COMUNICACIONES MÓVILES POR SATÉLITE

Carlos Duarte Muñoz

Fecha: 2014-12-01


Desde la aparición de los primeros satélites artificiales se ha considerado su aplicación a las comunicaciones móviles y personales, dada su capacidad de cubrir grandes regiones en la superficie terrestre. El teléfono satelital ha sido anhelado como medio de comunicación personal ideal, ya que en principio puede permitir la comunicación desde cualquier zona de la tierra. Sin embargo, hasta la fecha, esta aspiración no se ha logrado y los satélites de comunicaciones no han podido superar a los sistemas terrestres en las aplicaciones móviles y personales, debido a limitaciones intrínsecas de los satélites de comunicaciones derivadas de sus órbitas, su capacidad para cubrir un territorio dado, su capacidad potencia de transmisión, las limitaciones impuestas por las frecuencias utilizadas en la comunicación y sus respectivos anchos de banda, y los retrasos en la comunicación derivados de la distancia a la que se encuentran, entre otras. Para entender lo anterior revisaremos algunos de los sistemas de comunicaciones móviles por satélite que se han propuesto hasta ahora.

 

 

Todo depende de la órbita.

 

Los sistemas de comunicaciones móviles por satélite pueden ser clasificados en términos de sus órbitas de operación. Cada órbita tiene sus ventajas y desventajas, por lo que no se puede tener todo a la vez. Por ejemplo, las órbitas geoestacionarias (GEO) permiten cubrir casi la tercera parte de la superficie terrestre pero al estar muy lejos de la tierra (35,786 Km de altura) requieren de mayores potencias de transmisión tanto en los satélites como en las terminales en tierra y sufren de retrasos en la transmisión. Las órbitas bajas (LEO) por otro lado, nos liberan de estas restricciones pero entonces ya no tenemos al satélite en un punto fijo respecto a nosotros, sino que lo vemos pasar unos cuantos minutos al día sobre nuestra posición. Lo anterior requiere entonces de una gran cantidad de satélites en operación simultánea para asegurar la comunicación entre dos usuarios en un momento dado y una gran complejidad en el ruteo de las señales entre los satélites y el segmento terrestre.

 

Por lo anterior, ninguna solución es óptima y en comunicaciones móviles existen dos grandes categorías: los sistemas que se basan en órbitas geoestacionarias y los que se basan en órbitas no geoestacionarias o asíncronas. Los satélites de órbita asíncronas, a su vez tienen dos grandes clases que son órbitas circulares y órbitas elípticas.

Los sistemas de comunicaciones móviles por satélite en órbita circular se dividen en órbita terrestre media (MEO) y de órbita terrestre baja  (LEO).

Comunicaciones móviles con satélites geoestacionarios.

Los sistemas de comunicaciones basados en satélites geoestacionarios han sido muy útiles para proporcionar diversas soluciones de comunicaciones, como la difusión de señales de televisión en gran escala. El encontrarse a una altitud de 35,786 kilómetros sobre la tierra les da la ventaja de cubrir a casi todo un hemisferio terrestre y con eso tener la posibilidad de "bañar" grandes regiones con sus señales electromagnéticas. Esa misma virtud los hace muy útiles para comunicar zonas remotas en el planeta en donde los sistemas terrestres como las microondas y la fibra óptica resultarían prohibitivamente caros.

Sin embargo, cuando queremos aplicar los satélites geoestacionarios a las comunicaciones móviles y personales, la gran distancia a la que se encuentran sobre la tierra representa una desventaja por las siguientes razones: 
 

  • El tiempo de ida y regreso de las señales electromagnéticas es de al menos 240 milisegundos, lo cual es perceptible en las comunicaciones de voz.
  • La atenuación de la señal a lo largo de una distancia tan larga es muy alta, ya que la energía de la señal disminuye con el cuadrado de la distancia entre el transmisor y el receptor. Lo anterior requiere de transmisores de alta potencia y grandes antenas en las terminales de tierra. Esto reduce la movilidad de las terminales del usuario final y hace que las terminales sean poco prácticas.

 
A pesar de lo anterior, se han desarrollado sistemas de comunicaciones personales y móviles basados en satélites geoestacionarios. Ejemplo de esto es INMARSAT, un sistema de 11 satélites geoestacionarios que provee comunicaciones en casi todo el planeta, con excepción de los polos. Entre sus usuarios se encuentran marinos, trabajadores de campo y personal militar. Los servicios de INMARSAT se basan en la banda L, (1 a 2 GHz). A diferencia de la telefonía celular terrestre en la que es posible reutilizar las frecuencias en cada célula, esto no es posible en las comunicaciones móviles con satélites geoestacionarios, por lo que el ancho de banda que éstos pueden proporcionar es limitado. 

Así, los servicios de INMARSAT son más caros que los servicios de telefonía móvil celular dado que la empresa no ha podido generar una base de clientes lo suficientemente grande como para reducir el costo del servicio basado en economías de escala. 
 
Otro ejemplo de un sistema de comunicaciones satelitales móviles que utilizará satélites geostacionarios es el Sistema MexSat, contratado por el gobierno mexicano para proporcionar comunicaciones móviles en banda L para aplicaciones fundamentalmente de seguridad nacional. El sistema consta de dos satélites: el MexSat 1 (Centenario) y su reemplazo MexSat 2 (Morelos 3) que tienen. Los satélites Centenario y Morelos-3 utilizan un reflector de banda L de 22 metros de diámetro que permite la conectividad a terminales portátiles de bajo consumo de energía. La Secretaría de Comunicaciones y Transportes tiene programado poner en operación el satélite Centenario a principios de 2015.

Comunicaciones móviles con satélites de órbita baja
 
Otro enfoque a las comunicaciones móviles por satélite ha sido el utilizar satélites de órbita baja. Los satélites órbita baja no tienen las desventajas de los satélites geoestacionarios como el retraso en las señales y que los equipos en tierra requieran de grandes potencias de transmisión, sin embargo tienen otras desventajas. Al no estar fijos en un punto respecto al usuario, sino que se "aparecen" unos cuantos minutos al día en una localidad dada, se requiere de una gran cantidad de satélites en órbita simultáneamente para asegurar el servicio global. Además, dado que el usuario está en contacto con un satélite durante un tiempo limitado, el sistema tiene que tener la capacidad de transferir la comunicación a otros satélites y esto representa una complejidad que se traduce finalmente en mayor costo.

Un ejemplo de un sistema de comunicaciones móviles que utiliza satélites de órbita baja es el Iridium. Iridium es una constelación de 66 satélites de comunicaciones que giran alrededor de la Tierra en 6 órbitas bajas LEO a una altura aproximada de 780 km de la tierra. Cada una de las 6 órbitas consta de 11 satélites equidistantes entre sí. Los satélites tardan 100 minutos en dar una vuelta completa a la tierra. La operación del sistema Iridium es bastante compleja como se puede apreciar en el siguiente video.

 

Un ejemplo de un sistema de comunicaciones móviles que utiliza satélites de órbita baja es el Iridium. Iridium es una constelación de 66 satélites de comunicaciones que giran alrededor de la Tierra en 6 órbitas bajas LEO a una altura aproximada de 780 km de la tierra. Cada una de las 6 órbitas consta de 11 satélites equidistantes entre sí. Los satélites tardan 100 minutos en dar una vuelta completa a la tierra. La operación del sistema Iridium es bastante compleja como se puede apreciar en el siguiente video.

 

 

La constelación Iridium fue propuesta por Motorola para proveer servicios de Servicios Satelitales Móviles (SSM) con cobertura global. Su nombre proviene del elemento Iridio (Iridium) el cual tiene un número atómico de 77, equivalente al número de satélites que incluía la constelación en su diseño original. La empresa ha tenido sus altibajos, ya que quebró en su primer año de operación. Actualmente Iridium presta servicios de comunicaciones móviles y personales a nivel global, a precios más elevados que la telefonía celular convencional.

 

Como hemos visto, la tecnología satelital es capaz para proveer servicios de comunicación móvil y personal con la ventaja de tener cobertura global. Esto es, a diferencia de los sistemas terrestres, podemos tener comunicación desde casi cualquier lugar de la tierra. Sin embargo, los precios que pagamos por este servicio son bastante más caros que las comunicaciones móviles por celular y el ancho de banda al que tenemos acceso es también muy limitado en comparación con el que ofrecen actualmente los proveedores de servicio celular.
 
Lo anterior nos deja con la conclusión de que no es posible tener un sistema que sea bueno para todos en cualquier condición y que si queremos cobertura global en nuestras comunicaciones móviles, tenemos que pagar por ello.



Etiquetas: Satélites,omunicaciones,móviles,satélitesgeostacionarios,Sistema,MexSat

Revista Hacia El Espacio de divulgación de la ciencia y tecnología espacial de la Agencia Espacial Mexicana.




Contacto


Mesa de ayuda: dudas e información
gobmx@funcionpublica.gob.mx

Mantente informado. Suscríbete.


Síguenos en