sol, fuentes terrestres, etc. Los nuevos satélites operan en 14 y 12 GHz (banda KU), con lo cual pueden operar con antenas más pequeñas y baratas. El más común de los transpondedores opera en el modo multidestino en FDM/FM/FDMA. Multiplexación en División de Frecuencia (FDM): señales como las de teléfono (SSB) se les hace FDM para formar una señal «compuesta». Modulación en frecuencia: con esta señal compuesta se produce modulación en frecuencia y luego es transmitida al satélite. Acceso Múltiple por división en Frecuencia: se asignan subdivisiones del ancho de banda total del transpondedor a los distintos usuarios. La mayor ventaja que tiene FDMA sobre TDMA es su simplicidad. FDMA no requiere sincronización y cada canal es casi independiente de los restantes. acceso Múltiple por división de Frecuencia con asignación por demanda (daMa) Cuando el tráfico generado en los puntos geográficos que comparte un transpondedor es intermitente y esporádico, la capacidad de ese transpondedor no se estaría aprovechando con eficiencia si se emplease la técnica anterior, y en este caso se requiere emplear otra versión de acceso múltiple que brinde mayor flexibilidad; la alternativa se denomina Acceso Múltiple por División de Frecuencia con Asignación por Demanda o DAMA. La técnica de acceso múltiple DAMA permite aprovechar al máximo las ranuras de frecuencia y la potencia del satélite cuando el tráfico que genera cada estación es esporádico, pues las ranuras se asignan a las estaciones terrenas solamente durante el tiempo que las necesitan para establecer comunicación; en el momento en que alguna deja de transmitir, esa ranura se libera y queda disponible para cualquier otra de las estaciones del sistema que la solicite temporalmente. Cuando, minutos u horas después, la estación terrena que liberó la ranura quiera transmitir más información, podría darse el caso de que la ranura de frecuencia, que usó previamente dentro del amplificador, esté ocupada en ese instante por la señal de otra estación; pero puede haber otras ranuras vacías en ese momento. Y de ser este el caso, la estación terrena en cuestión podría utilizar cualquiera de ellas. Es decir, la frecuencia de la portadora transmitida por cada estación terrena cambia en el tiempo, moviéndose de lugar en el espectro radioeléctrico del amplificador y, por supuesto, la estación debe estar debidamente equipada para hacerlo. Desde luego que la ocupación de cualquier ranura vacía no se puede hacer en forma arbitraria, sino a través de una estación central que coordina el banco de frecuencias disponibles. Cada vez que una estación terrena desee iniciar una transmisión, debe solicitarle antes al banco de frecuencias que le asigne una de ellas para su portadora; este mismo banco de frecuencias se comunica con el punto de destino para informarle que se le va a transmitir y en qué frecuencia debe sintonizarse para que reciba la señal; solamente se puede iniciar el enlace cuando la estación transmisora y la receptora hayan recibido la asignación de sus frecuencias de operación. La autorización para enviar datos se garantiza mediante el empleo de peticiones que pueden estar incluidas en paquetes de tipo ACK o incluso dentro de paquetes de datos en plena transferencia. Una vez que se reciba esta autorización se pueden enviar varios paquetes en un solo bloque. Sin embargo, si el usuario no responde en un tiempo establecido (digamos 1/2 segundo), entonces la estación principal supone que el usuario no llegó a recibir la autorización para transmitir. La estación principal va pasando entonces la autorización para transmitir a todos los demás usuarios de la lista de estaciones activas y, una vez terminada, vuelve a atender al primer usuario y le da otra oportunidad. Por otra parte, si un usuario recibe, en un momento dado, la autorización para transmitir (poll) y contesta enviando un paquete tipo I, la estación principal (master) no confirmará este paquete hasta que vuelva a tocarle el turno en la lista, después de haber servido a todas las demás estaciones activas. Si cuando es autorizado por la estación principal, el usuario responde con un paquete vacío (receive ready/final), pueden operar, simultáneamente, transmisores de al ta potencia y receptores de bajo ruido. Las señales recibidas en el satélite tienen un nivel de potencia muy bajo debido, fundamentalmente, a la atenuación que estas frecuencias sufren a lo largo de los casi 36.000 km de distancia recorrida. Una vez trasladada esta señal a las frecuencias de enlace descendente, ya reseñadas, el satélite amplifica en sus tubos la potencia y retransmite dichas señales a través de sus antenas transmisoras. El proceso en la estación terrena receptora consiste en recibir, también muy atenuada, la señal, amplificarla y distribuirla a los usuarios. ventajas e inconvenientes Desde el punto de vista estratégico y operacional las ventajas más destacables de las telecomunicaciones por satélite frente a otros medios son: — Cobertura global. Tres satélites sólo, situados en el arco geoestacionario cada 120°, posibilitan una cobertura total del globo terráqueo. — Flexibilidad de acceso. La capacidad de acceso múltiple, es decir, una conectividad multipunto-multipunto, permite los cambios de tráfico y arquitectura de la red con gran facilidad. — Capacidad de distribución o difusión. El auge de la transmisión puntomultipunto, para datos o para televisión directa (DBS), es posible gracias a los satélites. — Costes independientes de las distancias. 32 BOLETíN DE LA INFANTERíA DE MARINA — Seguridad. Se ha comprobado la alta fiabilidad de las comunicaciones por satélite. — Facilidad de multiservicio. Cualquier nuevo servicio se puede adaptar. De hecho, ahí están los estudios para su integración en la futura RDSI (Red Digital de Sistema Integrado). Existen, no obstante, inconvenientes: — Retardo de la señal. Los casi 36.000 km de distancia implican retardos del orden de 250 msg en las transmisiones; esto es de escasa importancia en telefonía o Tv, pero de cierta gravedad en el intercambio de datos entre ordenadores. — Alto coste de implantación. El precio de la compleja tecnología de los satélites, la red necesaria de estaciones y el coste de los lanzamientos hacen muy caro el comienzo de un sistema. — El recurso órbita/espectro es un bien limitado. Efectivamente, el arco geoestacionario tiene 265.000 km, es decir, 736 km de arco por grado visto desde la Tierra; sin embargo, a pesar de su aparente magnitud, se puede considerar dicha órbita como un recurso escaso. Esto obedece a dos circunstancias: 1.º) la distribución irregular de los continentes y de sus poblaciones, que lleva a que ciertas porciones del arco sean sumamente solicitadas y a que otras no lo sean casi nunca; 2.º) las interferencias entre satélites adyacentes obligan a establecer una determinada separación que minimice sus efectos. Por otra parte, el uso del espectro también se halla limitado y restringido a bandas determinadas según los servicios. Para mejorar el aprovechamiento se han desarrollado técnicas tales como la reutilización de frecuencias y el aislamiento de polarización, mejorando, además, las características de radiación de las estaciones terrenas. Técnicas de acceso múltiple Las técnicas de acceso múltiple son técnicas empleadas en redes de comunicaciones en las que varias estaciones comparten la capacidad de comunicación de la red. Se emplean para coordinar el uso conjunto de esa capacidad. En una red por satélite las estaciones terrenas comparten la capacidad de comunicación de los transpondedores a bordo del satélite. El término acceso múltiple apunta al reparto de un recurso de comunicación, en este caso el recurso a compartir es el ancho de banda total del satélite. El apogeo de las comunicaciones satelitales ha provocado que aumenten sobremanera el número de estaciones terrenas y, por ende, la demanda de ancho de banda sea cada vez mayor, por lo que hoy en día estos métodos se hacen indispensables. Si la asignación de recursos se realiza en forma dinámica, en función de las necesidades de los usuarios, se consigue una distribución de recursos más eficiente. Esto se realiza a costa de la pérdida de una pequeña fracción de tiempo y/o ancho de banda, para que el controlador reciba la información sobre las necesidades de los usuarios. En general, el recurso de comunicación no alcanza a satisfacer las necesidades de comunicación de todos los usuarios simultáneamente, por lo que existe una especie de «pelea o contienda» por la utilización del recurso. Por este motivo, se deben acordar y cumplir ciertas reglas. Las señales que comparten el mismo recurso pueden causar interferencias mutuas. Estas se considerarán aceptables mientras se puedan detectar los mensajes. Es decir, el límite permitido de interferencia es tal que las señales en un canal, no incrementen la probabilidad de error en el otro. OPINIóN Bandas de frecuencias satelitales Banda Rango de frecuencias (GHz) Servicio Usos vHF 30-300 MHz Fijo Telemetría UHF 300-1.000 MHz Móvil Navegación. Militar L 1-2 Móvil Emisión de audio, radiolocalización S 2-4 Móvil Navegación C 4-8 Fijo voz, datos, vídeo, emisión de vídeo x 8-12 Fijo Militar Ku 12-18 Fijo voz, datos, vídeo, emisión de vídeo K 18-27 Fijo Emisión de vídeo, com. inter.-satélite Emisión de vídeo, comunicación Ka 27-40 Fijo inter.-satélite
BOLETIN INFANTERIA MARINA 16
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