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Universidade Federal Fluminense

Escola de Engenharia

Departamento de Engenharia de Telecomunicações

Leonardo Mattos de Paula

Levi Machado do Couto Junior

Luan Leocadia Zacarias

Pammela Amorim Nascimento

Tais Farias da Silva

Banda Larga via Satélite

Projeto da disciplina de Propagação – TET 00192

Orientador: Prof. Dr. Julio Cesar Rodrigues Dal Bello

Niterói, RJ

Junho/2011

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Sumário

1. Introdução

2. Revisão Bibliográfica

3. Base Teórica

3.1 O que é um satélite

3.2 Componentes de um satélite

3.3 Órbitas de operação dos satélites

3.4 Faixas de frequências operacionais

3.5 Técnicas de multiplexação e métodos de múltiplo acesso

3.6 Configuração Básica de um Sistema de Via-Satélite

3.7 Redes VSAT

3.7.1 Componentes de um sistema VSAT

3.7.2 Topologia das Redes VSAT

3.7.3 Técnicas e Protocolos de Múltiplo Acesso

3.7.4 Modulação

4 Especificações do projeto

4.1 Cidade escolhida: Coari, Amazonas

4.2 Satélite utilizado: Star One C1

4.3 Antenas

4.4 LNB

4.5 Cabo

4.6 Modem Satélite

4.7 Cálculos do enlace

4.7.1 Atenuação de espaço livre

4.7.2 Atenuações impostas pelo meio físico

4.7.2.1 Atenuação por gases atmosféricos

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4.7.2.2 Atenuação por precipitação e nuvens

4.7.2.3 Atenuação devido a nuvens e névoa

4.7.3 Atenuação por cintilação

4.7.4 Equação do equilíbrio

5 Conclusões

5.1 Sugestões para trabalhos futuros

6 Referências bibliográficas

7 Anexos

7.1 Tabela de Resultados

7.2 Mapa de Cobertura

7.3 Recomendação UIT-R1510





7.8 Recomendação UIT-R840 (Figura 5)

7.9 Recomendação UIT-R840 (Figura 1)

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Lista de Figuras

Figura 3.1 - Diagrama em blocos básico do satélite

Figura 3.2 - Diagrama em blocos básico do transponder

Figura 3.3 - Anatomia de um satélite de comunicações

Figura 3.4 – Órbitas de operação de um satélite

Figura 3.5 - Posicionamento dos satélites geoestacionários ao redor

do planeta Terra

Figura 3.6 – Enlace Antena- Satélite

Figura 3.7 - Configuração básica de um sistema de comunicação via-

satélite

Figura 3.8 – Componentes de um sistema VSAT

Figura 3.9 - Terminal VSAT

Figura 3.10 - Rede em Topologia Estrela

Figura 3.11 - Rede em Topologia Mesh

Figura 3.12 – Rede em topologia estrela usando a técnica

TDM/TDMA

Figura 3.13 – Rede em topologia mesh usando a técnica DAMA

Figura 3.14 - BER x Eb/N0

Figura 4.1 – Coari, AM

Figura 4.2 – Satélite Star One C1

Figura 4.3 – Antena

Figura 4.4 – LNB

Figura 4.5 - Cabo

Figura 4.6 – Modem Satélite DMD 2401

Figura 4.7 - Representação geométrica do enlace

Figura 4.8 - Percurso Terra - espaço

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Lista de Tabelas

Tabela 3.1 - Classificação orbital versus distância em relação à Terra

Tabela 3.2 – Frequências de operação de um satélite

Tabela 4.1 – Especificações da antena

Tabela 4.2 – Especificações do LNB

Tabela 4.3 – Especificações do Cabo Coaxial

Tabela 4.4 – Moduladores

Tabela 4.5 – Eb/No

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1. Introdução

A cada novo relatório divulgando os números da banda larga no Brasil, é constatado o

aumento no número de pessoas com acesso a conexão de internet de alta velocidade

(atualmente, são pouco mais de 40 milhões de usuários). No entanto, esse aumento se dá

basicamente em áreas urbanas do país enquanto áreas remotas continuam sem esse tipo de

serviço. Isso ocorre porque não há infraestrutura terrestre presente nessas localidades e

devido à baixa densidade demográfica, as empresas provedoras de internet preferem não

investir nessas regiões.

Como alternativa as conexões de banda larga mais comuns, como cabo e ADSL, que

dependem da infraestrutura terrestre, pode ser usada a Internet via Satélite, que tem uma

área de cobertura bem abrangente. Assim, áreas isoladas, como a região amazônica, podem

utilizar internet de alta velocidade.

O presente estudo tem como objetivo o cálculo do enlace via satélite para uma

estação localizada em Coari, Amazonas, estado com uma das menores coberturas de banda

larga no país. É utilizada a tecnologia VSAT (Very Small Aperture Terminal) para acesso local

por meio de redes via satélite.

2. Revisão Bibliográfica

De acordo com o website Eletrica.info (Comunicação Via Satélite (Primeira Parte) –

2009) a comunicação via satélite tornou-se, desde a sua criação, a maior evolução do homem

no quesito comunicação. Através da comunicação via satélite foram possíveis vários

progressos, nas áreas das geociências, telecomunicações e o transporte aéreo. Isto melhorou

substancialmente a segurança e o desenvolvimento mundial.

Com o avanço das tecnologias em microinformática, o satélite passou a ser também o

mais importante meio de transmissão de dados, podendo interligar qualquer parte do mundo

em tempo quase real.

As aplicações onde a comunicação via satélite são mais indicadas são aquelas em que

de acordo com o website Eletrica.info (Comunicação Via Satélite (Segunda Parte) – 2009):

• Deseja-se espalhar a mesma informação, no link de descida, por uma região geográfica

muito extensa como, por exemplo, para a TV e a Internet;

• Deseja-se atingir localidades remotas como, por exemplo, campos de mineração,

madeireiras, propriedades rurais e suburbanas e postas em rodovias, ou seja, áreas

de difícil acesso.

Um dos recursos mais empregados nas telecomunicações são os satélites artificiais,

que podem ser geoestacionários ou não geoestacionários. A comunicação via satélite

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apresenta grandes vantagens em relação aos meios tradicionais, principalmente no que diz

respeito à grande largura de banda disponível.

Dessa forma, sua rede tem um ponto no espaço que facilita a transposição de grandes

distâncias. Por se tratar de um meio que dispensa a utilização de cabo e grandes investimentos

em infraestrutura, pode atender diversas localidades isoladas como fazendas, pequenas

cidades e mesmo em barcos e caminhões. Um sistema via satélite requer a instalação de uma

antena parabólica e de um terminal de satélite, que são equipamentos de custo elevado.

Muitas vezes esses equipamentos são fornecidos em regime de aluguel. Por esse motivo, uma

conexão à Internet tende a ter custo maior que as soluções compartilhadas oferecidas pelo

mercado. Porém o consumo de energia para o funcionamento das estações VSAT é muito

baixo e em alguns casos a própria energia solar pode ser utilizada para alimentar esses

terminais.

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).

No Brasil durante muito tempo só se utilizou à banda C que usa antenas maiores, e é

menos afetada pelas interferências causadas pelas chuvas. A banda Ku por permitir o uso de

antenas menores é a mais popular internacionalmente. Recentemente passou a ter maior

aceitação em países tropicais, como o Brasil.

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

frequência 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”). Em termos simples, o satélite é

como um grande chaveador, recebendo sinais de uma VSAT e repetindo-o diretamente para o

ponto master.

As redes VSATs são uma solução técnica-econômica interessante para países em

desenvolvimento como o Brasil, pois possui cobertura de grandes áreas, permitindo o alcance

inclusive de comunidades remotas ou isoladas.

Entretanto, nas Bandas Ka e Ku, a ocorrência de chuvas tem sido uma preocupação

devida à atenuação de propagação por elas causada. Em países de clima Tropical e Equatorial

como o Brasil esta preocupação é maior considerando o regime de chuvas mais intensas.

Também a atenuação por nuvens nestas regiões é significativa. Dependendo da intensidade da

chuva uma interrupção do enlace via satélite pode ocorrer, indisponibilizando o serviço ou

resultando em desvio e retardo do sinal é o que diz a fonte Eletrica.info (Comunicação Via

Satélite (Primeira Parte) – 2009).

Segundo o website Malima (Comunicação via Satélite - como funciona, quais os

problemas - 2005), essa influência da chuva é mais acentuada quando o grau de elevação é

baixo e a antena fica apontando para próximo ao horizonte. Nessa configuração aumenta em

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muito a susceptibilidade à chuva, bem como a influência de obstáculos como prédios, árvores

e outras fontes de rádio frequência.

A questão da interferência das chuvas na banda Ku é minimizada através de duas

técnicas principais. A primeira e mais comum é aumento da potência de transmissão tanto do

satélite quanto dos terminais e a capacidade de recepção da VSAT durante períodos de chuva

mais intensa. Para que isso ocorra são usados rádios de maior potência e parabólicas maiores.

A outra é a utilização de diversidade de sítio que consiste de HUB’s adicionais e distanciadas

entre si de modo a propiciar percursos alternativos sem chuva intensa no enlace HUB-satélite.

3. Base Teórica

3.1 O que é um satélite?

É basicamente qualquer objeto que dá voltas em torno de um planeta em um trajeto

circular ou elíptico. O satélite pode ser natural, por exemplo, a Lua é um satélite da Terra, ou

artificial, aqueles construídos pelo homem.

Os satélites são, portanto, dispositivos posicionados em algum lugar no espaço e têm

sua funcionalidade determinada de acordo com o tipo de aplicação para o qual foram

desenvolvidos. Os satélites podem ser usados para comunicação, rastreamento, meteorologia,

exploração do universo, entre outros.

3.2 Componentes de um satélite

De uma forma mais técnica, podemos dizer que os satélites são estações repetidoras

de sinais provenientes da Terra. Eles são compostos basicamente por:

Subsistema de propulsão

Inclui todos os motores responsáveis pelo posicionamento do satélite em sua órbita.

Os pequenos motores chamados de thrusters também auxiliam neste processo, pois os

satélites necessitam de constantes ajustes de posição devido à presença dos ventos solares e

das forças gravitacionais e magnéticas que os tiram da posição correta. Por isso, comandos

vindos de uma estação de controle na Terra procuram atuar sobre esses pequenos motores.

Subsistema de potência

Gera e armazena a eletricidade em baterias, a partir da energia coletada pelos painéis

solares. Fornece potência para todos os demais subsistemas, principalmente quando o Sol não

está iluminando o satélite.

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Subsistema de comunicação

Manipula todas as funções de transmissão e recepção de sinais vindos da Terra. Aqui

estão presentes as antenas e os chamados transponders. Estes transponders são formados por

um conjunto de componentes eletrônicos que realizam processamentos com o sinal, tais como

sua detecção, o ganho de potência por meio do LNA (Lower Noise Amplifier), a filtragem, a

translação de frequência e sua retransmissão. Um satélite geralmente é composto de vários

transponders que atuam como unidades independentes de repetição, cada um ocupando uma

faixa exclusiva de frequências, sendo importante para aumentar a confiabilidade e

versatilidade do satélite.

Subsistema de estrutura

Corresponde à estrutura física do dispositivo satélite.

Subsistema de controle térmico

Mantém a temperatura do satélite a níveis aceitáveis para o seu correto

funcionamento. O excesso de calor é eliminado de forma a não provocar interferência em

outro satélite.

Subsistema de controle e posicionamento

Procura manter o footprint, área coberta por um satélite, em sua correta localização.

Caso a cobertura se mova sobre a superfície terrestre, a área descoberta ficará sem os serviços

que para ali foram designados. Então, é necessário que este subsistema, alerte o subsistema

de propulsão para acionar os thrusters que moverão o satélite para sua correta posição.

Subsistema de comando e telemetria

Fornece maneiras para que uma estação na Terra tenha condições de monitorar e

controlar as ações de um satélite.

Figura 3.1 - Diagrama em blocos básico

do satélite

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Figura 3.2 - Diagrama em blocos

básico do transponder

Figura 3.3 - Anatomia de um satélite de comunicações

3.3 Órbitas de operação dos satélites

Uma órbita é o caminho descrito por um objeto quando girando ao redor de outro,

mantendo-se sempre a mesma distância entre eles. Desta forma, quando um satélite é

lançado, ele é posicionado em uma órbita ao redor da Terra. A órbita é conseguida, pois a

gravidade do planeta Terra o mantém a certa altura da superfície terrestre. Mas não somente

isto; é necessário algum controle vindo da Terra para auxiliar neste posicionamento. Com isso,

existem diversos tipos de órbitas, onde as mais conhecidas são:

Figura 3.4 – Órbitas de operação de um satélite

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LEO (Low Earth Orbit)

Os satélites de baixa órbita são aqueles posicionados até 2.000Km da superfície

terrestre e devido à sua proximidade, desenvolvem uma velocidade bastante alta, cerca de

28.000Km/h, para evitar que a gravidade da Terra os tire do percurso e os faça se chocar com a

superfície. Em uma hora e meia, estes satélites completam uma volta na Terra, ou seja, um

ponto na Terra consegue se comunicar com este satélite por cerca de apenas 10 minutos.

Durante muitos anos, os satélites de baixa órbita raramente foram usados em

comunicações devido ao fato de que as antenas não mantinham a visada por muito tempo em

um único ponto da superfície terrestre. Geralmente eram utilizados com propósitos de

sensoriamento científico ou militar, mas recentemente alguns projetos de comunicação, como

por exemplo, o Iridium, os empregou.

MEO (Medium Earth Orbit)

Satélites que distam de 5.000Km a 15.000Km da superfície do planeta estão em uma

órbita média. Neste tipo de órbita, um ponto na Terra consegue comunicações com este

satélite por cerca de duas horas ou mais, pois entre 4 e 8 horas, uma volta completa é dada ao

redor da Terra.

GEO (Geostationary Earth Orbit)

Um satélite, posicionado sobre a linha do Equador e em órbita Geosíncrona ou

Geoestacionária, leva entorno de 24 horas para completar uma volta em torno do planeta, o

mesmo tempo que a Terra leva para completar seu movimento de rotação. Ou seja, se estes

satélites são posicionados de tal forma que giram com a mesma velocidade angular que a

Terra, eles estarão, portanto, parados em relação a um ponto na superfície, e assim, este

ponto sempre poderá se comunicar com o satélite 24 horas por dia. Esta órbita corresponde a

uma distância de aproximadamente 36.000Km da superfície terrestre.

A órbita Geoestacionária é tal que, as forças da Gravidade da Terra e a Centrífuga se

equilibram mantendo o satélite a uma mesma distância da superfície, sendo necessários

somente alguns ajustes de posicionamento pela Estação de Monitoração de tempos em

tempos. A força da Gravidade é criada por grandes massas físicas e faz com que os objetos se

aproximem dela. A força Centrífuga é aquela que força os objetos a se distanciarem da massa

física sobre a qual estão girando ao redor.

O posicionamento dos satélites no espaço geoestacionário da Terra é dependente da

disponibilidade de posições, chamadas de Posições Orbitais. A União Internacional de

Telecomunicações (UIT) dividiu o espaço geoestacionário em 180 posições orbitais, cada uma

está separada da outra por um ângulo de 2° reduzindo ao máximo a interferência mútua entre

elas. A utilização de frequências diferentes poderia solucionar este problema diminuindo a

distância entre os satélites, porém o aumento das frequências, além de ser tecnologicamente

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custoso por exigir equipamentos muito específicos, também é polêmico devido aos acordos

internacionais de utilização das faixas de frequências.

Figura 3.5 - Posicionamento dos satélites geoestacionários ao redor do planeta Terra

HEO (Highly elliptical orbit)

A órbita altamente elíptica (HEO) é uma órbita elíptica com uma baixa altitude de

perigeu (satélite mais próximo da Terra) e uma alta altitude (mais de 35.786 quilômetros) de

apogeu (satélite mais distante da Terra). É um tipo de órbita alta.

Tais órbitas extremamente alongadas têm a vantagem do longo tempo de

permanência em um ponto no céu durante a aproximação, e descida do apogeu. A visibilidade

próxima ao apogeu pode exceder 12 horas de permanência no apogeu com uma fase de

perigeu muito mais curta e mais rápida. Corpos movendo-se ao longo do apogeu podem

parecer ainda no céu para observadores no chão quando a órbita está inclinada à direita, onde

a velocidade angular da órbita no plano equatorial se aproxima da rotação da superfície

abaixo. Isso faz essas órbitas elípticas úteis para satélites de comunicação.

Exemplos de órbitas HEO oferecendo visibilidade sobre as regiões polares da Terra,

que não são cobertas na maioria dos satélites geossíncronos:

• Órbitas Molniya, primeira órbita elíptica usada pelo sistema Molniya [OWK97], satélite

lançado em 1965 pela União Soviética principalmente para comunicações domésticas

• Órbitas Tundra, também desenvolvido para uso Soviético, mas atualmente utilizado

apenas pela Rádio Satélite Sirius, que opera uma constelação de três satélites.

Grande parte da Rússia está em alta latitude, portanto a órbita geoestacionária não

provê a cobertura total da região. Por isso são utilizadas órbitas HEO, que incluem a cobertura

polar.

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Tabela 3.1 - Classificação orbital versus distância em relação à Terra

3.4 Faixas de frequências operacionais

Tabela 3.2 – Frequências de operação de um satélite

A tabela acima mostra as principais faixas frequências de operação utilizadas pelos

satélites. Cada uma destas faixas é mais recomendada a determinados tipos de aplicações,

onde as frequências mais utilizadas para comunicação via satélite atualmente são as da banda

C e banda Ku, que internacionalmente, é a banda mais popular, pois permite cursar um tráfego

com antenas transmissoras e receptoras menores que as de banda C, devido ao fato das suas

frequências serem mais altas. Entretanto, pelo mesmo motivo, a transmissão em banda Ku é

mais suscetível a interrupções causadas pela chuva, por exemplo. Dependendo da intensidade

da chuva, uma interrupção ou degradação do enlace via satélite pode ocorrer,

indisponibilizando o serviço prestado. Apesar disto, com a evolução da tecnologia de

comunicação via satélite, já está sendo possível implementar enlaces em Banda Ku nesses

países.

A banda C, atualmente com menos uso em novos projetos, foi a primeira a ser

explorada comercialmente devido a sua cobertura ser mais ampla. Esta banda, no entanto,

apresenta elevada interferência terrestre dificultando, principalmente, a recepção, já que os

enlaces de microondas operam nesta mesma faixa.

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A banda Ka, além de sofrer a interferência da chuva utiliza uma banda de frequências

muito alta. Por este motivo, os equipamentos utilizados para a banda Ka são muito caros e de

difícil desenvolvimento.

O maior inconveniente da transmissão satélite, o retardo de propagação, foi

minimizado com códigos corretores de erro poderosos (FEC - Forward Error Correction), que

diminuíram bastante o número de retransmissões de mensagens. A diferença básica entre

transmissão de dados terrestre e via satélite é exatamente o retardo de propagação. O sinal de

rádio, viajando a velocidade da luz, leva cerca de 270ms para ir da Terra ao espaço

geoestacionário e deste de volta a Terra. Uma aplicação que requeira uma transmissão e uma

resposta associada (acknowledgment - ACK) leva, portanto, 540ms para ser concluída. Na

prática, retardos adicionais nas Estações Terrenas envolvidas acabam levando este retardo

total para cerca de 600ms.

Através da tabela 3.2 é possível verificar que o downlink e o uplink operam em faixas

diferentes, para que seja possível reduzir substancialmente a interferência mútua entre o

Enlace de Subida (uplink), toda transmissão que se inicia em uma Estação Terrena; e o Enlace

de Descida (downlink), a comunicação que parte do satélite.

Figura 3.6 – Enlace Antena- Satélite

3.5 Técnicas de multiplexação e métodos de múltiplo acesso

Multiplexação é a técnica de se agrupar sinais oriundos de diversas fontes em um

mesmo sinal para compartilhar os meios de transmissão. As principais técnicas de

multiplexação são FDM (Frequency Division Multiplexing) e TDM (Time Division Multiplexing).

Múltiplo acesso pode ser entendido como a técnica para usar um canal de

comunicação eficientemente, compartilhado, no caso dos satélites, compartilhar seus recursos

tais como banda de frequência, potência, tempo e espaço para um grande número de usuário.

As três principais técnicas de múltiplo acesso utilizadas são: FDMA (Frequency Division Multiple

Access), TDMA (Time Division Multiple Access) e CDMA (Code Division Multiple Access).

Na TDMA os usuários revezam a utilização do meio e cada um obtém, por um

determinado período de tempo, a largura de banda inteira. Na FDMA, o espectro de

frequência é dividido em canais lógicos, para que cada usuário possa utilizar uma das faixas

para transmitir o tempo todo. Nos métodos FDMA E TDMA são compartilhados a largura de

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banda da frequência e o tempo dos transponders dos satélites, respectivamente. No CDMA, os

usuários compartilham ambos os recursos, frequência e tempo, usando mutuamente um

conjunto de códigos ortogonais.

A melhor escolha para os esquemas de múltiplos acessos depende das características

do tráfego a ser transmitido, tais como a duração das chamadas, a regularidade do tráfego e

da taxa de dados requerida.

3.6 Configuração Básica de um Sistema de Via-Satélite

Um sistema de comunicações via-satélite é composto basicamente do satélite e das

estações rádio de origem e destino de informações, denominadas de Estações Terrenas. A

figura 3.7 ilustra a configuração básica com dois tipos de estações terrenas utilizadas em

Sistemas VSAT.

Figura 3.7 - Configuração básica de um sistema de comunicação via-satélite

O segmento terrestre compreende estações terrenas destinadas exclusivamente à

manutenção e operação do satélite e outras para o fim principal do sistema que é o serviço de

comunicação entre usuários, geralmente classificadas e designadas conforme a relação abaixo:

• ET (Estação Terrena de Comunicação): destinadas exclusivamente aos serviços de

telefonia, comunicações de dados, transmissão e recepção de TV, etc. Constituem os principais

objetivos do sistema, sendo geralmente classificada como:

a) HUB ou MASTER: estação central coletora e/ou distribuidora de informações de uma

determinada rede de estações remotas

b) REMOTA: estação terminal de usuário, classificada em:

� TVRO: para recepções de TV exclusivamente

� VSAT: estação transmissora e/ou receptora para telefonia, dados e TV,

equipada com antena de pequena abertura.

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3.7 Redes VSAT

Idealizada em meados da década de 80, com o objetivo inicial de integrar unidades

separadas por longas distâncias, a rede de comunicações VSAT (Very Small Aperture Terminal)

tem sido utilizada comercialmente há 21 anos. Seu nome refere-se a qualquer terminal fixo

usado para prover comunicações interativas, ou somente de recepção.

3.7.1 Componentes de um sistema VSAT

Figura 3.8 – Componentes de um sistema VSAT

As redes VSAT são constituídas por três componentes fundamentais:

• Satélite de retransmissão.

• Estações remotas (terminais VSAT)

• Uma estação master opcional (HUB)

O mais crítico componente do sistema VSAT é sem dúvida o satélite. Caso haja algum

problema nos seus painéis solares ou no controle do seu sistema de geonavegação,

simplesmente não há comunicação. Os satélites modernos são compostos de 24 transponders

ou mais, cada um com largura de faixa de 36 MHz ou mais.

A questão da interferência das chuvas na banda Ku é minimizada através de duas

técnicas principais. A primeira e mais comum é aumento da potência de transmissão tanto do

satélite quanto dos terminais durante períodos de chuva mais intensa. A outra é a utilização de

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diversidade de sítio que consiste de HUB’s adicionais e distanciadas entre si de modo a

propiciar percursos alternativos sem chuva intensa no enlace HUB-satélite.

Um terminal VSAT consiste tipicamente de uma antena, equipamentos externos

(outdoor unit - ODU), cabos e conexões e equipamentos internos (indoor unit - IDU). A antena

e a ODU realizam a conversão em frequência e amplificação do sinal de uplink (Power Amplifier

- PA e Frequency Converter) e o de downlink é realizado pelo módulo LNA. A função da IDU, de

uma maneira genérica, é fornecer a interface para carregar os serviços do usuário. Além disso,

existe o bloco Base Band Controller que limita o uplink e o downlink da comunicação. O

modulador e o demodulador também fazem parte da IDU. O consumo de energia para o

funcionamento das estações VSAT é muito baixo e em alguns casos a própria energia solar

pode ser utilizada para alimentar esses terminais. A IDU se conecta à ODU por meio de cabos

coaxiais, cuja distância máxima varia de 50 a 100 metros, e onde a transmissão é feita na

Frequência Intermediária (FI), geralmente na faixa de 2GHz.

Figura 3.9 - Terminal VSAT

As estações VSAT podem com uma única antena agrupar vários tipos de serviço para a

transmissão, como: ATM (caixa eletrônico), terminais isolados que são conectados a

mainframes, serviço de telefone, rede para computador pessoal, entre outros.

Dois fatores influenciam diretamente os diâmetros das antenas das estações. O

primeiro é o feixe emitido pelo satélite que pode ser pontual (spot), hemisférico ou global.

Quando mais concentrado, teríamos maior densidade de energia para as antenas,

necessitando de menores diâmetros. Além disso, como o ganho da antena é dependente da

frequência, obviamente teríamos diâmetros maiores para menores frequências. Desta forma,

a banda C utiliza antenas maiores que as utilizadas nas bandas Ku e Ka.

Com relação à HUB, alguns computadores estão ligados fisicamente a ela. O primeiro

deles é o Host Computer, com função de fornecer a informação necessária às estações ou

conectá-las a uma rede externa. O Information Center é utilizado para guardar as informações

dos clientes podendo ser convertido para uma estação junto à HUB. E, por fim, o NMS

(Network Management System) utilizado pelo gerente da rede. Através do NMS pode-se

controlar os limites dos canais, o uso, a performance e o tráfego, além de executar

diagnósticos e gerar relatórios estatísticos para cada terminal. A estação principal, HUB, dispõe

de uma antena maior e é capaz de se comunicar com todas as estações VSAT remotas dos

usuários, coordenando o tráfego entre elas. A estação HUB também se presta como ponto de

interconexão para outras redes de comunicação, como a Internet, redes corporativas ou ainda

redes de voz.

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3.7.2 Topologia das Redes VSAT

A respeito das Redes VSAT em si, existem três tipos de topologia: Estrela, a Mesh e a

Híbrida. Na Topologia Estrela todos os terminais VSAT estão conectados a uma grande Estação

Terrena (HUB), ou Master, que age como um grande hub (das redes LAN), ou seja, não é

possível que uma VSAT se comunique com outra sem que o tráfego passe pela HUB.

Para existir uma comunicação VSAT-VSAT, devem ser utilizados dois saltos (duas

subidas e duas descidas ao satélite). Isto representa um inconveniente: o dobro do retardo

para esta comunicação deve ser computado quando comparada à de único salto. Esta estação

central contém toda inteligência para controlar a operação, a configuração e o tráfego da rede.

É função também da HUB, armazenar informações referentes ao desempenho, status e níveis

de atividade de cada terminal VSAT. É possível dizer ainda, se trata de uma topologia estática,

porém flexível no sentido operacional. Em termos econômicos, esta topologia somente se

torna viável para um grande número de estações.

Figura 3.10 - Rede em Topologia Estrela

A Topologia Mesh, ou em malha, permite que todos os terminais comuniquem

diretamente entre si sem necessidade da existência de uma HUB, a não ser para desempenhar

funções de gerência. Esta topologia, já com inúmeras redes espalhadas pelos continentes,

obriga as estações remotas a possuírem antenas maiores e com capacidade para transmitir

sinais com maior potência diretamente através do satélite. Essa topologia é mais recomendada

na comunicação VSAT-VSAT para aplicações como a voz, onde o retardo é um fator

determinante para a definição da qualidade da comunicação. Embora existam exemplos de

sistemas VSAT sem HUB por comutação de pacotes, os mais comuns no mercado utilizam

comutação de circuitos, com canais do tipo bit pipe, sem, portanto emulação de protocolos.

Pode-se dizer que esta topologia age de forma dinâmica e é bem mais flexível que a Topologia

em Estrela. Ela se torna mais econômica com um pequeno número de estações terminais.

Figura 3.11 - Rede em

Topologia Mesh

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A Topologia Híbrida permite que um grupo de VSATs se comunique através da

topologia em Estrela e outro grupo através da topologia Mesh, sendo bastante útil quando

determinado grupo de terminais têm muito mais demanda de tráfego entre si, ao contrário do

que ocorreria com os outros terminais.

Os satélites utilizados nessas topologias são do tipo geoestacionários. Assim, como o

satélite está a uma altitude de 36.000 km acima do equador, num enlace com dois terminais

VSAT juntos e logo abaixo do satélite, o tempo de propagação seria de 240 ms para uma

transmissão na topologia em malha. Para um sistema VSAT com HUB (topologia em estrela)

este tempo duplicaria devido aos dois saltos. Esta é uma importante característica que dificulta

a utilização do VSAT em sistemas que utilizem aplicações que necessitem de tempo real; em

contrapartida, o custo de transmissão independe da distância percorrida entre os pontos.

No caso das estações VSATs estarem conectadas à rede de telefonia pública em áreas

rurais, a HUB funcionaria como elo para a conexão. Isso acontece da mesma forma quando se

deseja oferecer Internet a estações remotas, cada estação recebendo um IP fixo.

3.7.3 Técnicas e Protocolos de Múltiplo Acesso

O compartilhamento do transponder pelas diversas portadoras que a ele se destinam

exige o uso de técnicas e protocolos de múltiplo acesso. Algumas delas são conhecidas como,

P-ALOHA (Pure ALOHA), S-ALOHA (Slotted ALOHA), DAMA (Consignação por demanda), TDMA

(múltiplo acesso por divisão em tempo), FDMA (múltiplo acesso por divisão em frequência) e

CDMA (múltiplo acesso por divisão em código). Códigos corretores como o FEC (Forward Error

Correction) com redundâncias de 1/2 ou 3/4 e detectores de erros são frequentemente usados

nas técnicas de acesso. A técnica e o protocolo de acesso estão intimamente ligados à

aplicação e à topologia utilizadas.

No processo P-ALOHA, quando um dado terminal tem um quadro a ser transmitido, ele

o transmite instantaneamente, mesmo se o canal estiver sendo utilizado. O terminal “ouve” o

meio e, caso esteja ocupado, respeitando o tempo de atraso inerente, assume que a

mensagem foi enviada com sucesso. Caso contrário ele aguarda um tempo aleatório para

retransmitir o quadro. Alguns sistemas reconhecem se o quadro foi devidamente transmitido

por um ack vindo do HUB. Este processo aleatório de transmissão pelas VSATs é ineficiente em

termos de taxa de sucesso na transmissão dos pacotes.

O processo Slotted-Aloha é uma versão ligeiramente melhorada do Aloha que tem

como objetivo reduzir a taxa de colisões comparativamente com o processo P-ALOHA se

sobreponham o máximo possível. O método utilizado foi fazer com que as transmissões dos

quadros ocorram apenas em períodos determinados. Assim, um quadro não pode interferir

com o outro que já esteja na metade de sua transmissão. Por esta razão, este sistema

praticamente dobra a eficiência em relação ao anterior. A sincronização se dá através do

relógio do HUB, considerando assim as diferentes distâncias dos terminais.

20

O TDMA (Time Division Multiple Access) se caracteriza pela divisão no tempo do sinal

processado pelo transponder. O método mais utilizado dentro desta técnica é o TDMA-DA

(Demand Assignment) onde o HUB fica responsável por alocar o slot para a transmissão de

cada terminal VSAT de acordo com a transmissão previamente requerida. TDMA é o método

mais utilizado nas redes VSAT comerciais.

Na técnica FDMA (Frequency Division Multiple Access) cada terminal VSAT transmite

com uma portadora exclusiva. Assim, se obtém para cada transponder a divisão em frequência

dos canais.

Nas redes VSAT que utilizam a técnica CDMA (Code Division Multiple Access), cada

terminal recebe um número pseudo-randômico (PN), único utilizado para codificar e

decodificar suas transmissões. Vários VSAT podem transmitir simultaneamente na mesma

frequência, sendo o sinal separado na recepção pelo HUB. A transmissão do HUB também é

codificada da mesma forma, porém um único PN é atribuído a ele, o que permite a recepção

por todos os terminais.

Com o protocolo DAMA (Demand Assignment Multiple Access), se um terminal VSAT

deseja realizar uma transmissão, este terminal faz uma requisição de um slot no tempo ou

frequência para fazê-la. A atribuição do slot é feita pelo NMS (Network Management System) e

este somente é liberado após a conclusão da transmissão. Este protocolo de acesso por

demanda é a técnica utilizada para os serviços de telefonia, principalmente, para aumentar a

eficiência do uso de um transponder evitando períodos de ociosidade comparativamente a um

protocolo de consignação fixa.

Figura 3.12 – Rede em topologia estrela usando a técnica TDM/TDMA

21

Figura 3.13 – Rede em topologia mesh usando a técnica DAMA

3.7.4 Modulação

A modulação utilizada em qualquer sistema digital é escolhida levando-se em

consideração a robustez a efeitos de ruídos, interferências, condições de propagação e

eficiência espectral. Assim acontece com sistemas via-satélite que, em geral, utilizam as

modulações PSK (phase shift keying) binária e quaternária

Modulações que envolvem a amplitude da portadora, como a QAM (quadrature

amplitude modulation) e a ASK (amplitude shift keying) são em princípio inadequadas, já que o

canal via-satélite é extremamente não linear e sua atenuação é variável com tempo.

Entretanto, atualmente há sistemas que empregam modulação QAM com 16 níveis, viabilizada

pelo uso de códigos corretores de erro bastante robustos. A modulação FSK (frequency shift

keying) tem sido pouco utilizada pela sua baixa eficiência espectral.

Os diversos tipos de modulação podem ser comparados, em termos de sua robustez

ao ruído e interferências, através da relação entre a taxa de bits errados ou BER (bit error rate)

e a correspondente razão energia de bit/densidade espectral de ruído (Eb/No).

Figura 3.14 - BER x Eb/N0

22

4. Especificações do projeto

4.1 Cidade escolhida: Coari, Amazonas

Figura 4.1 – Coari, AM

A estação remota para qual será calculado o enlace via satélite está localizada em

Coari, Amazonas. Com população de 75.909 habitantes, segundo as estimativas do IBGE/2010,

Coari é a quinta maior cidade do Amazonas. Atualmente destaca-se por produzir petróleo e

gás natural na base de Urucu da Petrobras. O desenvolvimento econômico proporcionado pela

exploração desses recursos, fez crescer a necessidade de implementação do serviço de banda

larga da região. Sem a infraestrutura terrestre necessária, a internet via satélite passou a ser

uma das alternativas a esse problema.

Um grupo de trabalho foi criado pelo Senador Eduardo Braga (PMDB/AM) e o Ministro

de Ciência e Tecnologia, Aloizio Mercadante, no início de maio de 2011 para discutir formas de

massificar internet em banda larga na região Amazônica via satélite, além de questões

legislativas que viabilizem projetos de ciência, tecnologia e inovação no país. Através dos

recursos da exploração do petróleo e do pré-sal, o ministério pretende investir nesses

projetos, estudando inclusive a possibilidade da colocação de um satélite para atender a

demanda de banda larga na região amazônica.

Sendo assim, o estudo por nós desenvolvido vai de encontro com uma necessidade

atual do país, que é difundir o acesso a banda larga a todas as regiões do país.

4.2 Satélite utilizado: Star One C1

O satélite escolhido para o enlace foi o C1 da Star One. Lançado em 2007, o satélie foi

criado, entre outras razões, para dar mais alternativas de acesso à internet em banda larga.

Abaixo foram detalhadas informações técnicas sobre o satélite.

23

Figura 4.2 – Satélite Star One C1

Satélite C1 para Banda Ku

Principais características:

Posição orbital: 65,0° W

Nº de transponders:

- Banda Ku: 12x36 MHz + 2x72 MHz

Frequências:

-Banda Ku: 13750 MHz a 14500 MHz subida, 10950 MHz a 11200 MHz descida(PH) e

11700 MHz a 12200 MHz descida(PV)

Equivalent isotropically radiated Power(EIRP) típica:

- Banda Ku: Brasil( Sul + Sudeste + Nordeste): 46,0 dBW

Mercosul: 50,5 dBW

Miami: 47,5 dBW

24

G/T típico:

- Banda Ku: Brasil (Sul +Sudeste + Nordeste): 4,5 dB/K

Mercosul: 3,5 dB/K

Miami: 2,5 dB/K

Fluxo de saturação típico (SFD):

- Banda Ku: -88 dbW/m²(referência: G/T= 1,0 dB/K)

Recuos de Entrada e Saída Típicos e Densidade do Ruído de Intermodulação :

Feixe BRAK(Brasil)

Os recuos de entrada e saída totais típicos, para o caso de portadoras alocadas em

transponders multiportadoras (multicarrier mode), são 5,5 dB e 4,0 dB, respectivamente. A

densidade do ruído de intermodulação, para este caso, referida à potência de saturação de

saída, é de –97,0 dB/Hz (transponder de 36 MHz) ou –100,0 dB/Hz (transponder de 72 MHz),

correspondendo a –15,0 dBW/4KHz (transponder de 36 MHz) ou –18,0 dBW/4kHz

(transponder de 72 MHz), no contorno de referência do satélite Star One C1.


transponders com 2 (duas) portadoras (dual carrier mode), são 3,0 dB e 2,0 dB,

respectivamente. A densidade do ruído de intermodulação, para este caso, pode ser

desprezada pois a sua parcela preponderante cairá fora dos limites do transponder.

Os recuos de entrada e saída típicos, para o caso de portadoras alocadas em

transponders com 1 (uma) portadora (single carrier mode), são 1,0 dB e 0,5 dB,

respectivamente.

Feixe MCRK(Mercosul)


transponders multiportadoras (multicarrier mode), são 5,5 dB e 4,0 dB, respectivamente. A

densidade do ruído de intermodulação, para este caso, referida à potência de saturação de

saída, é de –97,0 dB/Hz (transponder de 36 MHz) ou –100,0 dB/Hz (transponder de 72 MHz),

correspondendo a –15,0 dBW/4KHz (transponder de 36 MHz) ou –18,0 dBW/4kHz

(transponder de 72 MHz), no contorno de referência do satélite Star One C1.


transponders com 2 (duas) portadoras (dual carrier mode), são 3,0 dB e 2,0 dB,

respectivamente. A densidade do ruído de intermodulação, para este caso, pode ser

desprezada pois a sua parcela preponderante cairá fora dos limites do transponder.

25

Os recuos de entrada e saída típicos, para o caso de portadoras alocadas em

transponders com 1 (uma) portadora (single carrier mode), são 1,0 dB e 0,5 dB,

respectivamente.

Frequência de “Beacon”:

- Banda C: 4199,0 e 4199,9 MHz na polarização horizontal

- Banda Ku: 11701,0 MHz na polarização horizontal

12199,8 MHz na polarização vertical

Polarização:

O Star One C1 opera com polarização linear. Uma vez que o Star One C1 faz reuso de

freqüências através da utilização de dupla polarização, a isolação das antenas do satélite entre

as duas polarizações ortogonais é da ordem de 33 dB dentro da área de cobertura, tanto na

subida como na descida.

Condições Operacionais

As portadoras alocadas no satélite Star One C1 estão sujeitas às condições

operacionais descritas nos subitens a seguir.

Coordenação Espacial

Considerando-se a Resolução 288 da Anatel: “Condições de Operação de Satélites

Geoestacionários em Banda Ku com Cobertura sobre o Território Brasileiro”, bem como

acordos de coordenação espacial com operadores de satélites vizinhos compartilhando a

mesma faixa de freqüências no arco orbital geoestacionário, as transmissões das portadoras

estão sujeitas às densidades máximas apresentadas abaixo.

Nota: as densidades devem ser calculadas em uma banda de referência de 1 Hz dentro

da largura de faixa da portadora digital equivalente à sua taxa de símbolos.

Densidade Máxima de Subida

A densidade máxima de potência de subida das portadoras operando nos feixes BRAK

e MCRK do satélite Star One C1 é de –48 dBW/Hz, referida à entrada da antena.

Densidades superiores somente poderão ser empregadas com autorização por escrito

da Star One.

26

Densidade Máxima de Descida

A densidade máxima de EIRP de descida das portadoras operando nos feixes BRAK e

MCRK do satélite Star One C1 é de –22 dBW/Hz, referida ao centro do feixe.

Densidades superiores somente poderão ser empregadas com a autorização por

escrito da Star One.

Nota: a EIRP máxima de saturação é da ordem de 53,3 dBW para o feixe BRAK e de

52,4 dBW para o feixe MCRK do satélite STAR ONE C1.

Diâmetro Mínimo das Antenas

As antenas com diâmetros dentro dos parâmetros 1., 2. e 3., descritos a seguir

somente poderão ser empregadas com autorização por escrito da Star One, após avaliação de

suas características técnicas bem como de sua localização geográfica:

1. Antenas estritamente receptoras inferiores a 75 cm, operando na Banda Ku padrão;

2. Antenas estritamente receptoras inferiores a 60 cm, operando na Banda Ku estendida;

3. Antenas transmissoras inferiores a 96 cm, operando na Banda Ku padrão;

4. Antenas transmissoras inferiores a 1,2 m, operando na Banda Ku estendida.

Nota: as transmissões na Banda Ku estendida com antenas inferiores a 1,2m estão

proibidas, conforme resolução da Conferência Mundial de Radiocomunicações de 2003.

Fabricante (modelo): Alcatel (Space Bus 3000B3)

Veículo de lançamento: Arianespace

Mapa de Cobertura: em anexo.

4.3 Antenas

Figura 4.3 – Antena

27

Antena utilizada na recepção

Tabela 4.1 – Especificações da antena

ESPECIFICAÇÕES Antena de 1.8m VSAT

Ku-RECEBA Ku-TRANSMITA

Freqüência (gigahertz) 10.70-12.75 13.75-14.5

Ganho típico (±2dBi) [email protected] [email protected]

VSWR 1.5:1 1.3:1

Abertura do feixe: - 3dB

1.0°@12.0 GHz 0.8°@14.3GHz

Temperatura de ruído da antena (°K)

10°Elevation 43

20°Elevation 28

40°Elevation 23

Polarização Linear,Ortogonal Linear,Ortogonal

Relação da alimentação

WR-75

Curso do azimute 360° contínuo,±10° Fine

Curso da elevação 10° -90°

Isolamento(Port to Port)(dB)

35 80

Ventos operacionais 80km/h

Ventos da sobrevivência

200km/h

Temperatura ambiental

-50° a 80°

Umidade relativa 0% a 100%

Radiação Solar 360 BTU/h/ft2

28

4.4 LNB RS 1F30x Banda-Ku

Figura 4.4 -LNB

Especificações

Referência interna do LNB

Parâmetros Mínimo Típico Máximo Unidade

Intervalo da Frequência de entrada RF

RS1F30A 10.95 11,70 GHz

RS1F30B 11.70 12.20 GHz

RS1F30C 12.25 12.75 GHz

Intervalo da Frequência de saída IF

RS1F30A 950 1700 MHz

RS1F30B 950 1450 MHz

RS1F30C 950 1450 MHZ

Frequência de oscilação local

RS1F30A 10.00 MHz

RS1F30B 10.75 MHz

RS1F30C 11.30 MHz

Estabilidade do oscilador local

±50 ppm

Figura do Ruído RS1F30A 0.7 0.8 dB

RS1F30B 0.7 0.8 dB

RS1F30C 0.8 1.0 dB

Ganho de conversão 50 60 dB

P.l dB de saída IF 3 dBm

Impedância de saída IF

75 ohm

Perda de retorno de saída IF

10 dB

Voltagem fornecida 10.5 24.0 V

Corrente fornecida 140 mA

Tabela 4.2 – Especificações do LNB

29

4.5 Cabo RG6 coaxial

Figura 4.5 – Cabo

Características Mecânicas

Mínimo Breaking Um único cabo 82kgs

Cabo duplo 166kgs

força de coesão entre o condutor central e

dielétrico

>

20N/5mm

Características elétricas:

Capacidade 50 + / -3,0 nm / km

Impedância 75 + / -3 ohm

Velocidade 85%

Dielétrico

Eficácia

55MHz > = 60dB

300Mhz > = 70dB

1000Mhz > = 70dB

Perda de Retorno 1 ~ 470Mhz > = 22dB

100% Swept 470 ~ 1000Mhz > = 20dB

1000 ~ 2200MHz > = 18dB

Constante de atenuação

atenuação

MHz Mínima (Db/100ft). Máximo (Db/100ft).

5 0.58 1.90

55 1.60 5.25

83 1.95 6.40

187 2.85 9.35

211 3.05 10.00

250 3.30 10.82

300 3.55 11.64

350 3.85 12.63

400 4.15 13.61

450 4.40 14.43

500 4.66 15.09

30

550 4.90 16.08

600 5.10 16.73

750 5.65 18.54

865 6.10 20.01

1000 6.55 21.49

Tabela 4.3 – Especificações do Cabo Coaxial

4.6 Modem Satélite

DMD2401-VSAT/SCPC Modem Satélite

O DMD2401 é projetado para funcionar como ambas as extremidades de uma Single

Channel Per Carrier satélite (SCPC) link ou como o VSAT, site modem remoto em um sistema

TDMA hub.

O DMD2401 é perfeito para redes de malha ou topologia em estrela. O modulador e

demodulador operam de forma independente usando BPSK, QPSK, 8PSK OQPSK ou modulação

(opcional) ou modos SCPC ou VSAT.

O DMD2401 é também o modem ideal VSAT para uso em um ponto-a-ponto da rede

frame relay híbrido. Outras aplicações incluem FDMA, telefonia, videoconferência, de longa

distância paginação de aprendizagem, e captação de notícias.

Figura 4.6 – Modem Satélite DMD 2401

Especificações Gerais

Transmitir e receber Taxas de dados DMD2401:

BPSK 4,8-1250 Kbps Taxa de 1 / 2

QPSK 9,6-2500 Kbps Taxa de 1 / 2

QPSK 9,6-3750 Kbps Taxa de 3/4

QPSK 9,6-4375 Kbps Taxa de 7/8

OQPSK 9,6-2500 Kbps Taxa de 1 / 2

OQPSK 9,6-3750 Kbps Taxa de 3/4

OQPSK 9,6-4375 Kbps Taxa de 7/8

8PSK 64-5000 Kbps Taxa de 2 / 3 (Opcional)

Definição da Taxa de dados:Selecionável em passos de 1 bps

Tabela 4.4 - Moduladores

31

Especificações do modulador: Faixa de freqüência: 50-90 e 100-180 MHz Standard em passos de 1 Hz Estabilidade da freqüência: ± 1,0 ppm (88 Hz a 88 MHz) Controle de Nível: -5 A -30,0 dBm,passos de 0,1 dB Estabilidade nível: ± 0,5 dB De 0 a 50 ° C Impedância: 75 Ohm ou 50 Ohm selecionável Software Perda de retorno: 20 dB mínimo Saída Off Isolamento: > 60 dB Saída de espúrias: < -55 DBc De 2 a 200 MHz Especificações do demodulador: Faixa de freqüência: 50-90 e 100-180 MHz Standard em passos de 1 Hz Faixa de Portadora de entrada: -65 A -40 dBm (Taxa de Símbolo <64 kHz) -50 A -30 dBm (Taxa de Símbolo> kHz 640)

Aquisição / Tracking: ± 1 kHz a ±32 kHz , 1 kHz Passos Faixa de reaquisição: ± 1 kHz a ±32 kHz, 1 kHz Passos IF Impedância de entrada: 75 Ohm ou 50 Ohm selecionável Software Perda de retorno: 20 dB mínimo Eb/No

Típico Eb/No (Viterbi) Taxa 1/2 Taxa 3/4 Taxa 7/8

@ BER=10-5

5.1 6.3 7.5

@ BER=10-7 6.2 7.7 8.6

Typical Eb/No

(Sequential) Taxa 1/2 Taxa 3/4 Taxa 7/8

@ BER=10-5 5.1 5.6 6.4

@ BER=10-7 6.5 6.5 7.4

Típico Eb/No (8PSK Trellis) Taxa 2/3

@ BER=10-5 6.4

@ BER=10-7 8.1

Típico Eb/No(Turbo) Taxa 1/2 Taxa 3/4 Taxa 7/8 Taxa 0,495 Taxa 0,793

B/O/QPSK @ BER=10-5 2.4 3.2 3.9 2.5 3.4

@ BER=10-7 2.8 3.7 4.1 2.7 3.8

8PSK @ BER=10-5 --- 5.6 6.7 --- 5.9

@ BER=10-7 --- 6.0 7.5 --- 6.4

Tabela 4.5 – Eb/No

32

4.7 Cálculo do enlace

Dados da estação terrena (referentes a cidade de Coari –AM) :

Latitude: φB=04° 05' 06'' S = -4,085°

Longitude: 63° 08' 29'' W = -63,141°

Altitude: 10m

Dados do satélite Star One C1:

Latitude do satélite: φA=0° devido ao fato do satélite ser geoestacionário.

Longitude do satélite geoestacionário é 65°W

OBS: Por convenção adotamos o ângulo como negativo quando estamos em latitudes ao sul do

equador e quando estamos em longitudes a oeste do meridiano de Greenwich também.

Diferença entre as longitudes do satélite e da estação terrena:

ΔM = -65° -(- 63,141°) = -1,859° = 1,859° W

Figura 4.7 – Representação geométrica do enlace

Onde,

O: centro da Terra B: projeção da estação terrena na superfície A: projeção do satélite na superfície E: estação terrena S: satélite

α: ângulo entre A e B

θ: ângulo de elevação da antena

33

D: distância entre a estação terrena e o satélite Hs: altitude do satélite He: altitude da estação terrena Re: raio equivalente da Terra

Da figura acima, podemos achar α e θ.

Ângulo compreendido entre a estação terrena e o satélite C1 a partir do centro da

Terra:

α = cos -1 (sin φA sin φB + cos φA cos φB cos ∆M)

α = cos -1[sin 0° sin (-4,085°) + cos 0° cos(-4,085°) cos(-1,859° ) ] → α = 4,487°

Para calcularmos D precisamos do raio da equivalente da Terra e da distância entre o centro da Terra e o satélite(H) que consiste em ser a distancia da superfície terrestre a órbita geoestacionária (36000Km) mais o raio equivalente da Terra. O raio equivalente da Terra (Re) é resultado do produto do raio da Terra, Rt = 6378,1km, por um fator de correção K, que no nosso caso pegamos este dado do CETUC para o valor mínimo da pior época em Manaus, K = 1,00. Logo, Re = Rt

D2 = [ (Re + Hs)2 + (Re + He)2 – 2(Re + Hs)(Re + He)cos α] → D2 = (42378,1)2 + (6378,11)2 – 2x(42378,1)(6378,11)cos 4,487°

D = 36022,99 km

Cálculo do ângulo (θ) de elevação da antena, utilizaremos a seguinte equação (lei dos cossenos) :

(Re+Hs)2 = (Re + He)2 + D2 – 2 (Re + He) D cos (90+θ) então:

(42378,1)2 = (6378,11)2 + (36022,99)2 – 2 x (6378,11) x (36022,99) x cos (90+θ)→

θ =84,72°

Adotando uma freqüência de operação de 11GHz no Downlink, começaremos a

calcular as atenuações:

4.7.1 Atenuação de espaço livre:

A0 = 32,4 + 20 log(D) + 20 log(f)

Onde:

D: distância (em km)

f: frequência (em MHz)

34

A0 = 32,4 + 20 log (36022) + 20 log (11000)

A0 = 204,359 dB

4.7.2 Atenuações impostas pelo meio físico:

4.7.2.1 Atenuação por gases atmosféricos:

A troposfera é composta principalmente por moléculas de oxigênio, nitrogênio e vapor

de água. Como nitrogênio não absorve energia das ondas de radiofreqüência, a atenuação por

gases atmosféricos deve-se completamente à absorção de energia eletromagnética pelo

oxigênio e pelo vapor de água. Para freqüências abaixo de 10 GHz, a atenuação por gases

atmosféricos normalmente pode ser desprezada. Como estamos operando com uma

freqüência de 11 GHz no downlink, não podemos considerar desprezível a atenuação por gases

atmosféricos nesse enlace.

Da recomendação ITU-R P.1510 tiramos o valor de temperatura (25°) através do mapa

em anexo.

Da recomendação ITU-R P.835 podemos encontrar a pressão atmosférica, )(hP , e a

densidade de vapor de água, )(hρ , da estação terrena, dado que iL ≠ 0:

( )iL

ii

i

iHhLT

TPhP

163,34

)(

−⋅+⋅= = 1012,09 hPa

Onde,

P(h): pressão atmosférica da estação terrena

iP : pressão atmosférica na altitude H, que no nosso caso pela ITU é zero

iT : temperatura da região da estação terrena

iL : gradiente de temperatura, pela ITU esse valor é de -6,5 K/Km

3

0

0 20exp)(m

g

h

hh =

−⋅= ρρ

Onde,

)(hρ : densidade de vapor de água da região da estação terrena

0ρ : densidade de vapor de água ao nível do mar ( 0ρ =203m

g), de acordo com a ITU-R P.836,

através do mapa em anexo.

35

0h : escala de altura ( 0h =2 Km, recomendação ITU-R P.835)

h : altitude da estação terrena

Podemos a partir dos dados calculados acima e da recomendação ITU-R P.676, calcular

as atenuações específicas por absorção de energia pelo oxigênio, oγ (em dB/Km) pelo vapor

de água, γω (em dB/km):

Para f ≤ 54 GHz,

( )1322

2

16,1

3

6,122

8,2

1083,054

62,0

34,0

2,71

−⋅⋅⋅

⋅+−

⋅+

⋅⋅+⋅

= p

tp

to rf

frrf

r

ξξ

γ ξ

ξ1 = Φ(rp; rt; 0,717; -1,8132; 0,0156 ;-1,6515)

ξ2 = Φ(rp; rt; 0,5146; -4,6368; -0,1921 ;-5,7416)

ξ3 = Φ(rp; rt; 0,3414; -6,5851; 0,2130; -8,5854)

Φ(rp, rt, a,b,c,d) = rpa

. rtb exp[ c(1-rp) + d(1- rt)]

Onde,

f: frequência de operação (GHz)

1013

prp = e

trt +

=273

288

p : Pressão atmosférica da estação terrena

t : Temperatura da estação terrena ( C° )

Encontramos 0γ =0,0087 dB/Km

A atenuação por vapor de água γω (em dB/km) é dada por:

γω = )22,()(42,9)235,22(

)]1(23,2exp[98,32

1

2

1 fgf

rt

ηη

+−

−+

2

1

2

1

)(14,11)31,183(

)]1(7,0exp[96,11

ηη

+−

−

f

rt +

2

1

2

1

)(29,6)226,321(

)]1(44,6exp[081,0

ηη

+−

−

f

rt +2

1

2

1

)(22,9)153,325(

)]1(6,1exp[66,3

ηη

+−

−

f

rt +2

1

)380(

)]1(09,1exp[37,25

−

−

f

rtη+

36

2

1

)448(

)]1(46,1exp[4,17

−

−

f

rtη+ )557,(

)557(

)]1(17,0exp[6,8442

1 fgf

rt

−

−η+

)752,()752(

)]1(41,0exp[2902

1 fgf

rt

−

−η+ )1780,(

)1780(

)]1(99,0exp[103328,82

2

4

fgf

rx t

−

−η+ f 2 rt

2,5

p x10-4

η1 = 0,955 rp rt

0,68 + 0,006ρ

η2 = 0,735 rp rt0,5

+0,0353 rt4

ρ

g(f,fi) =

2

1

+−

+i

i

ff

ff

Encontramos γω = 0,0138 dB/Km

Cálculo das altitudes equivalentes do oxigênio, 0h (km), e do vapor de água, wh (km),

conforme recomendação ITU-R P.676:

( )3211,11

17,01

1,6ttt

rh

p

o +++⋅⋅+

=−

Onde,

t1 = ]))9,7exp(4,1287,2

7,59(exp[

066,01

64,4 2

3,2

1

ppr

f

r −+−

−+ −

η

t2 = )2,2exp(031,0)75,118(

)12,2exp(14,0

2

p

p

rf

r

+−

t3 = 3725

26

6,2102,3101,40169,01

1061,10001,00247,0

14,01

0114,0

fxfxf

fxf

rp−−

−

− ++−++−

++

Encontramos 0h = 5,1968 km

hw=1,66(1+w

w

w

w

w

w

fff σσ

σσ

σσ

89,2)1,325(

58,1

69,4)31,183(

37,3

56,2)235,22(

39,1222 +−

++−

++−

)

onde,

σw = )]57,0(6,8exp[1

1013

−−+ pr

Encontramos hw = 1,6779 km

37

Calculamos as atenuações parciais por absorção de energia pelo oxigênio, oA (dB),

pelo vapor de água, wA (dB), e determinamos a atenuação efetiva por gases atmosféricos,

GA (dB) :

Para °≤≤° 905 θ ,

( )θsen

AAA woG

+=

Onde,

oA = oh x 0γ �� oA = 0,0452 dB

wA = hw x γω � wA = 0,0232 dB

θ : ângulo de elevação da antena � °72,84

Encontramos GA = 0,06869 dB

4.7.2.2 Atenuação por precipitação e nuvens: Para sistemas que operam em freqüências abaixo de 10 GHz, a atenuação por precipitação e nuvens normalmente pode ser desprezada. Como em nosso enlace de descida operamos em uma freqüência de 11 GHz, temos que levar em conta essa atenuação. Usaremos para tal a recomendação ITU-R P.618.

Cálculo das estatísticas de longa duração de atenuação por chuva para freqüências de até 55 GHz. Para esse cálculo os seguintes parâmetros são requeridos: R0,01: taxa de precipitação da estação terrena (Coari – AM), excedida para 0,01% de uma média anual (mm/h) hs: altitude da estação terrena (km) � hs = 0,01 km

θ : ângulo da estação terrena (graus) � θ = °72,84

Φ: latitude da estação terrena (Coari – AM) � Φ = -4,085° f: freqüência de operação (GHz) � f = 11 GHz Re: raio efetivo da Terra (6378 Km)

38

Passo 1: Determinar a altura da chuva, hR (km), conforme recomendação ITU-R P.839.

Figura 4.8 – Percurso Terra - espaço

Da recomendação ITU-R P.839,mapa em anexo, h0 = 4,5 km para a localização da

estação terrena (Coari – AM). Onde h0 é a média anual das altitudes das isotermas a 0°C

hR = h0 +0,36 km = 4,86 km

Passo 2: calcular o comprimento do percurso inclinado, Ls (km):

Para °≥ 5θ :

−=

θsen

hhL SRs = 4,8706 km

Passo 3: calcular o comprimento da projeção horizontal do percurso inclinado, LG (km):

LG = Ls cosθ = 0,4482 km

Passo 4: determinar a taxa de precipitação, R0,01 (mm/h), na região da estação terrena (Coari –

AM), excedida para 0,01% de uma média anual, conforme especificado na Recomendação ITU-

R P.837. Encontramos através do mapa em anexo o valor de;

R0,01 = 100 mm/h

Passo 5: calcular a atenuação específica por chuva, γR (dB/km), conforme especificado na

recomendação ITU-R P.838:

γR = k(R0,01)α

39

( ) ( )

⋅⋅⋅+++=

2

2coscos2 τθVHVH kkkkk

( ) ( )

⋅⋅⋅⋅−⋅+⋅+⋅=

k

kkkk VVHHVVHH

2

2coscos2 τθααααα

Onde,

k : coeficiente ( Hk para polarização horizontal, Vk para polarização vertical)

α : coeficiente ( Hα para polarização horizontal, Vα para polarização vertical)

τ : ângulo de tilt em relação a horizontal (graus)

Como operamos em uma freqüência de 11 GHz com polarização horizontal Vk = Vα =0,

Hk =0,01772 e Hα = 1,2140. O que nos leva a k = 8,3950 310−⋅ e α = 1,2921. Logo

γR = 3,2227 dB/km

Passo 6: Calcular o fator de redução horizontal, 01,0r :

( )GLRG ef

Lr

2

01,0

138,078,01

1

−−−⋅

⋅+

=γ

= 0,9454

Passo 7: Calcular o fator de ajuste vertical, 01,0v :

−

⋅⋅

−⋅+

=

+−

45,01311

1

2

1

01,0

f

Lesen

v

RR γθ χ

θ

Temos que verificar se θζ > :

⋅

−= −

01,0

1tanrL

hh

G

SRζ = °01,85

Como °01,85 > °72,84 � θζ > , então:

θcos

01,0rLL

G

R

⋅= = 4,6046 km

Temos que °< 36|| ϕ , onde ϕ =-4,085° é a latitude da estação terrena (Coari –AM):

40

||36 ϕχ −= = °915,31

Finalmente achamos:

6846,001,0 =v

Passo 8: Calcular o comprimento efetivo do percurso, EL (km):

01,0vLL RE ⋅= = 3,1523 km

Passo 9: Calcular a atenuação por chuva, 01,0A (dB), excedida para 0,01% de uma média anual:

ER LA ⋅= γ01,0 = 10,1589 dB

Para termos um enlace seguro, calcularemos a atenuação por chuva excedida para

uma porcentagem do pior mês. Para calcularmos a atenuação por chuva, pA , usaremos a

seguinte fórmula:

( )( )θβ senpAp

p

pAA

)1()ln(045,0ln033,0655,0

01,0

01,0

01,0

−−−+−

⋅=

Para calcular a porcentagem anual do tempo, p, correspondente a porcentagem do

tempo do pior mês, wp , conforme especificado na recomendação ITU-R P.841.

Q

pp w=

Onde,

Q: fator de correção composto por dois parâmetros, 1Q e 1β , determinados pelo

clima e por efeitos de propagação.

Da tabela em anexo, encontramos os valores de 1β = 0,13 e 1Q = 2,85 para o Brasil

Equatorial.

P = 0,0015%

Com essa porcentagem podemos calcular pA :

Para p < 1%, temos: ( )36||005,0 −⋅−= ϕβ

Com isso obtemos que pA = 14,2254 dB

41

4.7.2.3 Atenuação devido a nuvens e névoa:

Usaremos a recomendação ITU-R P.840. A atenuação por nuvens só tem importância

para enlaces operando em uma freqüência maior que 10 GHz. Como estamos com uma

freqüência de operação no downlink (satélite C2 – Coari) de 11 GHz, a atenuação por nuvens é

levada em consideração.

θsen

KLA lC

⋅=

Onde,

L: quantidade total de água líquida na coluna de nuvem (kg/ 2m )

lK : coeficiente de atenuação específica (3/

/

mg

kmdB)

θ : ângulo de elevação da antena

O valor de L pode ser obtido a partir da localização da estação terrena (Coari –AM),

através do mapa em anexo da recomendação ITU-R P.840 (L = 1,6 kg/ 2m ). O valor de lK pode

ser obtido a partir da relação dos coeficientes de atenuação específica a °0 C como função da

freqüência na figura em anexo da recomendação ITU-R P.840 ( lK = 0,1 3/

/

mg

kmdB). Com esses

valores obtemos:

CA =0,161 dB

4.7.3 Atenuação por cintilação:

Usaremos a recomendação ITU-R P.618 para calcularmos a atenuação por cintilação,

SA . A atenuação por cintilação é resultado dos multipercursos seguidos pelo sinal propagante

na troposfera. Ela corresponde as variações, flutuações ou desvanecimentos rápidos no sinal

recebido, ocorridas devido as irregularidades no índice de refração troposférico, causando o

espalhamento do sinal. A atenuação imposta por este espalhamento é diretamente

proporcional à freqüência de operação e inversamente proporcional ao ângulo de elevação da

antena, ou seja, quanto maior a freqüência e menor o ângulo de elevação, maior será a

atenuação observada.

Como nosso ângulo de elevação é θ =84,72°, usaremos conforme especificado na

recomendação ITU-R P.618, seguiremos o método para ângulos maiores que °4 , testado para freqüências entre 7 e 14 GHz. São necessários os seguintes parâmetros:

t: temperatura média ( C° ) na superfície da região da estação terrena (Coari – AM) por um

período de 1 mês ou mais. � t = °25

42

H: umidade relativa média (%) da região da estação terrena por um período de 1 mês ou mais.

� H = 80% (valor encontrado no wikipédia para Coari – AM)

f: freqüência de operação do downlink (GHz). � f = 11 GHz

θ: ângulo de elevação da antena (graus). � θ =84,72°

D: diâmetro físico da antena (m). � D = 1,8m

η : eficiência da antena (se desconhecida, estima –se η = 0,5 para uma estimativa

conservadora, de acordo com a recomendação ITU-R P.618).

Passo 1: Calcular o valor da pressão de saturação do vapor de água, Se (hPa), conforme

especificado na recomendação ITU-R P.453:

+⋅

⋅=ct

tbaeS exp

Onde,

a, b e c: coeficientes aplicados na faixa de temperatura de °− 20 C a C°+ 50 ( a = 6,1121, b =

17,502 e c = 240,97).

6703,31=Se hPa

Passo 2: Calcular o termo úmido da refratividade, wetN , conforme especificado na

recomendação ITU-R P.453:

2

510732,3T

eNwet ⋅⋅=

Onde,

T: temperatura (T = 25 + 273 = 298 K)

e: pressão do vapor de água (hPa)

3363,25100

=⋅

= SeHe hPa

Então o termo úmido de refratividade é :

wetN = 106,4760

43

Passo 3: Calcular o desvio padrão da amplitude do sinal, refσ (dB), utilizado como referência:

0142,010106,3 43 =⋅+⋅= −−wetref Nσ dB

Passo 4: Calcular o comprimento efetivo do enlace, L (m):

( ) θθ sensen

hL L

+⋅+

⋅=

−421035,2

2= 1004,2 m

Onde,

Lh : altitude da camada turbulenta da troposfera ( Lh =1000m).

Passo 5: Calcular o diâmetro efetivo da antena, effD (m):

η⋅= DDeff = 1,2728 m

Passo 6: Calcular o fator médio da antena, g(x):

( ) 6

5

12

112 08,7

1arctan

6

11186,3)( x

xsenxxg ⋅−

⋅⋅+⋅=

⋅⋅=L

fDx eff

222,1 = 0,0216

Com o valor de x, encontramos g(x) = 0,9254

Passo 7: Calcular o desvio padrão do sinal, σ :

( )( )

dBsen

xgfref 0537,0

2,112

7

=⋅⋅=θ

σσ

Passo 8: Calcular o fator porcentagem do tempo, a(p):

3log71,1)(log072,0)(log061,0)( 10

2

10

3

10 +⋅−⋅+⋅−= ppppa

44

Para p = 0,01, temos:

)01,0(a =7,196

Passo 9: Calcular a atenuação por cintilação, )(pAs :

σ⋅= )()( papAS = 0,3864 dB

4.7.4 Equação do equilíbrio:

)()()(

)()()()()()()()()(

21

0

dBAdBAdBA

dBAdBAdBAdBAdBAdBGdBiGdBwEIRPdBwP

CABO

SCPGLNBAR

−−

−−−−−−++=

RP = -101,79 dBw

onde,

RP : Potência recebida (dBw)

EIRP : Potência transmitida pelo satélite star one C1 � EIRP = 46 dBw

AG : Ganho da antena � AG = 45,3 dBi

LNBG : Ganho do LNB (Low-noise block converter) � LNBG = 50 dB

0A : Atenuação de espaço livre � 0A = 204,359 dB

GA : Atenuação por gases atmosféricos � GA = 0,06869 dB

PA : Atenuação por chuva � PA = 14,2254 dB

CA : Atenuação por nuvens e névoas � CA = 0,161 dB

SA : Atenuação por cintilação � SA = 0,3864 dB

CABOA : Atenuação no cabo coaxial (RG 6) � CABOA = 21,49 dB

1A : Margem de enlace para cobrir interferências espacial, terrestre, de cotransponder e de

estação terrena (segundo recomendação técnica da Star One para o satélite C1) � 1A = 2,2

dB

2A : Margem de enlace adicional, para cobrir desapontamentos (segundo recomendação

técnica da Star One para o satélite C1) � 2A = 0,2 dB

45

5 Conclusões:

Concluímos que o nosso enlace entre o satélite Star One C1 e Coari-AM, necessita para

funcionar de forma eficiente de uma potência de recepção mínima de 101,79 dBw.

Este trabalho compreendeu uma análise acerca das aplicações, serviços e arquiteturas

de rede que se utilizam dos recursos dos sistemas de comunicação por satélite.

Sem dúvida que poder transmitir informações para vários usuários separados a

quilômetros de distância de uma forma tão rápida é, e continuará sendo uma vantagem sobre

qualquer outro meio de comunicação. Porém o uso de ondas eletromagnéticas em uma

transmissão, ainda mais em uma transmissão envolvendo áreas enormes traz um alguns

fatores a serem analisado antes de serem implantados.

Além do problema da chuva que afeta de forma diferente as diferentes bandas de

transmissão, existe ainda o problema pouco comentado de quando o satélite eclipsa o sol. Este

efeito interfere na comunicação interrompendo (uma vez por ano no período por poucos

minutos com previsão adiantada) por ser uma fonte de ondas eletromagnética bastante

poderosa. Assim, sistemas críticos que não podem ficar minutos sem comunicação não devem

usar VSAT.

Um fator que se deve ressaltar é que seu BER é variável, visto que as condições

climáticas (chuvas) interferem de forma direta, já que as ondas eletromagnéticas passam os

primeiros quilômetros do seu percurso na atmosfera.

Os problemas de comunicação por satélites esta relacionada à atmosfera, que provoca

reflexões de onda, provocando atrasos e erros; variação da intensidade do sinal devido à

propagação multipath; interrupções no sinal devido a shadowing, é necessário bom

equipamento para que exista uma maior eficiência na comunicação, exigindo um alto nível de

capital investido em uma transmissão.

Depois de todos os problemas apresentados, podem-se ver as vantagens. Relatos de

instalações práticas mostram que redes VSAT podem ser implementadas e começar a operar

em poucos dias. Isto se deve a uma característica importante que os sistemas devem ter o

amadurecimento e a não utilização de um meio físico fixo.

Como custo, tempo e conhecimento dos problemas são fatores importantes em

aplicações comerciais, uma comparação, analisando estes tópicos, sempre deve ser feita entre

tecnologias.

Levando-se em consideração que localidades mais distantes são sempre deixadas para

segundo plano no que diz respeito a comunicações, unidades fabris e pequenos aglomerados

rurais, sempre podem contar com este meio de transmissão. Localidades insulares, de pouca

46

infra-estrutura e veículos de mobilidade intercontinental (aviões e navios) são possíveis

candidatos a possuírem o sistema VSAT.

Todo sistema de comunicação deverá, antes da sua implantação, ter uma avaliação no

que diz respeito ao seu custo, ao seu tempo de implantação e ao serviço que este oferece. A

comunicação via satélite, quando se deseja uma comunicação para localidades remotas, ou

quando se deseja espalhar a recepção em áreas geográficas muito extensas, é o sistema

utilizado no momento. Porém em alguns casos, esta tecnologia se vê conflitando com algumas

outras que fornecem o mesmo serviço com maior confiabilidade, maior velocidade e menor

custo de implantação.

Por isso esse sistema deverá ser avaliado de acordo com a necessidade do projeto,

pois em certos momentos problemas como o atraso do sinal, interrupções do sinal, não podem

existir para um bom funcionamento de certo serviço.

5.1 Sugestões para trabalhos futuros:

Realizar estudos sobre a tecnologia do sistema Amerhis, na qual permite o

desenvolvimento de novos serviços de banda larga, mais flexível e de maior qualidade e maior

velocidade de transmissão evitando o duplo salto. O sistema permite a comunicação direta

entre pequenas estações mediante o uso de redes em malha (sem a necessidade de HUB).

Além disso, como grande avanço, encontra-se a interconectividade entre os feixes de

cobertura. Com ela, o sistema permite a conexão de uma a várias zonas de cobertura usando

uma só transmissão, assim como a combinação a bordo de vários sinais num só, incluindo se

provierem de diferentes coberturas. Ambas as melhorias supõem importantes progressos

aplicáveis a serviços como videoconferências, redes corporativas, etc.

Este sistema consiste em uma carga útil que proporciona conectividade entre os

terminais do usuário situados em qualquer ponto dentro das áreas de cobertura do satélite.

Além da carga útil, o Amerhis é composto por um Centro de Controle de Rede, que

torna possível a reconfiguração da carga útil, a atribuição de capacidades e a gestão eficiente

do tráfego de usuários. Além disso, foi desenvolvido e empregado um número de portas de

acesso (gateways) e terminais, para facilitar o começo e a demonstração dos novos serviços.

47

6. Referências Bibliográficas

http://www.tudocom.net/?p=13470

http://www.teleco.com.br/blarga_cobertura.asp

http://www.tecmundo.com.br/1676-banda-larga-as-diferencas-entre-adsl-cabo-radio-3g-e-

satelite.htm

http://www.anatel.gov.br/Portal/verificaDocumentos/documento.asp?numeroPublicacao=257

088&assuntoPublicacao=Dados%20informativos%20-

%20Banda%20Larga&caminhoRel=null&filtro=1&documentoPath=257088.pdf

http://ciencia.hsw.uol.com.br/satelites.htm

http://www.ip.pbh.gov.br/ANO3_N2_PDF/ip0302nassif.pdf

http://www2.dbd.puc-rio.br/pergamum/tesesabertas/0321220_06_pretextual.pdf

http://www2.dbd.puc-rio.br/pergamum/tesesabertas/0220880_04_pretextual.pdf

http://en.wikipedia.org/wiki/Highly_elliptical_orbit

http://en.wikipedia.org/wiki/Tundra_orbit

http://www.gta.ufrj.br/grad/02_2/vsat/redes.htm

http://www.bcsatellite.net/vsat-network/

http://www.comsys.co.uk/vsatnets.htm

http://insight-laboratoriodeideias.blogspot.com/2011_05_01_archive.html

http://pt.wikipedia.org/wiki/Coari

http://www.starone.com.br/internas/noticias/clipping_interna19.jsp

http://www.starone.com.br/internas/biblioteca/fotos.jsp

http://www.bandalarga.net/artigos-3-002.html

http://www.malima.com.br/wifi/blog_commento.asp?blog_id=4

http://www.eletrica.info/comunicacao-via-satelite-primeira-parte/

Recomendações ITU -R P.618, ITU-R P.676, ITU-R P.835, ITU-R P.836, ITU-R P.837, ITU-R P.838,

ITU-R P.839, ITU-R P.840, ITU-R P.841, ITU-R P.1510.

48

7 Anexos

7.1 Tabela de Resultados:

Dados Iniciais do Projeto

Variáveis Significado Unidade Resultados

φA Latitude da Estação A (Terrena) graus 4,085° S φB Latitude do Satélite graus 0° ΔM Diferença das Longitudes graus 1,859° W

α - graus 4,487° D - km 36022,99 R Raio equivalente da Terra km 6378,1 H Distância do centro da Terra ao satélite km 42378,1

θ - graus 84,72° Atenuação por Gases Atmosféricos

Para Ar Seco


F frequência GHz 11 p (hPa) pressão hPa 1012,09

T temperatura Graus Celsius 25° rp coeficiente - 0,9988 rt coeficiente - 0,9664

γ0 atenuação para ar seco dB/km 0,0087

Para Vapor d'Água


ρ (g/m3) densidade de vapor d'água g/m3 20

η1 coeficiente - 1,05194

η2 coeficiente - 1,42429 g(f,22) coeficiente - 1,111

g(f,557) coeficiente - 1,924 g(f,752) coeficiente - 1,943

G(f,1780) coeficiente - 1,976

γw atenuação para vapor d'água dB/km 0,0138 Para Percurso Inclinado


t1 coeficiente - 0 t2 coeficiente - 1,002 x 410− t3

coeficiente -

-3,14068 x 510−

h0 altura equivalente para ar seco km 5,1968

σw coeficiente - 0,98826 hw altura equivalente para vapor d'água km 1,6779

Para 5º<φ<90º

49


θ ângulo de elevação graus 72,84

GA atenuação do percurso dB 0,06869 Ao atenuação total para ar seco dB 0,0452 Aw atenuação total para vapor d'água dB 0,0232

Atenuação por chuva


ho altitude acima do nível médio dos mares km 4,5 hR altitude da chuva km 4,86

θ ângulo de elevação graus 84,72 hs altitude da estação terrena acima do nível médio dos mares km 0,01 LS comprimento do percurso inclinado abaixo da chuva km 4,8706 LG projeção horizontal de Ls km 0,4482 R0.01 taxa de chuva excedida para 0,01% de um ano médio mm/h 100 KH coeficiente dependente da frequência (polarização horizontal) - 0,01772 KV coeficiente dependente da frequência (polarização vertical) - 0

αH coeficiente dependente da frequência (polarização horizontal) - 1,2140

αV coeficiente dependente da frequência (polarização vertical) - 0 K coeficiente dependente da frequência - 8,3950 310−⋅

α coeficiente dependente da frequência - 1,2921

γR atenuação específica dB/km 3,2227 r0.01 fator de redução horizontal para 0,01% do tempo - 0,9454

ζ coeficiente - °01,85

LR coeficiente km 4,6046

χ coeficiente - °915,31

ν0.01 fator de ajuste vertical para 0,01% do tempo - 6846,0

LE comprimento efetivo do enlace km 3,1523 A0.01 atenuação excedida para 0,01% de um ano médio dB 10,1589

Pior Mês


P porcentagem de tempo de excesso médio anual % 0,0015 Ap atenuação excedida para p% de um ano médio para o pior mês dB 14,2254

Cálculo de Atenuação por Cintilação


T temperatura média na superfície da região da estação terrena - °25

D diâmetro físico da antena da estação terrana m 1,8

A coeficiente – 6,1121

B coeficiente – 17,502

C coeficiente – 240,97

Se pressão de saturação do vapor d'água hPa 6703,31

E pressão de vapor d'água hPa 3363,25

50

wetN "termo úmido" do índice de refratividade – 106,4760

refσ desvio padrão da amplitude do sinal dB 0142,0

Lh altura da camada turbulenta m 1000

L comprimento efetivo do enlace m 1004,2

effD diâmetro efetivo da antena m 1,2728

x argumento (raiz quadrada) – 0,0216

g(x) fator médio da antena – 0,9254

σ desvio padrão do sinal – 0537,0

P porcentagem de tempo – 0,01

)( pa fator de porcentagem de tempo – 7,196

)( pAS atenuação por cintilição para porcentagem p dB 0,3864

Cálculo de Atenuação por Nuvens e Névoa


lK coeficiente de atenuação específico (dB/km)/(g/m³) 0,1

L

quantidade colunar total normalizada de água precipitável na nuvem excedida para p% do ano Kg/m2 1,6

θ ângulo de elevação graus 84,72

CA atenuação por nuvens dB 0,161

51

7.2 Mapa de cobertura Brasil

52

7.3 Recomendação UIT-R P.151 Mapa de temperatura:

53

7.4 Recomendação UIT-R 836 Mapa com densidade de vapor de água ao nível do mar:

54

7.5 Recomendação UIT-R 839 Média anual das altitudes das isotermas a 0◦C , hₒ (em Km) acima do nível do mar

55

7.6 Recomendação UIT-R 837 Taxa de precipitação ,R0,01 (em mm/h), excedida para 0,01 % de uma média anual

56

7.7 Recomendação UIT-R 841 Tabela com valores de β1 e Q1 (Brasil equatorial)

57

7.8 Recomendação UIT-R 840 (figura 5)

58

7.9 Recomendação UIT-R 840 (figura 1)

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