Análisis comparativo de los estándares para plataformas VSAT de banda ancha

Texto completo

(1)ANÁLISIS COMPARATIVO DE LOS ESTÁNDARES PARA PLATAFORMAS VSAT DE BANDA ANCHA. FEDERICO LARA OROZCO. UNIVERSIDAD DE LOS ANDES FACULTAD DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA AREA DE TELECOMUNICACIONES BOGOTÁ 2006 1.

(2) ANÁLISIS COMPARATIVO DE LOS ESTÁNDARES PARA PLATAFORMAS VSAT DE BANDA ANCHA. FEDERICO LARA OROZCO. Trabajo de grado para optar al título de Ingeniero Electrónico. Director JOAQUÍN GABRIEL RESTREPO MEJÍA Ingeniero Electrónico Ph. D.. UNIVERSIDAD DE LOS ANDES FACULTAD DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA AREA DE TELECOMUNICACIONES BOGOTÁ 2006 2.

(3) Índice. Pag 1. INTRODUCCIÓN 7 2. FUNDAMENTOS DE REDES VSAT 8 2.1 CONFIGURACIÓN Y TOPOLOGÍA TÍPICA DE UNA RED 8 2.2 SELECCIÓN DE TOPOLOGÍA 10 2.3 TÉCNICAS DE MODULACIÓN 11 2.4 CODIFICACIÓN CON CORRECCIÓN DE ERRORES 12 2.5 TÉCNICAS DE MITIGACIÓN DE DESVANECIMIENTOS 14 3. COMPARACIÓN DE LA EVOLUCIÓN DE LOS ESTÁNDARES VSAT 18 3.1 APLICACIONES DE DVB-S Y DVB-S2 18 3.1.1 Características de DVB-S Y DVB-S2 19 3.1.2 Diferencias entre DVB-S Y DVB-S2 20 3.2 IPOS 21 3.3 COMPARACIÓN DOCSIS 1.1 Y DOCSIS-S 22 4. COMPARACIÓN ENTRE PLATAFORMAS 25 4.1 COMPARACIÓN ENTRE PLATAFORMAS QUE USAN EL SERVICIO VSAT 26 5. ESTADO DEL ARTE DE LAS VSAT 29 6. APLICACIÓN EN EL CASO RURAL 31 7. CONCLUSIONES 33 BIBLIOGRAFÍA 34. 3.

(4) LISTA DE TABLAS. Pag Tabla 1. Ancho de banda y potencia requerida de acuerdo con la modulación. 12. Tabla 2. Técnicas típicas de FEC y su complejidad funcional. 13. Tabla 3. Comparación entre DVB-S y DVB-S2. 20. Tabla 4. Comparación download y upload IPoS. 22. Tabla 5. Comparación download y upload DOCSIS. 23. Tabla 6. Características de las normas de banda ancha VSAT. 25. Tabla 7. Ventajas y desventajas de las plataformas. 26. 4.

(5) LISTA DE FIGURAS Pag. Figura 1. Topología en estrella.. 9. Figura 2. Topología en malla.. 10. Figura 3. Nivel de protección de las tramas para cielo claro.. 14. Figura 4. Nivel de protección de las tramas para lluvia.. 14. Figura 5. Asignación de las tramas a distintos sectores.. 15. Figura 6. Protección de las tramas CCM.. 15. Figura 7. Protección de las tramas VCM.. 16. Figura 8. Protección de las tramas ACM.. 16. Figura 9. Implementación ACM.. 17. Figura 10. C/N requerido versus eficiencia espectral.. 19. Figura 11. Partición del mercado.. 29. 5.

(6) RESUMEN. Existe gran demanda de servicios de comunicaciones por satélite lo cual ha generado que se produzcan y comercialicen una considerable variedad de micro terminales para este tipo de comunicaciones. La demanda ha generado que los proveedores ofrezcan variados servicios y además se ha producido una discrepancia en el modo de ingreso al satélite. Este documento se basa en el estudio de las plataformas VSAT de acceso al satélite más usadas hasta el momento (DVB-RCS, IPoS y DOCSIS-S), haciendo una comparación en la evolución de cada plataforma, seguido de una comparación entre ellas en su estado actual. El objetivo es determinar el impacto del uso de estas plataformas sobre escenarios específicos para mostrar el estado actual de las VSAT.. 6.

(7) 1. INTRODUCCIÓN. VSAT significa "Very Small Aperture Terminal" (Terminal de Apertura Muy Pequeña). Este término se refiere a cualquier terminal de satélite fijo, de pequeño tamaño (entre 75cm a 2.4metros) usado como terminal remota para proveer comunicaciones entre usuarios. Las redes VSAT están siendo usadas desde la década de los 80, inicialmente en aplicaciones unidireccionales tales como la televisión, posteriormente se introdujo un canal de retorno para el intercambio de información. Con el transcurso de los años, se ha hecho posible el uso de aplicaciones más eficientes y exigentes debido a la evolución de la infraestructura tanto terrestre como satelital y además por la introducción de nuevas técnicas de procesamiento de señales. Uno de los aspectos más importantes que caracteriza a las VSAT es su gran flexibilidad para adaptarse a las exigencias de los entornos, sin embargo, existen una gran cantidad de plataformas y actualizaciones de éstas, por lo que es preciso tener criterios que permitan escoger la plataforma más adecuada dependiendo del escenario en donde se implemente. El objetivo general de esta investigación consiste en la creación de una herramienta que aporte criterios en la selección de una plataforma VSAT, dependiendo del escenario en el que se desea implementar. Para esto se han planteado los siguientes objetivos específicos: •. Describir y comparar la evolución de los estándares VSAT y su estado actual.. •. Realizar una comparación de los estándares VSAT en su estado actual.. •. Analizar el impacto de los estándares en el mercado. Para desarrollar los objetivos planteados, se provee una introducción a las VSAT, en donde se hace referencia a la historia y a la importancia del estudio a realizar. Después se muestra las topologías y técnicas de procesamiento de señales que son usadas en las redes VSAT para que la comunicación sea eficiente al menor costo posible dependiendo de la aplicación en donde se quiera implementar. Seguido se hacen dos tipos de comparaciones: la primera compara la evolución de los estándares (DVB-S/S2, IPoS y DOCSIS-S) de esta forma se pueden ver los cambios y las ventajas que traen los estándares actualizados, la segunda muestra las diferencias y relaciones que existen entre los estándares para poder evidenciar sus falencias y virtudes. A continuación se analizara como incide la relación costos y eficiencia en el mercado al momento de elegir una plataforma. Finalmente se observa el impacto del uso de las distintas plataformas en el escenario rural. 7.

(8) 2. FUNDAMENTOS DE REDES VSAT. Las plataformas VSAT son cada vez más populares debido al uso obligado de los sistemas satelitales para proveer servicios de comunicaciones de banda ancha en sitios aislados. También las VSAT son una opción ideal en diferentes campos de aplicación como se puede apreciar en el capitulo 2.2. A pesar de tener una gran cantidad de aplicaciones, las VSAT implican un alto costo en los terminales, en el Hub y en el segmento satelital, razón por la cual se buscan nuevas topologías y técnicas de procesamiento de señales que hagan la red eficiente al menor costo.. 2.1 CONFIGURACIÓN Y TOPOLOGÍA TÍPICA DE UNA RED. Las topologías existentes son en tipo anillo, estrella y en malla que se adoptan de acuerdo con los requerimientos del flujo de tráfico en la red. La configuración en anillo se compone de un aro cerrado en el que cada nodo está conectado solamente con los dos nodos adyacentes. Normalmente esta topología no se aplica porque en las comunicaciones por satélite se requiere el uso de una estación intermedia. Para el sistema satelital existen dos configuraciones, una en estrella y otra en malla, aunque cabe señalar que en la actualidad se fabrican productos capaces de trabajar en ambas topologías. La configuración en estrella cuenta con un nodo central llamado Hub desde donde se pasa y se irradia toda la información que circula por la red. En el caso satelital la configuración en estrella es la más popular, ya que todas las comunicaciones pasan a través del Hub. El Hub (de 4 a 11 metros) tiene una antena mucho más grande que la VSAT, además éste viene equipado con un transmisor con más potencia que es capaz de recibir todas las portadoras transmitidas por las VSAT y transmitir la información hacia las VSAT. [1] En la topología en estrella la información saliente del HUB a las VSAT, denominado OUTBOUND, es enviada al satélite y éste la retransmite para que cada terminal la reciba. A su vez, las terminales envían información al satélite, llamado INBOUND, que retransmite para que el Hub la reciba y la información llegue a la central, es decir, para 8.

(9) lograr que dos estaciones se comuniquen, es necesario un doble salto en el satélite, ya que el Hub es el que siempre establece la comunicación. [12]. Figura 1 Topología en estrella.. Cuando se habla de red en estrella unidireccional, se refiere a la comunicación desde el HUB hacia las estaciones remotas donde sólo existen outbounds a lo que comúnmente se le llama broadcast satélite service (BSS). Esta comunicación es muy usada en los sistemas de radiodifusión que permiten la emisión de una sola vía de información en modalidad de datos y/o audio como la televisión. En una red estrella bidireccional la comunicación se realiza desde las VSAT con el HUB y viceversa (existen tanto inbounds como outbounds). Una de las mayores ventajas de la configuración en estrella es el uso de terminales menos costosos comparado con otras topologías, se debe al uso de terminales más simples y antenas más pequeñas, ya que en el Hub se encuentra concentrado gran parte de la complejidad del sistema permaneciendo los nodos relativamente simples. En una topología en malla pura cada nodo se enlaza directamente con los demás. En el caso satelital la configuración permite una conexión directa entre dos terminales con un sólo salto del satélite, implicando un retardo de propagación bajo, alrededor de 250ms. Para dicha topología, una de las estaciones realiza las funciones de administración y asignación de canales de transmisión.. 9.

(10) Figura 2. Topología en malla.. El inconveniente que presenta la configuración en malla es la gran complejidad de los terminales ya que para realizar la comunicación es necesario que la potencia en la transmisión y la sensibilidad de los receptores sea mayor con respecto a una configuración en estrella.. 2.2 SELECCIÓN DE TOPOLOGÍA. Dependiendo del tipo de servicio que se requiera, la topología a escoger varía de acuerdo con la importancia en el retardo de la transmisión, capacidad y calidad del enlace y del tipo de contenido que se va a transmitir en la red. [1] El retardo en la transmisión de una red en malla es alrededor de 0.25seg y el de una red en estrella es aproximadamente 0.5seg. El doble salto de la topología en estrella genera inconvenientes tratándose de las transmisiones de voz aunque no representa problemas si se van a transmitir datos y/o videos. Es por esto que la mayoría de veces el usuario prefiere las redes terrestres para las comunicaciones de voz que ofrecen un retardo menor. Cada aplicación tiene una configuración óptima, por ejemplo en broadcasting la información es distribuida a diferentes sitios en una sola vía (solo outbounds), evento en el cual la topología en estrella es la que menos costos requiere. En redes corporativas centralizadas la administración y manejo se realiza normalmente en una central y las ventas se hacen en diferentes puntos, para este caso una topología en estrella de una sola vía es suficiente, a menos que se requiera interactividad en la distribución de información. La configuración recomendada es en estrella de dos vías a pesar de tener mayor costo comparado con la de una sola vía. En las compañías con estructura descentralizada es recomendable una topología en malla de dos vías dado que las estaciones interactúan entre sí. [1]. 10.

(11) 2.3 TÉCNICAS DE MODULACIÓN. La tendencia en el uso de antenas pequeñas, la complejidad en los satélites y la escasez de frecuencias en el espectro, plantean el problema de la utilización efectiva de éste. Una solución al problema consiste en aplicar técnicas de modulación eficaces en cuanto a potencia y ancho de banda. Los parámetros básicos de las señales senoidales son la amplitud fase y frecuencia. Según esto, los sistemas de modulación básicos en comunicaciones digitales son: modulación por desplazamiento de amplitud (ASK), modulación por desplazamiento de frecuencia (FSK) y modulación por desplazamiento de fase (PSK). [11] Los sistemas de modulación digital se clasifican en dos categorías: de envolvente constante y de envolvente no constante. El primero es el más adecuado para las comunicaciones por satélite porque reducen al mínimo los efectos de la amplificación no lineal en los amplificadores de alta potencia. Sin embargo, los sistemas FSK no son apropiados en las comunicaciones por satélite por su baja eficacia en el ancho de banda en comparación con los sistemas PSK. [11] Los sistemas de envolvente no constante como los ASK y los de modulacion de amplitud en cuadratura (QAM), no suelen ser adecuados para aplicaciones por satélite. Sin embargo,“Los sistemas de modulación de envolvente no constante pueden ser atractivos si presentan un espectro compacto con bajo ensanchamiento debido a la amplificación no lineal”.1 Cuando se usa modulación QPSK (Quadrature Phase Shift Keying), la señal se envía en cuatro fases 45, 135, 225, y 315 grados, y el cambio de una fase a otra esta codificado por dos bits. Si se usa modulación 8PSK hay 8 fases codificados por 3 bits, con éste se puede transmitir el doble de datos con el mismo ancho de banda comparado con QPSK o se puede reducir a la mitad el ancho de banda con la misma tasa de datos. Lo mismo aplica para 16APSK (4 bits y 16 fases) y 32APSK (5 bits y 32 fases). La modulación en las transmisiones digitales esta acompañado por tasas de símbolo FEC (forward error correction), que indican cuántos Bytes van a ser usados para la señal y cuántos para corregir errores. Un FEC de 1/2 significa que uno de dos Bytes van a ser usados para corregir errores, mientras que FEC 8/9 significa que ocho Bytes serán usados para la señal y sólo un Byte para corrección de errores. El menor número de corrección de errores significa menor uso del ancho de banda pero implica equipos más sofisticados o antenas más grandes comparadas con las usadas con FEC 1/2. En la tabla 1 se muestran varias modulaciones combinadas con tasas de símbolo FEC, esto afecta directamente al ancho de banda y la potencia necesaria de la transmisión.. 1. UIT, Manual de Comunicaciones por Satélite Tercera Edición, p. 260. 11.

(12) Tabla 1 Ancho de banda y potencia requerida de acuerdo con la modulación. Modulation QPSK QPSK QPSK 8PSK 8PSK 8PSK 16APSK 16APSK 16APSK 32 APSK* 32 APSK* 32 APSK*. FEC 1/2 3/4 8/9 3/5 3/4 8/9 2/3 4/5 8/9 2/3 4/5 8/9. Data Rate in Mbps (36 RS (DVB-S) Mhz TRP, roll off 0,2) Eb/No (dB) 188/204 34.92 2.1 188/204 55.44 3.5 188/204 66.6 4.9 188/204 66.6 4.5 188/204 80.64 5.9 188/204 97.2 7.9 188/204 96.12 6.1 188/204 111.6 7.5 188/204 127.44 8.9 188/204 119.07 9.5 188/204 138.42 10.2 188/204 158.22 11.0. ∆ Rate ∆ Eb/No 100% 0.0 159% 1.4 191% 2.8 191% 2.4 231% 3.8 278% 5.8 275% 4.0 320% 5.4 365% 6.8 341% 7.4 396% 8.1 453% 8.9. Fuente: [4] En la tabla se observa que el uso de modulaciones de bajo nivel con códigos FEC también bajos como QPSK 1/2, tienen una reducida tasa de datos (34.92Mbps) y necesitan poca potencia (2.1dB) para la transmisión. En cambio, si se utilizan modulaciones de alto nivel como 32APSK con FEC 8/9, la tasa de datos (158.22Mbps) es 4.5 veces mayor y la potencia para la transmisión aumenta en 8.9dB con respecto a QPSK con FEC 1/2.. 2.4 CODIFICACIÓN CON CORRECCIÓN DE ERRORES. Uno de los parámetros para medir el desempeño de una red es la tasa de error binaria (BER). Debido al ruido y otros factores presentados en el canal de transmisión, la única manera de proporcionar un valor aceptable de BER es agregando códigos de detección y codificación de errores. En el caso satelital la técnica de corrección de errores sin canal de retorno (FEC, forward error correction) es el más usado. La técnica FEC consiste en la introducción de bits redundantes o también llamados bits de paridad en la señal transmitida permitiendo que el receptor obtenga la señal original sin tener que pedir retransmisión. Según la UIT, Unión Internacional de Telecomunicaciones, las técnicas FEC básicas se dividen en dos categorías: Códigos convolucionales que se subdividen en tres clases: 12.

(13) • Códigos ortogonales de alta relación con decodificación por umbral • Códigos de memoria corta y mediana, con decodificación Viterbi • Códigos de memoria larga con decodificación secuencial Códigos Bloque se subdividen en los siguientes grupos: • • •. Códigos BCH: decodificables mediante codificación algebraica, en donde se incluyen los Reed Solomon Códigos cíclicos Códigos sencillos como los Hamming. Los códigos bloque utilizan un número de símbolos que se designan con el nombre de palabras. Las palabras dependen únicamente del mensaje actual y no del anterior. Los códigos convolucionales son aquéllos cuyas palabras de longitud constante dependen del mensaje actual y de un número determinado de éstos. Los códigos de convolución son aquéllos en los que las palabras-código (normalmente de longitud constante) dependen del mensaje actual y de un número determinado de los anteriores. Los turbocodigos son muy atractivos en las comunicaciones por satélite. Se construyen por medio de la concatenación en paralelo de códigos convolucionales cortos. En la siguiente tabla se observa las técnicas típicas FEC usadas en los sistemas satelitales. Tabla 2 Técnicas típicas de FEC y su complejidad funcional Código Código convolucionales Código convolucionales Código convolucionales Código convolucionales Código concatenado (convolucional y rs) Código concatenado (bloque corto y rs) Códigos lineales de bloque corto Códigos bloque (bch y rs) Bch yldpc. Técnica de decodificación Decodificación por umbral Decodificación viterbi (decisión flexible) Decodificación viterbi (decisión firme) Decodificación secuencial (decisión firme) Decodificación secuencial (decisión flexible) Viterbi interno y Algebraico externo Decisión flexible. Velocidad binaria Muy alta Alta. Complejidad Baja Alta. Alta. Baja. Mediana. Baja. Alta. Mediana. Decodificación algebraica (decisión flexible) Decodificación algebraica. Mediana. Alta. Mediana. Alta. Alta. Mediana. Muy alta. Baja. Tabla tomada de [11]. 13.

(14) Desarrollando la tabla 2, la complejidad del sistema es evaluada por el número de cálculos que se necesitan para el algoritmo de decodificación, como también se tiene en cuenta el costo del desarrollo.. 2.5 TÉCNICAS DE MITIGACIÓN DE DESVANECIMIENTOS Debido a la aparición de nuevos esquemas de modulación y de protección de errores más eficaces, los nuevos estándares han hecho posible variarlos de acuerdo con la aplicación. Existen tres tipos de métodos para disminuir los efectos del desvanecimiento, el más antiguo es un esquema de modulación y codificación constante en el tiempo CCM pero últimamente se han utilizado dos nuevos, técnicas de operación variable (VCM) y adaptativa (ACM). En los servicios BSS el canal satelital es compartido por diferentes aplicaciones que funcionan simultáneamente, por tal razón las tramas se encuentran dirigidas a diversos lugares. Las figuras 3 y 4 muestran cómo es el modo de protección en condiciones de cielo claro (Mkcc) y en condiciones de lluvia (MkLl) de cada trama, ya que cada una se encuentra dirigido a un lugar distinto, tal como se aprecia en la figura 5.. Figura 3 Nivel de protección de las tramas para cielo claro.. Figura 4 Nivel de protección de las tramas para lluvia 14.

(15) Figura 5 Asignación de las tramas a distintos sectores Basado en: www.newtec.be. En primer lugar, la modulación y codificación constante (CCM) indica una protección de errores constante en el tiempo, es decir, el enlace se optimiza para el peor de los casos tales como un deficiente servicio, minuto o mala ubicación. Cuando se usa CCM se escoge el peor escenario de MkLl para que éste se convierta en el nivel de protección del tren de tramas, esto garantiza que en la mayoría de los casos haya continuidad del servicio en todos los lugares. La desventaja del uso de este modo de protección se presenta en sitios poco lluviosos, porque la red se encontraría sobredimensionada en condiciones de cielo claro.. Figura6 Protección de las tramas CCM. En la figura 6 se observa que el tren de tramas siempre va a tener el mismo nivel de protección (Mk) sin importar el servicio ni la condición del enlace. En segundo lugar, la modulación y codificación variable (VCM) logra implementar diferentes niveles de protección dependiendo del lugar a donde se dirija la trama.. 15.

(16) El esquema VCM permite cambiar la modulación y codificación entre tramas, una vez la configuración es cambiada se vuelve fija. Es decir, cada trama tiene asignado un MkLl de tal forma que cada estación VSAT consigue un propio nivel de protección de acuerdo con su peor caso como se puede apreciar en la figura 7. La desventaja de usar este esquema es que existe un sobredimensionamiento en el tiempo, es decir, si llueve o no llueve las tramas siguen con un mismo nivel de protección.. Figura 7 Protección de las tramas VCM. En tercer lugar, cuando se combina la funcionalidad de VCM con un canal de retorno se puede lograr una modulación y codificación adaptativa (ACM). Específicamente ACM permite que cada estación receptora controle la protección del tráfico, esquema FEC y modulación trama a trama, que se dirige a ella de acuerdo con las condiciones de propagación del canal (lluvia, cielo claro, ubicación etc.). El retorno se logra por medio de un canal que puede ser vía satélite (RCS) o vía terrestre (RTC) haciendo que cada usuario pueda operar con relaciones C/N muy bajas y maximizar la velocidad, lo cual se traduce en ahorros económicos y en una mejor utilización de los recursos del satélite. [13]. Figura 8 Protección de las tramas ACM. En la figura 8 las condiciones de propagación cambian de cielo claro a lluvia, siendo el primero el valor óptimo para el que se diseña el enlace. Este cambio genera que el nivel de protección de cada trama pase de un modo de protección Mkcc a uno MkLl (nivel de protección mayor) que aumenta hasta alcanzar niveles que garanticen calidad y continuidad del servicio para la estación remota. 16.

(17) Figura 9. Implementación ACM Fuente: www.newtec.be. En la figura 9 se observa como el Hub ofrece diferentes niveles de protección dependiendo del tipo de servicio y calidad del enlace a cada estación remota.. 17.

(18) 3. COMPARACIÓN DE LA EVOLUCIÓN DE LOS ESTÁNDARES VSAT. En este capítulo se compara la evolución de las normas VSAT de banda ancha. Básicamente existen tres normas, la primera, DVB-RCS respaldada por el grupo Satlabs y una gran cantidad de proveedores. La segunda es IPoS, respaldada por Hugues y por último, DOCSIS-S, respaldada por Viasat. DVB-RCS es un estándar abierto, lo que permite que los usuarios compren terminales de cualquier proveedor, siempre que cumplan con la norma DVB-RCS. Por su parte, DOCSISS es una plataforma propietaria, por lo que poco se conoce su implementación.. 3.1 APLICACIONES DE DVB-S Y DVB-S2. Una gran cantidad de los enlaces directos (outbound) de las VSAT se realiza sobre la norma del canal de difusión de video digital para satélite DVB-S, definido en ETSI EN 300.421 [2]. El estándar DVB-S evolucionó al DVB–S2 explicado en EN302 307 [3]. El estándar contiene mejoras a nivel de eficiencia, incremento de rango de aplicaciones, menores costos, corrección de errores, entre otros. DVB-S2 ha sido diseñado para diferentes aplicaciones por satélite tales como: -Servicios Broadcast (BS) de televisión y alta definición HDTV. Este tipo de servicio es cubierto por DVB-S mediante el esquema CCM, sin embargo DVB-S2 aporta mayor flexibilidad usando el modo VCM. Una aplicación típica es enviar televisión de definición estándar muy robusta, altamente protegida, junto con televisión de alta definición HDTV menos protegida. -Servicios interactivos tales como acceso a Internet, VoIP, teleconferencia entre otros. DVB-S2 es muy eficiente para aplicaciones punto a punto o aplicaciones interactivas porque cada receptor puede controlar la protección del tráfico que se dirige a ella, sea ACM o CCM, esto es útil en condiciones de cielo claro donde se esta ganando entre 4 a 8 dB de potencia, decibeles que son malgastados en DVB-S ya que este se ajusta al peor caso usando CCM.. 18.

(19) -Contribución a la T.V. digital y recolección de noticias (DTVC/DSNG).Consiste en aplicaciones de T.V. punto a punto o punto multipunto el que no se encuentra dispuesto para la recepción del público en general. Para este caso DVB-S2 provee VCM o ACM. [2] 3.1.1 Características de DVB-S Y DVB-S2 De acuerdo con la tabla 1, DVB-S plantea un tipo de modulación QPSK y DVB-S2 propone las cuatro siguientes: QPSK (2 bits/Hz), 8PSK (3 bits/Hz),16APSK (4 bits /Hz), 32APSK (5 bits/Hz). QPSK Y 8PSK se utilizan en aplicaciones broadcast a través de canales no lineales cercanos a saturación. De otro lado, 16APSK y 32APSK se encuentran planeados para aplicaciones profesionales que requieren canales semilineales, aunque también pueden ser usados en aplicaciones broadcasting. A pesar de que la modulación 32APSK ha sido desarrollada los sistemas de ésta no se han implementado. Con respecto de la corrección de errores denominada FEC (Forward Error Correction), DVB-S2 esta basado en la concatenación de BCH (Bose-Chaudhuri-Hocquenghem) con codificación interna LDPC (Low Density Parity Check – Chequeo de baja densidad de paridad) que ayudan a incrementar la capacidad de datos por trabajar muy cerca al límite de Shannon. Como se puede ver en la siguiente figura las modulaciones de DVB-S2 trabajan muy cerca al límite de Shannon.. Figura 10. C/N requerido versus eficiencia espectral Fuente: http://www.etsi.org. 19.

(20) La gráfica muestra prestaciones que oscilan entre 0.7dB y 1.2dB del límite de Shannon, por debajo del cual no puede existir comunicación sin errores. Estas prestaciones se originan principalmente en el código de corrección de errores LDPC y BCH cuya longitud es de 64800 para una trama normal y 16200 bits para tramas cortas. Las tramas largas son la mejor solución para aplicaciones cuyo retardo no es un factor importante como en broadcasting, mientras que en aplicaciones interactivas las tramas cortas son más eficientes porque se tiene que tener respuesta inmediata. En comparación con lo anterior, DVB-S usa FEC interno Convolucional y externo Reed Solomon (1600 bits) mostrando prestaciones alrededor de 3dB del límite de Shannon. Sin mostrar malos resultados es evidente la eficiencia del uso de DVB-S2, probablemente no se necesitará diseñar otro sistema de corrección de errores en mucho tiempo.. Tabla 3 Comparación entre DVB-S y DVB-S2. Tasa máxima de transmisión Modulación. Formatos de frame FEC Forward Error Correction Formato de transmisión (outroute) Tasas de código Roll off. DVB-S 45Mbps QPSK 8PSK y 16QAM (news gathering) MPEG-TS Externo Reed Solomon, interno convolucional. CCM. DVB-S2 100Mbps QPSK,8PSK,16APSK,32APSK. 1/2, 2/3, 33/4 ,5/6 y 7/8. 1/4, 1/3, 2/5, 1/2, 3/5, 2/3, 3/4, 4/5, 5/6, 8/9 y 9/10 0.20,0.25,0.35. 0.35. MPEG-TS externo BCH,interno LDPC CCM , VCM , ACM. 3.1.2 Diferencias entre DVB-S y DVB-S2 La razón principal de tener este nuevo estándar es mejorar el rendimiento de la transmisión manteniendo la complejidad del receptor razonable. Para este caso, DVB-S2 es capaz de transmitir tasas mucho más altas usando el mismo ancho de banda, esto es debido a la gran variedad de modulaciones y al código de protección de errores adoptado, LDPC (low density parity check), que ofrece una distancia mínima del límite de Shannon. Mirándolo desde otra perspectiva, se necesita menos ancho de banda para cumplir los mismos requerimientos de los usuarios, esto conlleva a una disminución significativa en costos ya que puede haber mayor cantidad de usuarios por transpondedor, esto es, utilizando el mismo ancho de banda, o también puede conducir a pagar menos por el segmento satelital, utilizando menor ancho de banda con la misma cantidad de usuarios. Tomando dos casos extremos de la tabla 2, donde se compara la modulación QPSK con FEC 1/2 (usado en DVB-S) y modulación 32APSK con FEC 8/9 (usado en DVB-S2) se observa que la tasa de transmisión en un canal de 36Mhz y utilizando un roll off de 0.2 20.

(21) aumenta en 453%. Lo anterior implica que con el mismo número de usuarios se utiliza en menor grado el ancho de banda del satélite, consiguiendo menores costos del segmento satelital. En el caso de existir una mayor cantidad de usuarios es más barato para éste. El otro punto a analizar es la energía del bit, Eb/No, que cuando es usada con modulación 32APSK y FEC 8/9 presenta una variación superior de 8.9dB con respecto al uso de modulación QPSK y FEC 1/2. Es necesario mejorar la PIRE (potencia isótropa radiada equivalente) haciendo aumentar el tamaño de las antenas y/o incrementar la potencia en la transmisión. Es decir, si se utilizan niveles de modulación y codificación más grandes con una tasa constante de datos, se consigue un menor uso del ancho de banda, pero si aumenta dicha tasa es necesario aumentar la energía del bit. Económicamente el aumento de modulación y/o codificación implica terminales más complejos que los usados en DVB-S. Para lo anterior es preciso que el IDU (indoor unit) sea más complejo y que el ODU (outdoor unit) resulte más costoso por el incremento en el tamaño de las antenas. Normalmente una reducción de los costos operativos originado por el menor consumo de ancho de banda resulta mejor desde el punto de vista económico comparado con el costo de los terminales en el largo plazo ya que éste se puede recuperar rápidamente. Igualmente se necesita una demanda que justifique el cambio a nuevos equipos reemplazando los viejos usados en DVB-S. La razón principal del cambio se centraría en los escenarios de contribución y distribución como la televisión de alta definición (HDTV). Pero actualmente existe una gran cantidad de receptores DVB-S por lo que DVB-S2 necesita compatibilidad con su antecesor, los receptores antiguos deben continuar recibiendo la misma capacidad que antes y los nuevos una capacidad adicional y mayor cantidad de servicios. En el momento en que toda la población de receptores migre a DVBS2 se podrá explotar toda la capacidad ya que la señal de recepción no tendrá que repartirse para dos plataformas.. 3.2 IPOS. La norma IP over Satélite, IPoS, se encuentra publicada en TIA1008 [5]. Se encuentra dirigida a consumidores residenciales y a pequeñas oficinas (SOHO) que requieren acceso de banda ancha incluyendo los servicios tradicionales como IP, transferencia de archivos, entre otros, basados en (TCP/IP), también ofrece servicios multicast tales como audio y video. La norma TIA-1008 fue publicada en el año 2003 y su actualización TIA-1008-A [6] fue en el año 2005. Dicha actualización incluye mayores velocidades para el upload (inroutes) y adiciona compatibilidad con DVB-S2 logrando mejoras en la velocidad del download (outroute). 21.

(22) IPOS en el download se basa en la norma DVB-S y su actualización se centra en DVB-S2 como se observa en la siguiente tabla, las principales diferencias en la norma se encuentran en el upload.. Tabla 4 Comparación download y upload IPoS. Tasa de transmisión. Modulación. Formatos de frame Métodos de codificación. Valores de FEC. Formato de transmisión. TIA-1008 Download: hasta 45Mbps Upload: 64,128,256 Kbps Download: QPSK 8PSK y 16QAM (news gathering) Upload: QPSK Download: MPEG-TS Upload: MF-TDMA Download: externo Reed Solomon, interno conv. Upload: Turbo Download:1/2,2/3,3/4,5/6,7/8 Upload:1/2 Download: CCM Upload: CCM. TIA-1008-A Download: hasta 100Mbps Upload: 256,512,1024,2048 kbps Download: QPSK, 8PSK, 16APSK Upload: QPSK Download: MPEG-TS Upload: MF-TDMA Download: externo BCH,interno LDPC Upload: Turbo, BCH Download: 1/4, 1/3, 2/5, 1/2, 3/5, 2/3, 4/5, 5/6, 8/9, 9/10 Upload: 1/2 Download: VCM, CCM, ACM Upload: CCM. Para la transmisión de datos desde la terminal al Hub (inroute), el estándar habla de dos tipos de terminales. Por un lado se encuentra el terminal tipo A que hace referencia a la especificación TIA-1008, y por otro el terminal tipo B que señala la norma TIA-1008-A. Para el inroute la terminal clase A utiliza modulación QPSK con tasas de transmisión de 64,128 o 256 Kbps usando codificación turbo FEC. Para la Terminal clase B la transmisión del upload tiene tasas de 256, 512, 1024, 2048 Kbps usando modulación QPSK y códigos turbo y BCH para la detección de errores. Hughes a principios de 2006 dio a conocer su nueva plataforma HX la cual satisface todos lo requerimientos de la norma TIA1008-A, la diferencia se encuentra en el aumento de la velocidad de subida, hasta 3.2Mbps utilizando modulación QPSK y tasas de código 1/2, 2/3, 4/5. 3.3 COMPARACIÓN DOCSIS 1.1 Y DOCSIS-S. La versión inicial de DOCSIS (data over cable service interface specification) [7] permite la transferencia bidireccional de tráfico IP entre el proveedor del servicio y el cliente en una red por cable coaxial o HFC. 22.

(23) La primera versión DOCSIS 1.0 salió al mercado en 1997 y sólo soportaba el mejor esfuerzo en la entrega de información, la segunda versión, en 1999 donde se agregaron QoS, mejoramiento de IP multicast y seguridad. DOCSIS-S [8], creada por la compañia ViaSat, es una implementación propietaria para satélite que se deriva del estándar DOCSIS1.1. Dicha derivación permite que, Surfbeam, sistema de la compañía ViaSat, aproveche los mismos chips que se usan para el cablemodem terrestre, los cuales son varios millones producidos para la terminal remota IDU. Además Surfbeam aprovecha aplicaciones de soporte operacional (OSS) desarrollados para apoyar millones de suscriptores de las redes de cable modem.. Tabla 5 Comparación download y upload DOCSIS Tasa de transmisión. Modulación. Formatos de frame. Métodos de codificación. DOCSIS-T (1.1) Upload: 30kbps10,24Mbps Download: 30-43 Mbps. DOCSIS-T (2.0) Upload: 320kbps30,72 Mbps Download: 30-43Mbps. DOCSIS-S Upload: 150 - 2406 kbps Download: 5-50 (108) Mbps. Upload: QPSK, 16QAM Download: 64QAM, 256QAM. Upload: QPSK, 8QAM, 16QAM, 32QAM, 64QAM, (128QAM) Download: 64QAM, 256QAM Upload: A-TDMA y S-CDMA Download: TDMA y S-CDMA Upload: RS Download: RS, trellis. Upload: QPSK Download: 8PSK, QPSK. Upload: TDMA Download: TDMA. Upload: RS Download: RS, trellis. Valores de FEC. Upload: MF-TDMA Download: MPEG-TS. Upload: Turbo, (RS) Download: turbo Upload: 1/2, (3/4) Download: 2/3,. (3/4), 5/6, (7/9) con 8PSK. 1/2, (5/8), (3/4), (7/8) con QPSK. Formato de transmisión. Upload: CCM Download: CCM. Upload: CCM Download: CCM. Upload: ACM Download: ACM. Una de las diferencias más importantes entre el satélite y la versión terrestre de DOCSIS es el ancho del canal donde la versión terrestre utiliza un ancho de canal de 6Mhz y el canal satelital normalmente utiliza 36Mhz. Otra diferencia es el incremento en el retardo de propagación entre la terminal remota y el Hub (gateway), este aumento se debe a que los retardos son mucho mayores en el satélite con respecto del uso terrestre. Extensos periodos en el “handshaking” entre el terminal y el 23.

(24) Hub son muy útiles en redes terrestres, pero se vuelven poco eficientes en las satelitales porque los tiempos de respuesta son largos. Por ejemplo en el caso terrestre, existe una negociación de la capacidad del canal entre la terminal y el Hub hasta la indicación de “fin” por parte de la terminal remota. En aplicaciones satelitales lo anterior genera, un sobreuso del canal debido a retardos por propagación y altos costos que se pagan si se usa ineficientemente el canal. Para el sistema Surfbeam se resolvió el problema asignándole automáticamente capacidad a cada terminal de acuerdo con el consumo que se haya hecho anteriormente. De acuerdo con la tabla 5 DOCSIS-S para el outbound utiliza modulación QPSK Y 8PSK, ACM, codificación turbo y Reed Solomon y para el inbound modulación QPSK con codificación Turbo y, de manera opcional, Reed Salomón. Para el download, DOCSIS-T utiliza codificación Trellis y RS con modulación de 64QAM 256QAM con tasas de download de 30-43Mbps. En la capa MAC, DOCSIS para satélite cumple con la mayoría del estándar DOCSIS 1.1, excepto con las extensiones que son propietarias. La implementación de la IDU (indoor unit) en su mayoría utiliza DOCSIS y chips DTH. DOCSIS-S utiliza ACM tanto para el inbound como para el outbound. En DOCSIS-T no es necesario usar modulación y codificación adaptativa ya que los canales terrestres no sufren desvanecimientos de la señal derivadas de situaciones climáticas, por lo tanto se puede ajustar el canal siempre con las mayores tasas posibles.. 24.

(25) 4. COMPARACIÓN ENTRE PLATAFORMAS Tabla 6 Características de las normas de banda ancha VSAT DOCSIS. DVB-RCS. HUB Outbound Data Rates DVB-S:up to 45/68 (Mbps) DVB-S2 :+100. IPoS. up to 90. DVB-S: up to 45 DVB-S2:+100. Modulation. QPK, 8PSK. DVB-S:QPSK DVB-S2: QPSK, 8PSK, 16APSK. Forward Correction, FEC. DVB-S:QPSK DVB-S2: QPSK, 8PSK, 16APSK, 32APSK Error DVB-S: 1/2, 2/3, 3/4. 8PSK: 2/3,(3/4),5/6,(7/9) DVB-S: 1/2, 2/3, 3/4. DVB-S2:1/4, 1/3, 2/5,1/2, 3/5, QPSK: 1/2,(5/8),(3/4),(7/8) DVB-S2:1/4, 1/3, 2/5,1/2, 3/5, 2/3, 3/4, 2/3, 3/4, 4/5, 5/6, 8/9, 9/10 Turbo Option 4/5, 5/6, 8/9, 9/10. Uplink Power Control, yes UPC. Yes. yes. Coding and Modulation. DVB-S :CCM DVB-S2: CCM,VCM, ACM. ACM. DVB-S :CCM DVB-S2: CCM,VCM, ACM. Hub Canceller. NO. Posible. NO. 0,9 to 1,2. 0,6 to 1,0 (Ka); 1 to 1,8 (Ku). 1 to 1,8 (Ku). High Power 1 to 2 Amplificator HPA. 1 to 2. 1 to 2. Inbound Data Rates. Type A: 64,128,256 Type B: 256,512,1024,2048. 320, 640, 1280. DVB-S:128, 256, 512, 1024, 2048. Modulation. QPSK. QPSK. QPSK. FEC. 1/2, 2/3, 3/4 ; Turbo. 1/2, 2/3, ¾; Turbo. 1/2, 2/3, 3/4; Turbo Option. Framing (Outbound/Inbound). DVB-S/MF-TDMA DVB-S2/MF-TDMA. DVB-S/MF-TDMA. DVB-S/MF-TDMA DVB-S2/MF-TDMA. REMOTES Antennas. UPC. yes. Yes. yes. ACM. Not yet. Not yet. Not yet. Inbounds/Outbound. Not limited. 8. Not limited. PC address. Not limited. up to 16. Not limited. 3 Mbps / 1 Mbps. 8 Mbps/ 2 Mbps. <5K, up to 50K in deployment. < 20K. WildBlue. Satlynx, Aramiska,Gilat. Maximal (Down/Up). Speeds 8 Mbps /2 Mbps. COMMERCIAL OFFER Estimated existing > 300 K Terminals Main Services Providers. Direcway. Download, Kbps. 384 to 2.048. 512 to 1.536. 128 to 3.072. Upload, Kbps. 32 to 128. 128. 128 to 512. Contention ratio Fair Access FAP TYPICAL (US$). 4 to 10 Policies, No. 4 to 10. 4 to 10. Yes. Possible. COST. Monthly fees (minimal). 100. 50. 150. Terminal. 1.000-1500. 300 to 800. 1.500-2000. Installation 150 to 500 Minimal commitment 12 (months). 180 to 500 12. 250 to 500 12 to 24. Basado en [9] 25.

(26) 4.1 COMPARACIÓN ENTRE PLATAFORMAS QUE USAN EL SERVICIO VSAT. La mayoría de problemas de compatibilidad entre empresas que prestan el servicio VSAT se encuentran en el canal de retorno, debido a que los lenguajes utilizados en el proceso de handshaking y gestión son diferentes dependiendo de la norma adoptada por los proveedores. La transmisión hacia el usuario en su mayoría es DBV-S/S2 porque existe un mercado masivo de recepción de televisión haciéndolo muy barato. Las plataformas IPoS y DVB-RCS en el outbound son completamente compatibles con la norma DVB-S/S2. DVB-S usa sólo modulación QPSK debido a la limitación para encontrar costos reducidos [9]. En ocasiones la norma utiliza modulación 8PSK y 16QAM restringiéndolo a emisiones ocasiónales y cortas de sonido y/o video (news gathering). Por su parte, la norma DVB-S2 tiene modulaciones de niveles superiores, y como se analizó anteriormente esto implica mayor costo para el terminal del usuario. El sistema SurfBeam (DOCSIS-S) de Viasat funciona con modulación 8PSK y QPSK, solo modulaciones de envolvente constante, esto se debe a que las modulaciones de alto nivel implican la no linealidad en el satélite por lo que el sistema DVB-S2 es el único funcionando para aplicaciones de alto nivel. Con respecto a los códigos FEC, DVB-S y DOCSIS-S para el outbound utilizan la combinación de código Convolucional con Reed Solomon. Este método de codificación concatenada es muy eficaz ya que introduce una mejora considerable en la calidad de servicio sin aumentar en gran proporción el ancho de banda. [11] DVB-S2 utiliza el código BCH (Bose-Chauduri-Hocquenghem) concatenado con el código LDPC (low density parity check). Este último, se puede ver en la tabla 2, es el que ofrece mayores velocidades de decodificación y menor complejidad del sistema. Por lo que se cree que no se necesitará implementar ningún otro sistema de decodificación en un futuro, ya que ha sido el primer código que ha permitido tasas de transmisión muy cercanas al límite de Shannon. Este código fue descubierto en 1963 y sólo hasta este momento fue posible su implementación. Comparando los códigos turbo con el uso de códigos LDCP, el primero se encuentra alrededor de 3dB del límite de Shannon el cual ofrece un buen desempeño en el momento, el segundo se encuentra alrededor de 1dB del límite de Shannon lo cual lo hace mucho mas eficiente. La gran ventaja de usar LDPC es la menor complejidad del decodificador con relación a los usados para los códigos turbo en donde la decodificación es un poco mas lenta. Con respecto al inbound todas las plataformas utilizan modulación QPSK y codificación turbo, la diferencia radica en las tasas de código. DVB-RCS usa tasas de código (1/3,2/5,1/2,2/3,3/4,4/5,6/7). De otro lado, IPoS emplea FEC 1/2 para sus dos versiones (TIA-1008 y TIA-1008A) y DOCSIS-S 1/2 y 3/4. 26.

(27) Haciendo un análisis se puede observar que DOCSIS-S tiene una pequeña ventaja en el inbound ya que utiliza el modo ACM a pesar de sus pocas tasas de código, mientras que DVB-RCS emplea el modo CCM con una gran cantidad de tasas de código lo que permite ajustar el enlace de retorno lo mejor posible, y por último IPoS ofrece sólo una tasa de código que lo hace el menos eficiente de las 3 plataformas. Con respecto del outbound, DOCSIS-S utiliza esquemas de modulación muy limitados lo cual hace que en condiciones de desvanecimiento de la señal sea mucho más eficiente DVB-S2 a pesar de que los dos usen ACM. Refiriéndose a la velocidad de bajada, DVB-S ofrece velocidades hasta de 45 Mbps, DVBS2 mayores a 100Mbps mientras que DOCSIS-S brinda hasta 90Mbps. Por lo tanto DVBS2 tiene las velocidades de bajada mayores. En cuanto al retorno, IPoS en su primera versión tenía las velocidades más bajas, y la actualización, maneja velocidades hasta de 2Mbps muy cercanas a DVB-RCS y a DOCSIS-S. En cuanto a costos de implementación, la plataforma DOCSIS-S tiene los más bajos para la IDU, ya que los chips usados para la CPE (Equipos de Premisa del Cliente) existen en grandes volúmenes en el sistema cable modem convencional. DVB-RCS tiene los terminales más costosos, con un seguro incremento en el futuro por la implementación de DVB-S2 en donde se necesitan nuevos chipsets para los decodificadores y nuevos STBs (set top boxes). La estimación del costo de los nuevos chipsets con respecto a los usados en DVB-S es tres veces mayor, aunque lógicamente se verán reducidos en economías a escala, lo mismo pasa para IPoS donde la IDU debe ser cambiada para ajustarse a la norma DVB-S2 y a la nueva implementación del upload. IPoS y DVB-RCS usando DVB-S2, definen así mismo servicios BC-BS (Backwards Compatible Broadcast Services) los cuales le añaden compatibilidad con decodificadores DVB-S, es decir, mediante modulaciones jerárquicas un decodificador DVB-S puede decodificar parte de la señal DVB-S2, esto es de gran importancia considerando que existe una gran base de equipos instalados con DVB-S y que el cambio a la nueva plataforma va a tomar un largo tiempo.. 27.

(28) Tabla 7 Ventajas y desventajas de las plataformas DOCSIS-S -Los mas bajos costos para la IDU. IPoS -Modulaciones de alto nivel. DVB-RCS -Modulaciones de alto nivel. Comerciales. -Beneficiado de los adelantos en cable modems.. -Estándar libre -Tiene la mayor cantidad de terminales. -Estándar libre y abierto -Existe gran soporte -gran numero de terminales existentes de DVB-S. Técnicas. -Modulaciones de bajo nivel -Fija un número máximo de portadoras “Inbound” por cada portadora “Outbound”.. Numero limitado de inbounds por outbound. Comerciales. -Sistema propietario de un único vendedor.. -Debido a su gran cantidad de terminales posiblemente le tomara mas tiempo actualizarse.. Técnicas. Ventajas. Desventajas Tiene los mayores costos de implementación. 28.

(29) 5. ESTADO DEL ARTE DE LAS VSAT. Según COMSYS existen 970.721 terminales enviados y 649.790 en servicio para finales del 2004, de los cuales existen 280 proveedores usando cerca de 40 productos diferentes que permiten el acceso a Internet por satélite. Principalmente el mercado de VSAT banda ancha comprende las siguientes empresas: Hughes Network Systems (con sus sistemas DIRECWAY 7000 & 7700), Gilat Satellite Networks (con los productos Skyedge y HX), ViaSat (con los sistemas Linkstar y Surfbeam), iDirect (con Infiniti) y varios proveedores como EMS Satnet, Nera, Newtec, Pentamedia y Alcatel Alenia que son basados en el estándar DVB-RCS. La siguiente figura muestra cómo se encuentra repartido el mercado para diciembre 2004.. Figura 11 Partición del mercado Fuente www.comsys.co.uk. Se aprecia que Hughes es el líder con la mayor cantidad de terminales despachados, seguido por Gilat y Viasat. Tanto Sistemas como Idirect y DVB-RCS no tienen gran presencia en el mercado. Todas las empresas han mejorado sus sistemas en cuanto a funcionalidad, mayores capacidades de transmisión, conservando el ancho de banda con nuevas formas de 29.

(30) modulación y codificación. Las mejoras mencionadas, en vez de ser un diferenciador para escoger una plataforma ahora son un requerimiento que les permite mantenerse en el mercado. La tendencia que se esperaba era que los precios bajaran pero esto no ha sido así, en cambio los precios se mantienen constantes ofreciendo mayor cantidad de funcionalidades. Según la gráfica cerca del 80% del mercado esta ocupado por Hugues y Gilat, esto se debe a sus estrategias de mercado, innovación en productos, respaldo en sus aplicaciones, entre otros. Debido a la gran cantidad de terminales y equipos que producen, se deduce que el costo de fabricación es menor que el de sus competidores, es por eso que pueden ofrecer mejores precios con sus productos. Viasat comprende el 6.7% del mercado, es decir, 65.043 terminales. De acuerdo con una noticia publicada en su página en febrero del 2006, Viasat ya despachó su terminal Surfbeam número 100.000. Lo anterior significa que ha tenido un crecimiento aproximado de 53% en el último año. Esto confirma su tendencia creciente en el mercado debido a su oferta de terminales más baratos y al gran respaldo que tiene por parte de DOCSIS en materia de investigación y adelantos. Por su parte, los proveedores de DVB-RCS no tienen gran posición en el mercado como tampoco se aprecia una tendencia creciente. Un cliente esta interesado en un standard por dos razones, por lo bajos precios en las terminales y además por la interoperabilidad de éstas. Desafortunadamente ninguno de estos factores es verdad en DVB-RCS porque los terminales son de 30% a 50% más costosos que los sistemas propietarios y la interoperabilidad no ha sido totalmente certificada por el programa SatLabs. Otra razón fundamental es su falta de penetración en el mercado de Estados Unidos donde se concentran cerca del 52% de los terminales para finales del 2004 [14]. A pesar de que la interoperabilidad no há sido completamentamente certificada, comerciantes como NERA, EMS y Newtec han demostrado cierto grado de compatibilidad entre sus sistemas.. 30.

(31) 6. APLICACIÓN EN EL CASO RURAL. Como se ha visto, los escenarios para la implementación de las VSAT son variados pudiendo ser redes que prestan servicios en una sola o de dos vías. -Para servicios de una sola vía se encuentran: • • • •. Distribución de T.V de video y audio (broadcasting) Educación a distancia Distribución de documentos Distribución de noticias. Los servicios de dos vías, normalmente son redes que presentan interacción de datos, por lo que normalmente la terminal del usuario va a ser un computador o un teléfono [1]. -Para servicios de dos vías se encuentran: • • • • • • •. Video teleconferencia Comunicaciones por voz Telemedicina Transacciones bancarias Sistemas de reservación Servicios de recolección de noticias (SNG) Servicios de banda ancha. Estos servicios son implementados en diversos campos, tales como: Zonas rurales: La implementación de VSAT para esta aplicación es muy útil donde las líneas terrestres son de difícil acceso. Hay que tener en cuenta que en los entornos rurales los grupos de población son diferentes en cuanto a concentración, desarrollo social y económico. El problema radica en cuál plataforma ofrece el mejor servicio de acuerdo con las necesidades, eventos en los cuales se busca la plataforma menos costosa, que permita llegar al objetivo rural y además la posibilidad de interacción con otras tecnologías. Para poblaciones rurales dispersas una posible solución es que la estación VSAT esté conectada a un grupo de líneas telefónicas o a un centro que ofrezca servicios de fax, voz y 31.

(32) datos, lo cual resultaría la alternativa más económica, otra más costosa es que cada usuario esté conectado con una VSAT independiente. Para el caso de la población rural agrupada la estación VSAT puede ser conectada al centro de conmutación local o a una red WIFI/WIMAX aunque debido a la mayor cantidad de tráfico se incrementan los costos de la VSAT. Normalmente para este tipo de redes se manejan aplicaciones tanto de voz y datos como también otras que requieren alta calidad y ocupación de ancho de banda tales como teleconferencia y telemedicina. En este evento la modulación 16APSK de IPoS y DVB-RCS es la mejor alternativa ya que resulta en una menor ocupación de ancho de banda con respecto a DOCSIS-S el cual usa 8PSK, por otro lado DVB-RCS tiene la capacidad de integrar un número mayor de terminales de usuario, reduciendo el costo inicial per cápita [9]. Para los operadores de VSAT el gran compromiso es la reducción de costos operacionales OPEX tales como el ancho de banda, por otro lado el costo de la infraestructura CAPEX aumenta debido a terminales más complejos y antenas más grandes.. 32.

(33) 7. CONCLUSIONES. La introducción de nuevas técnicas de modulación, codificación y procesamiento digital de señales, ha provocado una evolución desde el punto de vista de la cantidad y la calidad de los servicios. Dicha evolución ha sido influenciada por el uso del estándar DVB-S/S2, el cual se encuentra con una gran versatilidad, flexibilidad y cobertura en distintas aplicaciones. Particularmente el uso de DVB-S2 con ACM se está extendiendo entre los proveedores del servicio de banda ancha por satélite debido al mejoramiento del rendimiento de la transmisión, una mayor cantidad de aplicaciones, menores costos del segmento satelital. De esta manera se provee una mejor utilización de la potencia del satélite y aumenta la disponibilidad en los sitios remotos, sin embargo, su desventaja es el mayor costo que presentan los terminales. Hughes, por ejemplo, en su sistema DW7700 Y HN7000 tiene implementada la opción DVB-S2, como también lo hizo Gilat en la plataforma Skyedge y recientemente Viasat con su sistema LinkwayS2. DOCSIS-S esta creciendo rápidamente en el mercado de banda ancha por satelite. Plataformas como Wildblue que funcionan en el mercado estadounidense tomaron como base la especificación DOCSIS para su terminal VSAT y seleccionaron a Cablelabs para que desarrollara la plataforma. A pesar de que los otros estándares estén ofreciendo velocidades más altas y una mayor cantidad de servicios, se aprecia que los bajos costos en los terminales de DOCSIS es uno de los puntos más importantes para los usuarios al momento de elegir. En el sector bancario y en el de la aviación, por ejemplo, los Acuerdos del Nivel del Servicio (Service Level Agreement) tienen exigencias bastante altas. Algunas de éstas son: capacidad, donde se exige un nivel de velocidad de conexión mínimo, disponibilidad en la cual se garantiza calidad de servicio en un porcentaje de tiempo y QoS (Quality of Service), que asegura una tasa de error mínima. La técnica ACM ha logrado que la disponibilidad del canal aumente en forma considerable, el problema proviene de la velocidad de conexión, ya que cuando hay desvanecimiento de la señal, la tasa de datos enviada disminuye. Una solución al problema sería tener un número de tramas variables extras, es decir cuando ACM entra a funcionar se asignaran mayor cantidad de tramas hacia el lugar donde ocurre el desvanecimiento para compensar la baja tasa de datos debido al nivel de protección mayor que se les da a las tramas. 33.

(34) BIBLIOGRAFÍA. [1] G. Maral, “VSAT.Networks. (2nd.Ed.)” John.Wiley.&.Sons 2004 [2] ETSI-EN 300 421 (07/94); http://www.etsi.org [3] ETSI-EN 302 307 (07/04); http://www.etsi.org [4]Joaquin Restrepo y Gerard Maral (12/05) “Main Dimensioning and Costing Considerations” [5]TIA 1008 (10/03); http://tia.org [6]TIA 1008 A (05/05); http://tia.org [7]Cablelabs-DOCSIS 1.1 SP-RFI (03/99); http://www.cablelabs.com [8] VIASAT (11/04) “Surfbeam system description” http://www.viasat.com [9]Joaquin Restrepo y Gerard Maral (09/05) “ANÁLISIS COMPARATIVO DE ESTANDARES VSAT DE BANDA ANCHA” [10] Harald Skinnemoen, Axel Jahn, John Kenyon, Anthony R Noerpel ”A Comparative Study of DVB-RCS, IPOS and DOCSIS for Satellite” [11] Union Internacional de Telecomunicaciones (UIT) “Manual de Comunicaciones por Satelite(3ra edicion)” John.Wiley.&.Sons. [12] http://www.gilat.com [13] www.newtec.be [14] http://www.comsys.co.uk. 34.

(35)