RESUMENde la Tesis de Jorge Alberto Becerra Turrubiartes presentada como requisito parcial para la obtencién del grado de MAESTRO EN CIENCIASen FISICA
APLICADA con
opcién
en
ELECTRONICA
Y
TELECOMUNICACIONES.
Ensenada, Baja California, México. Febrero 1994.
INTERCONEXION DE REDES
Y SISTEMAS DE COMUNICACIONES
MOVILES VIA SATELITE EN MEXICO A TRAVES DE LOS SATELITES
SOLIDARIDAD.
booth Lentpebe
M.C. Roberto Conte Galvan Directordetesis.
Resumen aprobadopor:
Las caracteristicas técnicas de la segunda generacidn de satélites mexicanos Solidaridad, a partir de su carga util en la banda "L", permitirén servicios de
comunicaciones méviles de cobertura nacional.
Los servicios previstos a operar son
voz y datos, con acceso a redes ptblicas y/o privadas, en aplicaciones terrestres,
maritimas y aeronduticas.En este trabajo de tesis se presenta la descripcidn de sistemas de comunicaciones
mévilessatelitales, las caracteristicas de sus segmentos terreno y espacial, asf como su
funcionamiento operativo. La organizacién de este trabajo comprendela descripcién delos sistemas satelitales INMARSAT, MSAT y SOLIDARIDAD, su arquitectura de
control e interconexion a redesterrestres.Se hace una descripcién de los sistemas de sefializacién y protocolos de
comunicacion entre las distintas estaciones involucradas en el proceso de comunicacion.Se hace un estudio de la normatividad internacional para el caso especifico de
conectividad en redes de datos, asi como una descripciédn de la problematica en elespectro de radiofrecuencia en banda L. Se hace unandlisis sobre los servicios méviles
satelitales disponibles y propuestos en México, considerando sus ventajas y desventajaspara usuarios nacionales en aspectos técnicos y operativos.
ABSTRACTofthe thesis presented by Jorge Alberto Becerra Turrubiartes, in order to
obtain the degree of MASTER of SCIENCE in APPLIED PHYSICS with the option of
ELECTRONICS AND TELECOMMUNICATIONS.
Ensenada, Baja California,
Mexico. February 1994.
INTERCONNECTION OF
NETWORKS
AND
MOBILE
SATELLITE
COMMUNICATIONS SYSTEMS IN MEXICO THROUGH THE SOLIDARIDAD
SATELLITES.
(Lopek he Canite Ge
Summary approved by:Roberto Conte, Thesis Director.
The technical characteristics of the second generation of mexican. satellites
SOLIDARIDAD, through its L-band payload, will allow national coverage of mobile
satellite communications services. The expected services are voice and data transmission, with access to public and/or private networks, for terrestrial, maritimeand aeronautical applications.
In the present work a description of mobile satellite communications systems is
presented, including earth and space segment characteristics and operational aspects.
The INMARSAT, MSAT and SOLIDARIDAD satellite systems are described regarding
its control and interconnection to ground systems' architecture.Signalling systems and communications protocols between the different stations
and gateways involved in the communications process are described. A study oninternational standards on the specific case of data network connectivity is presented,
and the frecuency spectrum situation for L-band allocations is described. Available and
proposed mobile satellite services in Mexico are analized, considering its technical and
operational advantages and disadvantages for national users.
TESIS DEFENDIDA POR: JORGE ALBERTO BECERRA TURRUBIARTES Y APROBADAPOREL SIGUIENTE COMITE:
osenk Lon bs é. M.C. ROBERTO CONTE GALVAN.- Director del Comité
hatch
DR. FRANCISCO JAVIER MENDIETA JIMENEZ.- Miembro del ComitéM.C. DAVID H. COVARRUBIAS ROSALES.- Miernto del Comité
M.C. JORGE ENRIQUE PRECIADO VELASCO.-IViiembro del Comité a
M.C. ALBERTO AMADOR BUENROSTRO.- Miembro del Comité
LD _2
—tAd;
DR. ENRIQUE)MITF BENCHUCHAN.- Jefe Depto. Electrénica y Telecomunicaciones
DR. LUIS EVUARDO CALDERON AGUILERA.- Director Estudios de Posgrado
CENTRO DE INVESTIGACION CIENTIFICA Y DE
EDUCACION SUPERIOR DE ENSENADA.
a,
CICESEDIVISION DE FISICA APLICADA
DEPARTAMENTO DE ELECTRONICA Y
TELECOMUNICACIONES.
INTERCONEXION DE REDES Y SISTEMAS DE
COMUNICACIONES MOVILES VIA SATELITE EN MEXICO A
TRAVES DE LOS SATELITES SOLIDARIDAD.
TESIS
que para cubrir parcialmente los requisitos necesarios para obtenerel
grado de MAESTRO EN CIENCIASpresenta:
JORGE ALBERTO BECERRA TURRUBIARTES.
DEDICATORIA
Dedico este trabajo de tesis a la familia Becerra Turrubiartes a la cual estoy
orgulloso de pertenecer y por ser lo mas valioso que Dios me ha dado enla vida.A mis padres: Gregorio Becerra Zuniga e Inocencia Turrubiartes de Becerra, de quienes he aprendido el deseo y forma de luchar por alcanzar las metas y objetivos que se presentan enel transcurso dela vida e igualmente les doy las gracias porel gran apoyo que recibo de su parte en todoslos aspectos. Gracias.
A mis hermanos: Leticia, Blanca Esthela, Ma. del Rosario, Luis Gregorio y su
Esposa, Julio César y Ernesto y mi sobrino Feo. Emmanuel, por su ayuda de siempre y
por tener en ellos a alguien en quien confiar y ademas saber donde buscary encontrar ayuda en todo momento. Gracias.AGRADECIMIENTOS
A Dios por haber permitido alcanzar mi meta durante mi estancia en Ensenada, Baja
California y ademasportodolo logrado anteriormente.
A mi amigo y Director de tesis M. en C, Roberto Conte Galvanporla paciencia,
consejos y apoyo brindado durante el tiempo de desarrollo del presente trabajo.A los miembrosdel comité de tesis: Dr. Feo. Javier Mendieta, M. en C. David H, Covarrubias, M. en C, Jorge E. Preciado y M. en C. Alberto Amador, por su apoyo incondicional y valiosas aportaciones para el desarrollo y consecuente finalizacion de este trabajo de tesis.
A Praxis Telecom,en especial al Dr. Arturo Serrano S. por su valiosa cooperacion duranteel desarrollo de este trabajo de tesis.
Al Instituto Mexicano de las Comunicaciones (IMC) por permitirme el acceso a su valiosa informacion y en especial al Ing. Rawl Estrada por la atencion prestada durante
el tiempo dela visita.
A mis compafieros de generacion: Miguel Angel, Juan Ramon, Carlos, Julio,
Salvador, Rogelio, Ana Maria y Zarina, por los consejos brindados, buenos y malos
momentosvividos, triunfos y fracasos, etcétera, etcétera, gracias por su amistad sincera.A mis amigos y cuates: Miguel "el rojo", Miguel "el mickey", Horacio "el orate", Fco. Rangel "el jefe", Lucio "el chetto", Manuel Corona "Dr. Menny", Hernando, Mario y Nieves "las piedras", al Sr. Brizuela "el paraguayo", Ron Damon, Pacheco, Peita e Ivan "los casados" y lo famosos regios "Merlin y la Gorda", a los capullos "el calixto, el pipope,etc, etc.", al Dr. Arvizu y a la Guardia Nocturna (GN) con quienes convivi gratos momentosy de los cuales aprendi muchas cosas y por ultimo a las chicas parisinas...
Al Ing. Fernando Estrada de la Facultad de Ingenieria Mecanica y Eléctrica de la
UANLporel apoyo y motivaciona seguir superandose.A las secretarias del departamento de Electronica y Telecomunicaciones.
Al CONACYTpor el apoyo econdmico sin el cual no hubiera sido posible mi estancia en el C.I.C.E.S.E.
I. Ll 12 1.3 14 Il. IL.1 T,2 IL.3 IL4 IL.5 I. L.1 Iil.2 UI.3 CONTENIDO INTRODUCCION GENERAL. Antecedentes. Objetivo. Metas. Organizaciondel trabajo.
Pagina
NAW =DESCRIPCION DE SISTEMAS DE COMUNICACIONES MOVILES VIA SATELITE.
Introduccion a sistemas de comunicaciones movilesvia satélite.
Segmento espacial.
II.2-1 Sistema satelitalINMARSAT. II.2-2 Sistema satelital MSAT. II.2-3 Sistemasatelital Solidaridad. Segmentoterreno.
II.3-1 Terminales moviles.
II.3-1-1 Terminales moviles INMARSAT. II.3-1-2 Terminal movil MSAT.
I1.3-2 Estacionesfijas.
{[.3-2-1 Estacion maestra de datos.
IJ.3-2-2 Estacion controladora de comunicacionesdered. I[.3-2-3 Estaciones de interconexiona redes.
Conexiénconlas redes de comunicacion. II.4-1 Redes publicas.
I.4-1-1 Red publica telefonica.
I1.4-1-2 Red publica de datos.
IL.4-2 Redesprivadas.
Aplicaciones maritimas, terrenas y aéreas.
INTERCONEXION A REDES PUBLICAS O PRIVADAS POR MEDIO DEL SISTEMA DE COMUNICACIONES MOVILES SATELITALES.
12 13 16 17 19 20 22 24 27 27 30 32 34 35 35 36 37 38 40
Introducciona la interconexion de redes de comunicaciones movilessatelitales y redes de datos.terrenas.
Canales de sefializacion en los sistemas de comunicaciones moviles satelitales. III.2-1 Sistema de sefializacion INMARSATestandar "C".
III.2-2 Sistema de sefializacion INMARSATestandar "M". III.2-3 Sistema de sefializacion MSAT.
Protocolos de acceso y comunicacion en los sistemas de comunicaciones
II.4 Iv. IV.1 IV.2 IV.3 1V.4 IV.5 1V.6 Vii V.2 V.3 movilessatelitales.
III.3-1 Protocolos del sistema INMARSATestandar "C". II.3-2 Protocolos del sistema INMARSATestandar "M".
II[.3-3 Protocolos del sistema movil de datos para el sistema MSAT.
Equipo parala interconexion con redesterrenas.
NORMATIVIDAD INTERNACIONALPARA LA CONECTIVIDAD DE REDES DE DATOS Y ASIGNACION DE FRECUENCIAS, Introduccion a la normatividad mundial en sistemas de comunicaciones, Modelosparala transmision de datos y su interconexiOn con redes publicas presentadosen el reporte 1176 del Comité Consultivo Internacional de Radio.
Recomendacionesutilizadas para la conectividad de redes de datos y
los sistemas de comunicaciones movilessatelitales.IV.3-1 Estandar C.C.1.T.T X.25.
IV.3-2 Estandar C.C.LT.T X.3.
IV.3-3 Estandar C.C.1.T.T X.28. IV.3-4 Estandar C.C.1L.T.T X.29.Recomendacionesutilizadas para la interconexién de redes de comunicacion en modoserie asincrono.
1V.4-1 Comunicacion por medio de MODEM's. IV.4-2 Acceso a redesdigitales.
Asignacion dentro del espectro de frecuenciaal sistemasatelital movil.
IV.5-1 Organismos de asignaciones regulatorias.
IV.5-2 Asignacion movil maritima, terrestre y aérea.
IV.5-3 Logros en la Conferencia Administrativa Mundial de
Radiocomunicaciones (CAMR-92) para la region 2 de la Unidn Internacional de Telecomunicaciones (ITU). [Reporte, CAMR-92]. Resumen.
APLICACIONES DEL SERVICIO SATELITAL MOVIL EN MEXICO. Introduccional servicio de comunicaciones moviles via satélite México.
Servicios moviles satelitales actualmente disponibles. V.2-1 Sistemas OMNITRACS.
V.2-2 Sistema INMARSAT.
Servicios moviles satelitales proximos a ofrecerse. V3-1 Sistema INMARSAT,
V3-2 Sistema MSAT. V.3-3 Sistema Solidaridad.
V.4_— Servicios a ofrecerse en el futuro conlossistemassatelitales de drbita baja. V.4-1 Sistema de orbita baja de banda angosta.
V.4-2 Sistemas de orbita baja de banda amplia. V.5 Discusi6n, Recomendaciones Técnicas y Dictamen.
VI. CONCLUSIONES Y APORTACIONES. VI.1 Conclusiones.
V1.2 Recomendaciones. V1.3 Aportaciones.
LITERATURA CITADA.
GLOSARIO.
117 118 119 121
126 126 129 131
133
LISTA DE FIGURAS.
1 Estructura basica de un sistema de comunicacion movilsatelital. 9 2 Patron de cobertura de los haces en banda "L" del sistema MSAT. 11
3 Diagramabasico del sistema INMARSAT. 14
4
Region de cobertura para la banda "L"del sistema Solidaridad.
19
5 Diagrama a bloques de una terminal movil (TM). 21
6
Diagramaa bloquesde la estacion maestra de datos.
28
7
Diagrama a bloques de la estacion controladora de comunicaciones
de red.
31
8
Diagramaa bloques de una estacion de interconexion.
33
9
Diagrama basico de interconexidn entre el sistema satelital mdvil y
redes terrenas de comunicacion. 4]
10 Canales de sefializacion INMARSATestandar "C". 43 11 Canales de sefializacion INMARSATestandar "M". 47
12 Canalesde sefializacion del sistema MSAT. 50
13 Formato de Ja trama de un reporte de posicion. 57
14 Protocolos de comunicacion en el sistema satelital movil de datos
MSAT
62
15 Implementacion del sistema de computo para el sistema satelital
movil de datos. 68
16 Modelospresentadospara la transmision de datos e interconexién a
redes de datos en los SSM [C.C.LR.,90]. 73
17 Definicion de la recomendacion C.C.L.T.T X.25. 74
18 Formato de trama LAP-B. 76
19 Formato del encabezado de un paquete X.25. 78
20
Evolucion tecnologicade las redes de conmutacion de paquetes.
83
21 Conexion hacia unared digital telefonica desde un DTE. 88 22 Regionesestablecidas por la Union Internacional deTelecomunicaciones (ITU). 91
23 Asignacion del espectro de frecuencia a los sistemas satelitales
moviles (SSM). 95
LISTA DE FIGURAS(continuacién).
Figura
Pagina
Tabla
II Il IV
VI VII VIII
1X
XI
Xi
LISTA DE TABLAS
Consecionarios y permisionarios del sistema de comunicaciones en México.
Caracteristicas delossatélites utilizados por INMARSAT. Caracteristicas de los satélites utilizados por MSAT.
Caracteristicas y localizacion de los satélites SolidaridadI y II.
Caracteristicas técnicas de las terminales moviles.Servicios ofrecidos por algunossistemassatelitales méviles.
Protocolos del estandar "C" de INMARSAT.Equipo de computoutilizado para la interconexiona las redes de
datos publicas o privadas.
Prioridades asignadasen las regiones de la Unién Internacional de
Telecomunicaciones (ITU).Asignacion del espectro de frecuencia a los Sistemas Satelitales
Moviles.Protocolos y posibles usuarios en México.
Aspectos caracteristicos para el Servicio Movil de Datos en
México.
69
96
99 115
INTERCONEXION DE REDES Y SISTEMAS DE COMUNICACIONES MOVILES VIA SATELITE EN MEXICO A TRAVES DE LOS SATELITES SOLIDARIDAD.
I INTRODUCCION GENERAL.
L.1.- Antecedentes.
El desarrollo de nuevas tecnologias dentro del area de comunicaciones, combinada
con la politica de México hacia una modernizacion completa en sus sistemas de
comunicaciones actuales, conlleva a un analisis de estas nuevas tecnologias para su
entendimiento y posible implementacionenel pais.Una de estas nuevas tecnologias son los sistemas satelitales moviles (SSM)
domésticos proporcionados en la banda "L", cuyas frecuencias se encuentran en el intervalo
de 1.6/1.5 GHz. El nuevo sistema satelital mexicano llamado Solidaridad cuenta con esta banda de frecuencias,la cual no aparecia enlos satélites Morelos.A la fecha, la mayoria de los servicios moviles ofrecidos en el pais permitenservicios
celulares en areas con gran concentracion de poblacion dejando sin cobertura una area muy extensa del territorio, ademas de la plataforma maritima (200 millas nauticas). El SSMofrecido por el sistema Solidaridad permite eliminar esta deficiencia al cubrir totalmente el
pais y su plataforma maritima para servicios de comunicacion movil.antigua red federal de microondas, y los usuarios pueden conectarse a los centros de larga
distancia de su localidad a través de lineas privadas propiedad de Teléfonos de México(TELMEX). TELMEX garantiza transmisiones a velocidades a 2400 bps pero con un
acondicionamiento previo de la linea se logran velocidades a 9600 bps [Castilla A., y
Gonzales N., 1991].Para redes digitales celulares futuras, la empresa SOS inicié la operacion del servicio de telefonia celular conel fin de prestar servicios de valor agregado,eneste caso transmision
de datos y TELEX, a sus usuarios aprovechando la infraestructura de transporte del sistema
celular. Por otro lado, TELMEX lanzo su servicio de telefonia celular llamado TELCELademas de otras ocho empresas asignadas a cada zona celular en que se divide el pais.
TELCEL funciona en cada una de las ocho zonas, ofreciendo un medio alterno para la transmision de datos. En el servicio de transmision de datos, Telecomunicaciones de México (TELECOMM)una compaiiia subsidiaria de la Secretaria de Comunicaciones y Transportes(SCT) manejala red publica de conmutacion de paquetes llamada TELEPAC. Losenlaces a
través de la red de conmutaciOnde circuitos en la red telefonica pueden alcanzar velocidades de 1200 bps, y en algunos casos hasta 2400 bps. Estos enlaces son utilizados por los servicios de teleinformatica prestadosenelpais.La implementaciéndel Sistema Satelital Movil (SSM)en el pais trae consigo un sin
numero de ventajas, entre las cuales se mencionanlas siguientes:a) Facil acceso a lugares remotos para una terminal movil (TM), ofreciendo la posibilidad de una integracion inmediata de poblaciones rurales del pais.
b) Complemento a servicios de comunicaciones establecidos en la actualidad, por ejemplo
con la red TELEPAC,en la cual la TM puede accesarla desde lugares remotos, 0 con
Teléfonos de México (TELMEX) en lo que respecta a la ampliacién de su cobertura telefonica.c) Servicios de comunicacion a usuarios maritimos, aeronauticos y terrestres en un sistema
integrado.
Algunas de las ventajas basicas que offeceria el sistema satelital movil a
implementarse en México respecto a sistemassatelitales operando actualmente se mencionan
a continuacién ya que son abordadas mas detalladamente durante el desarrollo de este
trabajo de tesis
- Sistema que ofrecera servicios de transmision de voz y datos para usuarios especificamente dentro del territorio nacional.
-
Es unsistema que ofrecera interconexion hacia las redes de conmutacionde circuitos
y la de paquetes.
-
Se tiene planeado la completa interoperabilidad del sistema satelital movil (SSM) con
el sistema celular operando actualmente en México.- Utilizacion de tecnologia de punta para la implentacion del sistema para lograr una
mayoreficiencia y aprovechamiento de los recursossatelitales.
En la tabla I se mencionan algunas empresas que tienen a su cargo concesiones y
permisospara operar sistemas de telecomunicaciones[Castilla A. y Gonzales N., 1991].
Tabla I. Concesionarios y permisionarios de sistemas de comunicaciones en México.
GRUPO SERVICIO OFRECIDOS
Conmutacion de circuitos para voz servicio publico, telefonia de larga distancia, transmision de datos, telefonia rural. conduccién de seiiales FELMEX nacionales por satélite, operacion de la ex-red federal de microondas.
SERTEL Servicio de telereservacionesaéreas.
TELEFONIA Servicio de telefonia celular. CELULAR
Servicio ptblico de conduccién de sefiales por satélite, excepto ctos. internacionales de voz, ctos. nacionales conmutados de voz e interconexién a GRUPO SIT otras redes especializadas.
Difusion de datos (TELETEXTO)utilizando la tramavertical de la sefial de TEVESCOM la TV comercial.
Servicio de conducciénnacional de sefiales de comunicaciénpor satélite, tiene SERSA interconexién con la red GEOCOMMdelos Estados Unidos.
Exclusividad en sefiales de comunicacion satelitales internacionales, operacién de la red telegrafica y de TELEX nacional, Transferencia de TELECOMM fondos para E.U. y Europa, operacionde la red publica de datosTELEPAC.
Servicios de valor agregado comoacceso a bancosde informacionbajo el sistema denominado Telematico, el cual operara a nivel internacional con BANAMEX base en un acuerdo de interconectividad con la empresa norteamericana
Delphi.
debido a las tendencias actuales de un mayor intercambio y crecimiento econdmico en Norteamérica. Una forma de lograr lo anterior es alcanzando la compatibilidad y calidad de
los servicios prestados por los sistemas de comunicacion de los respectivos paises que
conformanesta region econdmica.También se busca la interoperabilidad del SSM con la mayoria de los servicios de
comunicaciones de voz y datos funcionando en Méxicoconla finalidad de tener una mayor
area de cobertura y prestaciones a los usuarios de los servicios. La interconectividad del
SSM hacia las redes de comunicacion ya establecidas en México es un punto estratégico
para la integracién entre estos sistemas de comunicaciones. Para poder lograr la
interconectividad entre los sistemas es necesario un estudio técnico del SSM las redes de comunicacionesya establecidas dando mayorénfasis a los protocolos y estandaresutilizados por el Servicio Movil de Datos (SMD) a travésdelsatélite.En base al estudio y analisis de los puntos mencionados anteriormente se tiene
planteadoel siguiente objetivo.1.2 Objetivo.
A partir de la investigacion de algunos sistemas de comunicaciones moviles
satelitales que existen en la actualidad y sus medios de interconexion a redes publicas o
6
L.3 Metas.
Para cubrir los objetivos anteriores se establecen las siguientes metas a cumplir
durante el desarrollo de este trabajo de tesis.L.-
Investigacion de la tecnologia de comunicaciones moviles por satélite en general.
2.- Investigar las caracteristicas técnicas principales de los satélites Solidaridad paraaplicaciones de comunicaciones moviles en banda "L" en México.
3.-
Investigar la arquitectura de las estaciones terrenas a utilizarse en la red de
comunicaciones moviles via satélite :a) Estaciones de interconexion.
b) Estaciones base.
c) Estacion controladora de comunicacionesdered. d) Estacion maestra de datos.
4.-
Investigar y describir el proceso para la interconexion entre la unidad movil de
comunicacion via satélite y las redes de comunicacion publica y/o privada.
5.- Investigar aspectos especificos de las normas internacionales vigentes en México
para redes de comunicaciony sus estandares especificos.
1.4
Organizaciéndel trabajo.
Este trabajo es presentado con la siguiente estructura para un mejor entendimiento y conla finalidad de cubrir las metas establecidas anteriormente.
En el capitulo II se presenta la infraestructura con la que debe contar un Sistema
Satelital Movil (SSM)enlo quese refiere a las estaciones de interconexion, estacionesbase,
estaciones controladoras de comunicacionesde red y la estacion maestra de datos ademas seproporciona una explicacién de las redes de comunicaciones conectadas a las diferentes
estaciones del sistema.En el capitulo III se explican los canales de acceso a los SSM y se mencionanlos
parametros que deben cumplir en su funcionamiento, los protocolos de acceso ycomunicaci6n los servicios prestados por el SSM sonexplicados, el equipo utilizado enla
Estacion Maestra de Datos es mencionadoalfinal de éste capitulo.
El capitulo IV describe la normatividad y estandares vigentes mundialmente y los
aceptados en México con el fin de conocer los estandares a cumplir de los equipos y
servicios que seran prestados por el sistema satelital movil a usuarios del sistemaSolidaridad, también se muestran la comparticion del espectro de radio frecuencia en la
banda "L" acordado en las ultimas reuniones de los diferentes consorcios interesados en
contar conservicios en banda "L".
Los sistemas moviles satelitales presentes, actuales y futuros se muestran en el capitulo V con lo cual se realiza una evaluacion del estado actual y tendencias de dichos sistemassatelitales para su posible aplicacion en México.
II. DESCRIPCION DE SISTEMAS DE COMUNICACIONES MOVILES VIA SATELITE.
I.1 Introduccién a sistemas de comunicaciénes moviles via satélite.
Los sistemas de comunicaciones moviles via satélite tienen como finalidad suministrar comunicacién de voz o datos desde un usuario movil hacia redes de
comunicaciones publicas, asi como también con redes de comunicacién privadas de voz o
datos. La interconexion entre usuarios moviles, o entre un usuario movil y uno fijo, se
realiza a través delsatélite y de las estacionesfijas y estaciones moviles que suministran este servicio.El control del enlace entre la terminal movil y las estacionesfijas conectadas a las redes de comunicaciones se realiza por medio de una estacion controladora de comunicaciones de red, llamada también a veces estacion maestra de red.
En la figura 1 se muestra un sistema de comunicaciones movilessatelitales el cual
consta de cuatro elementosprincipales [Lunsfordet al, 1992]. Ademas se pueden dividir en dos segmentos llamados segmento espacial, el cual lo compone solamenteel satélite, y elsegmento terreno, el cual lo comprenden las estaciones moviles, de control y las de
interconexion a redes publicas y/o privadas.
Los elementosprincipales de una red de comunicaciones méviles satelitales son: 1) Satélite.
2) Estaciones moviles.
3) Estaciones de Interconexion.
ENLACE AUMENTADOR ENLACE SAUENTE ENLACE MOVIL
ENLACE DE RETORNO
= >
Fron)
“ BANDA Lo Ku», 7 BANDA Ku o CG
// i
/ / \ ; od =
i \ ‘ =
-//
\
U (seas)
Bw
=~ ffo/ //
/.é |,
oN
\RCC
DE DATOS (EID) / /A iy / /
Figura |. Estructura basica de un sistema de comunicacion movil satelital.
1)
El satélite de comunicaciones es un elemento esencial, el cual sirve como una
estacion retransmisora de las sefiales provenientes de las estaciones moviles a las estaciones terrenas fijas y viceversa, esto para establecer el enlace tanto de sefializacion como de comunicaciondentro del sistema.2)
La estacion movil el elemento dentro del sistema satelital que en si hace movil al
sistema de comunicacion. Ademas es el medio porel cual el usuario tiene acceso al sistema de comunicacion movilsatelital.3) Las estaciones de interconexion, son los elementos dentro de la red que suministran la interconexién entre el sistema movil satelital y las redes de comunicaciones
4) Porultimo, la estacion controladora de red es el elemento de la red de comunicacion
encargado del manejo de recursosdel sistema de comunicacion movil satelital.
El unico sistema global de comunicaciones moviles que en la actualidad esta funcionando es de la Organizacion Internacional de Telecomunicaciones Maritimas por
Satélite INMARSAT). Actualmente funciona también un sistema llamado OMNITRACS,el
cual es un sistema de cobertura doméstica. El sistema "Mobile Satellite" (MSAT), financiado por la "American Mobile Satellite Corporation". (AMSC) y la "Telesat Mobile Incorporation" (TMI), tendra una cobertura doméstica y regional para los Estados Unidos,Canaday unhaz dirigido a Méxicoy el caribe, y entrara en funcionamiento a inicios del afio
de 1995 [Gokhale et al, 1993]. El sistema de comunicaciones moviles en banda "L" de los
satélites Solidaridad para México es muy probable que seasimilar al sistema MSAT.EI sistema INMARSATprovee comunicacion movil satelital a nivel mundial y ofrece los siguientes servicios [Staffa, Subramaniam, 1993]:
a) Telefonia. b) Datos. c) Télex. d) Facsimil.
e) Comunicacion para seguridad y desastres.
Losservicios fueron planeados inicialmente para comunicacién maritima, aunque
actualmente se tienen terminales aeronauticas y terminales terrestres en funcionamiento.Los servicios que proveera el sistema MSAT sonlos siguientes [Johanson etal,
1993]:
a) Telefonia. b) Datos. c) Facsimil.
La siguiente figura 2 muestra el patron de cobertura del sistema MSAT [Whalen,
Churan, 1992].Figura 2. Patron de cobertura de los haces en banda "L"del sistema MSAT.
Los sistemas INMARSATy MSATtienen haces que cubrenel territorio mexicano y
sus aguas patrimoniales (200 millas nauticas), Por ésta razon, ambos sistemas decomunicacion movil se describiran brevemente eneste trabajo.
11.2. Segmento espacial.
El segmento espacial lo conforma, como se menciono anteriormente, el satélite el
cual puedeser:- De orbita baja, en el cual su altura es de 200 a 3000 Kms.
- De orbita media, en el cual su altura es de 3000 hasta menos de 36000 Kms. - De orbita geoestacionaria, en el cual su altura es de 36000 Kms
Este ultimo tiene un periodo orbital de 24 horas el cual lo hace una opcidn muy
buenaparael sistema de comunicacion quese esta tratando.Lossatélites geoestacionarios pueden clasificarse también por su area de cobertura, la cual puedeser:
- Global,el cual cubre toda la superficie terrestre en linea de vista desde elsatélite.
- Regional, el cual solo cubre cierta region deseadaporsus usuarios, lo cual puede traer
consigo mayor concentracion de potencia radiada en esta area o region.
- Doméstico o de Haz puntual, este tipo de cobertura es aquel que cubre solamente una area muy especifica en la superficie terrena.
El area de cobertura se obtiene mediante el arreglo de antenas de transmision utilizadas porel satélite.
Algunascaracteristicas que se pueden mencionardeun satélite son:
1)
La orbita en la cual esta funcionando el satélite, la cual puede ser en plano
ecuatorial, polar o planoinclinado.
caso (polaridad circular) se tiene una rotaciénde la polaridad en sentido derecho o sentido izquierdo.
3)
Un aspecto importante es la forma de estabilizacion del satélite, el cual puede ser
rotacional(estabilizado en uneje) o triaxial (estabilizado entres ejes).
4)
La capacidad del subsistema de comunicacion para cada banda de comunicaciones
transmitida o recibida.
5) Su Potencia Isotrépica Radiada Efectiva (PIRE) y Ja Figura de Mérito (G/T) del
satélite en particular. Estos dos parametros estan involucrados en el disefio del
enlace satelital y por lo tanto de ellos depende también Ja calidad del enlace de comunicacion,6)
El tiempo de vida util de los satélites, depende regularmente del combustible para
poder manteneral satélite en una orbita adecuaday nointerferir con otrossistemas.
11.2.1 Sistema satelital INMARSAT.
La organizacién INMARSAT (Organizacion Internacional de Telecomunicaciones
Maritimas por Satélite) suministra un servicio de comunicacion movil satelital a usuarios
maritimos, terrestres y aeronauticos. Fué establecida en 1979, y la Organizacion Internacional Maritima jugo un papel importante en su creacién. El sistema MARISAT, queera dedicado solamentepara servicios de emergencia maritima fué el predecesor del sistema
INMARSAT. Lossatélites MARISAT fueron adquiridos por INMARSAT en 1982 yactualmente se tienen en construccionsatélites propios para eliminar Ja renta de capacidad
satelital para poder prestar sus servicios. Sus oficinas centrales se encuentran en Londres,
Inglaterra y cuenta actualmente con 48 paises miembros [Ghedia, 1992].
de Comunicaciones por Satélite (INTELSAT), y dos satélites MARECS rentados a la Agencia Espacial Europea (ESA). A principios de 1992 entrd en operacion la segunda
generacion desatélites INMARSATlacuales llamada INMARSATIL.
En la figura 3 se muestra la estructura basica del sistema satelital movil de
INMARSAT. También se muestran los usuarios que los componen y el segmento espacial constituido porel satélite [Hess, 1993].INMARSAT.
SATELLITE
CENTRO DE.
PROCESAMIENTO}
DE DATOS.
ESTACION TERRENA
COSTERA
< ! (ETC).
Oo
‘|
REDESDE|
CENTRO DE
COMUNICACION
COORDINACION
PUBLICAS
DE RESCATE
INTERNACIONALES]
MARITIMO,
Figura 3. Diagramabasico del sistema INMARSAT.
Como se muestra enla figura 3 en el sistema INMARSATsetienen las Estaciones Terrenas Costeras (ETC)y las Terminales Moviles (TM) ademasdelsistema satelital.
interconectividad entre los sistemas de comunicacion ademas que es un sistema que provee servicios a través de satélites de cobertura global
La tabla II muestra los parametros de los satélites que utiliza INMARSAT para
prestarel servicio de comunicacion movil satelital [Ghedia, 1992].
Tabla II. Caracteristicas de los satélites utilizados por INMARSAT.
SATELITE
MARISAT
INTELSAT V
MARECS
AYB
ETC-TM (BANDA C a L)
Banda de Rx (GHz) 6.420-6,424 6.4175-6.425 6.420-6.425
Banda de Tx (GHz)
1,537-1,54]
1,535-1.5425
1.5375-1,5425
G/T en Rx (dB/° K)
-19.6
-18.6
-17
PIREen banda L (dBW)
27
33
34
TM - ETC (BANDA La C)
Banda de Rx (GHz) 1.6385-1.6425 1.6365-1.644 1,6385-1.644
Banda de Tx (GHz)
4.195-4.199
4.1925-4.200
4.1945-4.200
G/T en Rx (dB/° K)
-17
-15
-13.3
PIRE en banda C (dBW) 18 17.5 15
11.2.2 Sistema satelital MSAT.
El Sistema Satelital Movil Norteamericano que esta siendo desarrollado por
AMSC/TMI, y que entrara en servicio a inicios de 1995, suministrara servicios de
conmutacion de circuitos y servicios de conmutacion de paquetes utilizando satélites
geoestacionarios [Gokhale et al, 1993]. Su configuracion final sera de 6 satélites para
AMSC y 2 para TMI [Lunsford et al, 1992]. La conexion de las terminales moviles a los
satélites es por medio de haces en banda "L" (1.5-1.6 GHz). El sistema tiene contemplado
tener en total 6 haces en banda "L"como fué mostrado enla figura 2, y un haz en banda"Ku" (12-14 GHz) para la seiializacion entre estaciones. Las Estaciones de Interconexidn
(ET) son los elementos que realizan las interfaces de conexion hacia las redes externas delsistemasatelital movil.
Enla tabla 3 se muestran algunas delas caracteristicas técnicas y de operacion del
sistema MSAT.Tabla III. Caracteristicas de los satélites utilizados por MSAT.
SATELITES MSATEI-TM (BANDA Ku-L)
a) 13.2-13,25
Bandade Rx (GHz) b) 14-14.2
a) 10.75-10.95
Banda de Tx (GHz) a) 13-13.15
b) 11.7-11.9
G/T en Rx (dB/° K)
-3.6
PIRE en banda L (dBW) 56.6
TM - EI (BANDAL a Ku)
Banda de Rx (GHz) 1.63 15-1.6605
Banda de Tx (GHz) J,53-1559
G/T de Rx (dB/° K)
2.7
PIRE en banda Ku (dBW) 36.7
11.2.3. Sistemasatelital Solidaridad.
Con la segunda generacion desatélites mexicanos "Solidaridad" se busca satisfacerla
demanda que hasido rebasada en cuantoa losservicios prestados porlos satélites Morelos,
y ampliar el servicio y area de cobertura. Debido al modelo del nuevo satélite, se aumentara
la potencia transmitida, lo cual traera consigo una mejora en el nivel de la sefial recibida por
los usuarios del sistema, tanto en banda "C" como en banda "Ku". Ademas se incluye una
tercera banda para comunicaciones conla cual no cuenta el sistema de satélites Morelos;la
cual es la banda "L" (1.6/1.5 GHz). Esta banda sera utilizada seguin acuerdosinternacionales exclusivamente para comunicaciones moviles.Algunascaracteristicas de los satélites Solidaridad I y Solidaridad I] se mencionan en
la tabla TV [SCT, 1991]:Tabla IV. Caracteristicas y localizacion de los satélites Solidaridad I y UL.
BANDA "C" BANDA "Ku" BANDA "L"
SATE- LOCALI- PIRE G/T PIRE G/T PIRE G/T
LITE ZACION dBW_ dB/°K dBW_| dB/°K dBW dB/°K
SOLID I 109.2 W 35- 0-2.7 47 2.5 45 -1.5
40.5
SOLID II 113.0 W 35- 0-2.7 47 2.5 45 -1.5
A continuacion se mencionan otras caracteristicas de los satélites Solidaridad:
- Son satélites estabilizados entres ejes, los satélites con este tipo de estabilizacién por lo regular cuentan con mayor potenciaeléctrica para la alimentacion de los subsistemas que conformanel satélite.
- Existe conmutacion de banda abordo del satélite en el caso de banda "Ku" a "L" y
viceversa- Mayorpotencia radiada efectiva en las bandas "C" y "Ku",
- Mejorrelacion en la figura de mérito (G/T)en los receptores delassefiales satelitales con
respecto a los satélites Morelos.
Regiones de cobertura:
Por lo que respecta a las regiones de cobertura para el sistema de satélites
Solidaridad, se busca satisfacer las necesidades tanto nacionales como las necesidades de paises latinoamericanos. También se podra cubrir con haces puntuales a ciertas ciudades de los Estados Unidosde interés para el Gobierno Mexicano.A continuacién se mencionan las regiones de cobertura del sistema de satélites Solidaridad I y Solidaridad I, [Maldonado Garcia, 1992].
1) Patrones de cobertura para las bandas "C" y "Ku", estos patrones cubren nuestro
territorio nacional, Centro y parte de Sudamérica y algunas ciudades de Estados
Unidos.19
La figura 4 muestra el patron de cobertura para la banda "L" en México, comose puede observar también se tiene cobertura para gran parte de Centroamerica a la cual se le puedeofreceren unfuturo servicios de comunicaciones movilessatelitales
40°N
oe
sete
eee
=
N
on
20°N ‘J SW |
PS
sex penn
10°N
120°W 110°W 100°W 80°W 80°W
Figura 4. Region de cobertura para la banda "L"del sistema Solidaridad.
1.3 Segmento terreno.
Es el segmento dentro del sistema de comunicaciones moviles satelitales con que se
completa la comunicacion hacia las redes terrenas de comunicacion. También desarrolla funciones de control sobre el enlace de las estaciones moviles hacia las estaciones terrenasde interconexi6n a redes de comunicacion publicas o privadas.
11.3.1 Terminales moviles.
Dentro del segmento terrestre se encuentran las terminales moviles, las cuales son las interfaces entre el sistema satelital y el usuario al cual se le daranlos servicios prestados por el sistema como conmutacion de circuitos y conmutacion de paquetes.
La terminal movil puede ser terrestre, maritima o aeronautica, y puede proporcionar
uno o varios servicios de lo que puede depender su costo, Una opcién que se estamanejando es la dualidad de una terminal movil satelital con una terminal movil celular
dentro del sistema celular terreno, esto conel fin de tenerfunciones complementarias de un sistema a otro.Las terminales moviles dentro de los sistemas INMARSAT y MSATse comunican con el satélite y viceversa en la banda "L" de frecuencia (1.5-1.6 GHz). El Sistema Satelital Movil (SSM) es un sistema limitado en ancho banda y potencia. Las terminales moviles puedenser analogicas o digitales aunque se debe tomar en cuenta las ventajas ofrecidas por los sistemas de comunicaciones digitales. La tendencia de los SSMs es ser totalmente digitales, aunque atin existen sistemas de comunicaciones moviles satelitales que funcionan en forma analogica.
Enla figura 5 se muestra la arquitectura de una terminal movil a bloques [Connelly,
1993], y se proporcionauna explicacion de cada uno de los subsistemas que lo constituyen.
La arquitectura de las terminales moviles varia muy poco de un sistema de comunicaciones
moviles satelitales a otro, por lo tanto se puede tomareste diagrama comobase para la explicacion de la terminal movil satelital independientemente del sistema que lo esté utilizando.Zz
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CONTROL DE
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CONTROL
Figura 5. Diagrama a bloques de una terminal movil (TM).
a) Procesamiento Digital de Sefiales: En éste subsistema se encuentran las etapas de
modulacién la cual puede ser analogica o digital, aunque con la modulacion digital se
obtienen mas beneficios. Ademasincluye algunas etapas de proteccion contra error en dondese puede incluir codificacion, entrelazado y un aleatorizador para las sefiales que se reciben
en este subsistema. También las etapas de demodulacion, decodificacion, desentrelazado y desaleatorizacion se encuentran en este subsistema.b) Control de Procesamiento: Este subsistema proporciona a la terminal mdvil los
protocolos para sefializacion entre los elementos del sistema, manejo de red, puesta y
liberacion del establecimiento de llamada, todo esto para comunicacién de voz, datos o facsimil.c) Unidad de Interconexion: Este subsistema facilita puertos de comunicaci6nal usuario
para la interconexidn de su equipo de comunicacionhacia la red movil satelital, ya sea para voz 0 para datos.
d) Subsistema de Radio-Frecuencia (RF): Este subsistema proporciona la conversion de frecuencias de las sefiales para transmision y las de recepcion. Ademas, en él se encuentran
las etapas de amplificacion, las cuales constan de un amplificador de bajo ruido (LNA) y un
amplificador de alta potencia (HPA).
e) Unidad de Antena: Este subsistema consta de la antena, la cual puede ser de diferentes
tipos y ganancias, dependiendo delas necesidades del usuario. Una etapa de seguimiento de
la sefial recibida, la cual es utilizada para posicionamiento de la antena esta también ubicadoen éste subsistema.
f) Determinacion de Posicion: Este subsistema tiene comofinalidad la determinacion de la
posicion del usuario (Sistema de Posicionamiento Global, GPS). Este subsistema es opcionalen las TMs y puedeestar integrado internamente a la TM. También se puede adaptar este
modulo externamente al equipo de comunicacidnes del usuario por medio de un puertoapropiado.
1.3.1.1 Terminales méviles INMARSAT.
Se explicara brevemente la operacion de las terminales moviles "C" y "M" del
sistema INMARSAT,ya que porsus caracteristicas electronicas y fisicas podran competircon las terminales mdviles del sistema MSATa describir mas adelante en este capitulo.
INMARSATestandar "C";
EI servicio INMARSATestandar "C" fué disefiado para tener unservicio de datos de bajo costo, y manejo de datos para operacién tanto en ambiente marino comoterrestre. El
servicio opera en modo paquete a través de los satélites del sistema INMARSAT,el cual es
capaz de interconectarse a redes terrrestres, las cuales son: TELEX, X.25, datos dentro de banda (0.3 a 3.4 KHz), y servicios de correo electronico, [Ekman, 1991].EI sistema INMARSATestandar "C" provee mensajes en modo almacenaje-envio
(store-forward), datos y reporte de posicionamiento, encuesta y servicio de llamada de grupo ampliada (EGC). El modo almacenaje-envio provee al usuario un medio adecuado para el envio de datos entre la terminal movil y un subscriptorfijo en la red por medio del satélite a redes terrestres publicas y viceversa. Este servicio entro en operacion desde 1991.EI servicio de reporte de datos permite al usuario mandar mensajes cortos de hasta
32 bytes por medio de un canal especial.
EI servicio de encuesta (polling) se utiliza para iniciar la transmision del reporte de
datos desde una terminal movil. La sefial de encuesta define como y donde la terminal mévil
debera responder y poder direccionar a una sola terminal o varias. Este servicio se puede
limitar a una area geografica definida en forma general.EI servicio de Ilamada de grupo ampliada (EGC), es un servicio comtin del sistema
INMARSAT-Cel cual provee servicios de difusion de mensaje (BROADCAST) a las
terminales moviles.La funcion de alerta a estacion terrena es un servicio especial de reporte de paquete de datos, usado para alertar a las Estaciones Terrenas Costeras (ETC)y/o a otro proveedor
de servicios acerca de una emergencia (o mensaje de alta prioridad) a través de una terminal
movil estandar "C".INMARSATestandar "M":
EI servicio INMARSATestandar "M" es una respuesta a las demandas del mercado de una terminal movil ligera, pequefia y de bajo costo. Este servicio permite comunicacién de voz, facsimil grupo 3 y datos a una velocidad de 2400 bits por segundo y entro en operaciondesde inicios de 1993 [Staffa y Subramaniam, 1993].
En el servicio INMARSATestandar "M" se soporta la conexion del servicio de voz hacia la red publica telefonica (RPT). Para las aplicaciones terrenas se tienen dos tipos de
terminales, una para servir al mercado vehicular y otra para el mercado portatil.
La terminal movil INMARSAT"M"es una unidad del tamaiio de un portafolio, lo
cual la hace ideal para comunicaciones remotas, comunicacion en caso de desastres y eventos periodisticos en lugares remotos donde no exista algtin otro medio de comunicacion. Su versatilidad le da una amplia area de aplicacion a este estandar.La terminal movil portatil opera por medio de baterias internas recargables 0 a través
de un convertidor AC/DC incluido en la unidad. Con cada carga de baterias la terminal
movil es capaz de operar hasta 60 minutos en un modo "half-duplex" y 180 minutos enel modo desolo recepcién de Ilamadas. Estos parametros son para la terminal movil MLINK-5000 de la compafiia NEC [Duncan, 1993].1.3.1.2 Terminal movil MSAT.
La terminal movil incluye todas las funciones de comunicaciones y control necesarias
para soportar las comunicaciones desde un vehiculo o sitio remoto fijo usando los recursos del sistema MSAT.La terminal movil soporta voz, datos y facsimil con puertos apropiados para estos
servicios. Ademas del servicio satelital provisto por la terminal movil, ésta tambiéninteractia con el sistema de telefonia por medio de un médulo en la terminal para este
proposito.
Otra caracteristica de la terminal movil es el soporte que tiene para operaciones de
radio-despachador(trunked-radio). Este servicio provee comunicacion en red a un Grupo Cerrado de Usuarios (GUC). Este servicio da la facilidad al usuario de comunicacion entre usuarios pertenecientes a este grupo y su despachador, y el canal de comunicacién se basa en la implementacion de un canal de conmutacionde circuitos compartido por los miembros
de dicho grupo. Estas terminales funcionan en los modos de conmutacion de paquetes y/o
conmutacion de circuitos. Para poder prestar los servicios mencionados anteriormente, la
terminal movil opera con una fuente de alimentacion de 9.6 a 15.6 Vdc, y una corriente de
operacion entre 6 y 7.5 Amperes [Westinghouse, 1993].
La terminal movil puede prestar el servicio de Sistema de Posicionamiento Global
(GPS), conel cual se calcula la posicion del movil en determinadoinstante. Los parametros
que entrega el sistema GPS son longitud y latitud del movil, y e. algunos casos la altura
sobre el nivel del mar del movil como tercer parametro. Las terminales moviles para el
sistema MSATseran provistas por las compafiias WESTINGHOUSEy MITSUBISHI.
En la tabla V se muestran algunos parametros de las terminales moviles mencionadas anteriormente [Staffa 1993; Connelly, 1993].
Tabla V. Caracteristicas técnicas de las terminales moviles.
TERMINAL
INMARSAT "C"_|
INMARSAT"M"
MSAT
CARACTERISTICAS
Gananciatipica de
2
14
media alta fija
antena (dBi)
9
1315
Antenatipica Espiral, Espiral, planar. Mastil, planar.
G/T TM (dB/° K)
-23
-12
-16
PIRE TM (dBW) 13 22 12:5
Razon de codif. de Nopresta servicio 4.2 IMBE * 4.2 IMBE * voz (bps) de voz.
Velocidad de datos
600
2400
2400 y 4800
de usuario (bps)
CANAL DE COMUNICACION
Velocidad (bps) 1200 8000 6.75
Modulacion
BPSK
OQPSK
QPSK
Tiempo de
8.64
Nodisponible.
No disponible.
entrelazado (s)
PIRE sat (dBW)
21.4
17
30.8
Espaciamiento de
5
10
6
canal (KHz)
Servicio
199]
1993
1995
programado
parael afio
*IMBE:Algoritmo de Excitacion Multibanda Mejorado.
11.3.2 Estacionesfijas.
Dentro del segmento terreno también se encuentranlas estacionesfijas, las cuales se
puedensubdividir en:
- Estacion Maestra de Datos.
- Estacion Controladora de Comunicaciones de Red. - Estaciones de Interconexion a Redes.
Las estaciones fijas son el complemento a las terminales moviles para lograr la
interconexion hacia las redes publicas o privadas y viceversa. El segmento terreno que
conforman las estaciones fijas tiene una gran variedad de funciones que realizar desde el
control de la red, como asignacion de recursos, monitoreo del sistema, conexion a redes de
voz o datos, publicas o privadas. La Estacién Controladora de Comunicaciones de Red se
encarga del servicio a usuarios que requieran servicios de conmutacion de circuitos. La
Estacion Maestra de Datos proporciona servicios a usuarios requiriendo servicios de
conmutacion de paquetes para la transmision de sus datos. Las Estaciones de Interconexién
proporcionan servicios actuando como interfaz hacia las redes de comunicacion tanto
publicas o privadas. Primero se describira la Estacion Maestra de Datos (EMD), para
despuésexplicar la Estacion Controladora de Comunicaciones de Red (CCR)y por ultimola
Estacion de Interconexion (EI) a Redes. La explicacion se basara en diagramas a bloques genéricos de cada una delas estaciones
11.3.2.1 Estacién Maestra de Datos.
Por un lado la Estacion Maestra de Datos (EMD) se conecta con las redes de datos
asignamiento dinamico de la capacidad del sistema movil de datos (SMD) en base a demanda, conelfin de lograr la mayoreficienca del sistema. También tiene encomendado el manejo y control del SMD.Enla figura 6 se muestra un diagrama a bloques de la Estacion Maestra de Datos [IMC, 1991].
m
“EQUIPODE ESTACIONTERRENA _
cha |SUBSISTEMA DE —
SMAC
|
FRR
SUBSISTEMA -UNIDADESDE
(
DE CANAL
Cc
TROLADOR-DE MANEJO Soena A LA
DE RED - REDSATELITAL_
INTERCONEXION|
S M D
A SUBSISTEMA
TERRESTRE
“EQUIPO TERMINAL DE DATOS HUB DE DATOS
Figura 6.- Diagrama a bloques de la Estacion Maestra de Datos.
A continuacién se proporciona una explicacién de los diferentes subsistemas que
componena estaestacion [Karam etal, 1993].
a) Subsistema de interconexion tierra: Este subsistema esta basado en un conmutador de
paquetes X.25 que se conecta a las redes publicas o privadas para prestar los servicios
basicos del sistema (servicio X.25 y servicio asincrono).
b) Controlador de Acceso a la Red Satelital: En éste subsistema se encuentran algunos
procesadores que se encargande ejecutar el proceso de acceso a la red y ademas del manejo
de los protocolos que realizan esta operacion. Se subdividen en dos tipos de procesadores
llamados procesadores de protocolo satelital y procesadores de acceso a la red, cada uno de los procesadores soporta un protocolo.
c) Unidades de canal: Este subsistema es la interfaz entre el equipo del canal satelital (de
radio frecuencia) con el equipo de los canales de datos del SMD y también conlos canales
de sefializacion para el establecimiento y monitoreo de la comunicacién. Algunas de sus
funciones basicas son la modulacién y codificacion de las sefiales en el lado de la transmisiOn, y en recepcion se hacen sus funciones inversas.
d) Subsistema de manejo de red: Cumple las siguientes funciones para el monitoreo del funcionamiento del SMD:
- Manejodefalla.
- Manejo de contabilidad. - Manejo de configuracion.
-Manejo de seguridad.
-Manejo de funcionamiento.
e) Subsistema de transmision: Este subsistema se encarga de la transmision y recepcion de
las sefiales para comunicacion o sefializacion. En la direccion de recepciénlas sefiales se
reciben desde el satélite, y se trasladan en frecuencia para su manejo en este subsistema. Ademas se amplifican y distribuyen en sus respectivos grupos de canal. En Ja direccioén de
transmision las sefiales de grupo de canal, ya sean de sefializacion 0 de comunicacion, se
entregan a la seccién de radio frecuencia y se adaptan para su transmision sobre el canal
satelital. La Estacion de Monitoreo, Alarma y Control (SMAC) tiene como finalidad el
monitoreo, control de alarmay el controldel enlace satelital.
1.3.2.2 Estacién Controladora de Comunicaciones de Red.
La funcion de esta estaciOn terrena es la asignacion en tiemporealde circuitos entre las terminales méviles (TM) y las estaciones de interconexidn (EI), para el propdsito del
soporte de las conexiones hacia redes de comunicacion publicas o privadas. Los circuitos
que se encuentren disponibles para su utilizacion se mantienen en grupos manejados por
Controladores de Grupo (CG) que se encuentran dentro de la estacion. La conexioncon las
estaciones de interconexion se realiza por medio de canales de sefializacion interestacién en banda "Ku-Ku" en un enlace satelital o por medio de lineas terrestres. La conexidn conlas
TM se realiza por medio de un enlace satelital banda "Ku-L" en el sentido de regreso
(sentido EI hacia la TM) y banda "L-Ku" en el sentido inverso para los canales de
sefializacion. Sistema MSAT[Lunsfordet al, 1992].
Segitin las necesidades del usuario se le asignacierto tipo de canal de comunicaciones
con determinadas caracteristicas para cubrir sus necesidades adecuadamente. Otra de sus
funciones es el monitoreo a través dela transmision del boletin de informacion del estado en que se encuentran las TMs. Serealiza un intercambio de sefializacién entre esta estacion
controladora de comunicaciones de red, las terminales moviles (TM) y las estaciones de
interconexion (EI) para el establecimiento del canal de comunicacién entre terminales moviles y terminales fijas dentro de las redes de comunicacion.
La figura 7 muestra el diagrama a bloques de la Estacién Controladora de Comunicaciones de Red (CCR) [Lunsfordet al, 1992].
INTERFAZ A EQUIPO DE RADIO FRECUENCIA
EQUIPO DE
INTERFAZ TERRENA OPCIONAL COMUNICACION
A UNA ESTACION DE INTERCONEXION| DEL CCR
| - eee EQUIPO DE
7 | 4 > ee
[EQUIPO DE|
EQUIPO DE
eal
| INTEREAZ ¢——_»| PROCESAMIENTO
| HOMBRE |
DEL CCR.
"gale ee
iMAQUINA|
4
>| ASKitavene.sucia-
ridad do acceso u la1M)
INTERED SSM
Figura 7. Diagramaa bloques de Ja Estacion Controladora de Comunicaciones de Red.
La Estacion Controladora de Comunicaciones de Red (CCR)esta constituida por el
equipo de procesamiento, equipo de comunicaciones, equipo de almacenamiento masivo de
informacion, equipo de interfaz hombre-maquina, y un equipo de almacenamiento de la clave
de seguridad de acceso (CSA) a la TM.
El equipo de procesamiento consiste en uno o mas procesadores digitales que
proporcionan el control completo de la estacion CCR llamado Sistema de Control de Red
(SCR). El SCR monitorea y controla a las redes, procesa la llamada, procesa el acceso a la red y también procesa la comunicacionentre redes.
El equipo de comunicaciones consiste de tres subsistemas Ilamados desefializacion
satelital, de canales de comunicacion y de una interfaz para enlaces de la estacién de
interconexiOn a través de lineas terrenas.
El equipo de almacenamiento masivo de informacion guarda la configuracién de la
red, almacena el registro de Ilamadas y los programas ejecutables que se utilizan para la
configuracion dela red y servicios a proporcionar.
El equipo de interfaz hombre-maquina proporciona mandosal operador, despliege de
informacion y facilidades de copiado y el acceso del operadoral sistema operativo de la
computadora.
El equipo de almacenamiento CSA a la TM suministra una facilidad de seguro para
protecci6n y distribucion de CSA a la TM.
11.3.2.3 Estaciones de Interconexiona redes.
La funcion principal de las estaciones de interconexion es proporcionar la conexion
en modo de conmutacion de circuitos segtin los requerimientos de los usuarios para la conexi6n entre las terminales moviles y los subscriptores fijos 0 moviles, y viceversa. Esta
estacion puede ser configurada de dos formas: la primera como estacion de conexion hacia
redes publicas, en este caso llamada compuerta, y la segunda en la formade estacion base,la cuales utilizada para redes de comunicaciones privadas. Sistema MSAT, [Lunsford, 1992;
Johanson, 1993; IMC, 1991].
Lasestaciones de interconexion operanbajo el control del CCR dentro de la red para el establecimiento de los canales de comunicaciones. El control de la estacién de interconexién por medio del CCRserealiza a través de los canales de sefializacién entre estaciones,los cuales puedensersatelitales en banda "Ku-Ku"o lineas terrestres.
La figura 8 muestra el diagrama a bloques de una estacion de interconexion dividida
en subsistemas que puede ser configurada comoestacion compuerta 0 comoestacidn base y
a través de ella salir hacia redes de comunicacion ya sean publicas 0 privadas dependiendo de las necesidades del usuario.
EQUIPO DE ESTACION TERRENA
|
SUBSISTEMA DE
| SMAG TRANSMISION
UNIDADES DECANAL
UNIDADES DE UNIDADES_DE CANAL DE CANAL _DE COMUNICACION!] SENIALIZACION
FUNCION COMPUERTA © BASE
INTERCONEXION
SLSS A RED TERRESTRE
EQUIPO TERMINAL DE CCR
Figura 8. Diagrama a bloquesde unaestacion de interconexion.
A continuacionse explican brevemente los subsistemas que componen la estacion de
interconexion.
La estacion de interconexion puede estar colocada en algunos casos conla estacion
controladora de comunicaciones de red (CCR). Si se presenta este caso, el equipo de radio
frecuencia estara compartido porlas dos estaciones.
a) Subsistema de unidad de canal: En este subsistema se encuentran las unidades de
sefializacion,las cualesse utilizan para el establecimiento del enlace y se dividen en dos
tipos: unidades de canal de comunicacion y unidades de canalde sefializacion, los cuales son
gruposde canales asignadosen base a la demanda de los usuarios del sistema.
b) Subsistema compuerta o base: Define la funciondela estacion, si esta estructurada como una estacion de interconexion compuerta (Gateway) con conexion hacia una red publica, o
comounaestacion de interconexion hacia red privada (Estacion base).
c) Subsistema de logica y sefializacidn (SLSS): Acttia como el controlador central de la estacion de interconexion, la cual manejala inteligencia de la estacion de interconexidn para
el establecimiento de Ilamadas, enrutamiento, manejo de protocolos, monitoreo del enlace,
interconexion hombre-maquina e intercambiode sefializacion dentrodel sistema
d) Subsistema de interconexion a red terrestre: Proporciona la interfaz para la conexion
hacia las redes de comunicacién externas, las cuales pueden ser de una estacién de
interconexiOn compuerta con conexionhacia la red telefonica publica o a alguna red publica
de comunicaciones y para una estacion de interconexion base con conexion hacia una red de
comunicacion privada.
e) Subsistema de transmision : Tiene las mismas funciones que realiza en la Estacion
Maestra de Datos y también contiene la estacion SMAC.
11.4 Conexidn con las redes de comunicaci6n.
La conexion de las redes de comunicaciones terrenas con la red de comunicaciones moviles satelitales se realiza a través de las estaciones de interconexidn para usuarios. Se
puede requerir de servicios de conmutacién de circuitos en el modo de estacién de
interconexion base o compuerta, y a través de la estacion maestra de datos para usuarios que
requieran servicios de conmutacién de paquetes. La interconexidn entre los sistemas terrestres de comunicacion y el SSM (Sistema Satelital Movil) se realiza con el fin de
ampliar los alcances de dichos sistemas de comunicacion. La conexidn del SSM seefectta
con la Red Publica Telefonica (RPT), con la Red Publica de Datos (RPD) y con redes
privadas. El usuario dependiendodesus necesidadesde trafico se conecta a una estacion de
interconexion base para redes privadas o a una estacidn de interconexion compuerta (gateway) para su conexiona redes publicas.
A continuacién se describe brevemente cada una de estas redes de comunicacion para comprendersu funcionamiento los servicios que se pueden ofrecer
If.4.1 Redes publicas.
Las redes publicas estan planeadaspara la interconexion de usuarios que tengan un
trafico de comunicacién hacia distintos destinos. El acceso no se encuentra restringido a
quién desee accesara la red, ya que sonservicios prestadosa la sociedad.
Se recomienda la conexion hacia las redes publicas por parte de los usuarios del
sistemasatelital movil cuando su volumen de trafico de comunicaciones es relativamente
bajo ya que resulta incosteable tener recursos dedicados para un volumen bajo detrafico,
teniendoseasi una subutilizacion del sistema.
11.4.1.1 Red publica telefonica.
En el caso de redes moviles satelitales con acceso a la Red Publica Telefdnica, se
requiere de un tipo de conexionentre las redes como el que se describe a continuacion.
La Red Publica Telefonica (RPT) se conecta a las estaciones de interconexion
compuerta a través de centrales de larga distancia en la RPT. Estas centrales enrutan las
llamadas originadas por la terminal movil (TM) hasta su destino final. Las Mamadas
originadas en la RPT hacia terminales moviles pertenecientes al sistema se enrutan a través
de la RPT hasta llegar a la estacion de interconexion. Sistema MSAT[Johansonetal, 1993]. Dealli en adelante se establece todo el protocolo parallegar al establecimiento del canal de comunicacione identificacion de llamadas. Las llamadas originadas en la RPT se direccionan en base a cierto ntimero-codigo asignado para el sistema movil satelital. En la actualidad la RPT de México (TELMEX) cuenta con equipo de comunicacién tanto analégico como
digital, por lo que las estaciones de interconexion tendran que interactuar con ambostipos
de tecnologias.
Los medios para la interconexion entre centrales telefonicas de larga distancia y sus
lineas troncales hacia las estaciones de interconexion se explicaran a detalle mas adelante en
el desarrollo deeste trabajo de tesis.
La comunicacion entre las estaciones de interconexion y las centrales de larga
distancia telefonicas debe estar basada en un estudio de trafico y seria innecesario y poco
practico colocar una estacion de interconexion a cada central de larga distancia. Para cubrir
el territorio mexicano se debe ubicar estas estaciones de interconexion en zonas donde el
trafico asi lo requiera, y para que sea un servicio poco afectado porla distancia se trata de
tener estas estaciones en las regiones norte, centro, oeste y sur del pais, en ciudades con
centrales de larga distancia que su trafico sea relativamentealto.
11.4.1.2 Red publica de datos.
La Red Publica de Datos (RPD) se conecta al sistema de comunicacién movil
satelital por medio de la Estacion Maestra de Datos. La RPD tiene por objetivo prestar al
usuario de esta red su capacidad de transporte de paquetes de datos. La RPD instalada en México, llamada TELEPAC,es una red de conmutacion de paquetes y tiene una amplia cobertura a nivel nacional, transportando paquetes de datos a través de toda la Republica
Mexicana [Covarrubias Rosaleset al, 1992]. Con esta tecnologia los recursos de transmision
se comparten por diferentes usuarios. Se puede decir que no soncircuitos dedicados como
sucede en la Red Publica Telefonica, ya que se utilizan por multiples usuarios para la
transmision de sus datos sobre el canal de comunicacion en forma simultanea. La topologia
de la red esta estructurada siguiendo un disefio de malla que la divide en dos subredes la red de transporte y la red de acceso [Barrera Mendieta, 1992].
Red de Transporte: Esta constituida por multiples nodos localizados en distintas
ciudades de la Republica Mexicana, interconectadas en forma de malla, lo que se traduce en
una alta confiabilidad delos servicios.
Red de Acceso: Se encuentra compuesta por equipos concentradores y
conmutadores (conmutacion local) conectados enestrella a la red de transporte. Su funcion
principal es recogerel trafico de los usuarios para ser enviados a los nodos de conmutacién
principales.
1.4.2 Redes privadas.
La conexi6nhacia redesprivadas serealiza por medio de estaciones de interconexion
base, las cuales pueden conectar grupos cerrados de usuarios para su comunicaciéninterna.
Este tipo de conexion hacia redes privadas pueden ser tanto para voz comopara datos, los
cuales son ideales para flotas de transporte, teniéndose con esta conexidn muchosbeneficios
para el mejor aprovechamiento durante la ruta de transporte de carga de flotillas de transporte. Otros usuarios de este tipo de conexion pueden ser las compafiias petroleras y
gaseras, para el monitoreo desus instalaciones en lugares remotos. Eneste tipo de conexion
hacia redes privadas se tienen actualmente circuitos dedicados, pero debido al alto trafico
cursado a través de ellos se compensa eluso de estos circuitos dedicados.
1.5 Aplicaciones maritimas, terrenas y aéreas.
Los servicios que ofrece el sistema satelital movil son para la transmision de voz,
datosy facsimil.
La tabla VI muestralos servicios que proveenlos sistemas de comunicacionsatelital
movil INMARSATestandar "C", INMARSATestandar "M"yel sistema MSAT. En el caso del sistema Solidaridad, se cubriran las necesidades de México en cuanto a comunicacion
movil en lo que respecta a su plataforma maritima, espacio aéreo y territorio del pais
[Maldonado Garcia, 1992].
Tabla VI. Servicios ofrecidos poralgunossistemas satelitales moviles.
SISTEMA
VOZ
DATOS
FACSIMIL
INMARSATESTANDAR "C"
x
INMARSAT ESTANDAR "M"
x
x
x
MSAT/SOLIDARIDAD
x
x
x
Servicios prestados por el estandar "C" de INMARSAT [Staffa, Subramaniam,
1993]:
- Mensajes en modo almacenamiento-envio.
- Reporte de posicionamiento y datos.
- Servicio de encuesta(polling). - Llamada de grupo ampliada.
- Radio-busqueda (paging).
Sevicios prestados por el estandar "M" de INMARSAT [Staffa, Subramaniam,
1993]:
- Servicios de voz, interaccién conel sistemacelular.
- Servicio de datos a baja velocidad.
- Facsimil grupo3.
- Radio-btisqueda (paging).
Servicios prestadosporel sistema MSAT[ Johanson, 1993]:
- Servicio de voz, interaccidn conel sistema celular.
- Servicio de datosa baja velocidad.
- Facsimil grupo 3.
- Sistema de posicionamiento global (GPS, opcional).
Los servicios a prestar por el sistema Solidaridad para México dentro de su
territorio, mar patrimonial y espacio aéreo seran [Maldonado Garcia, 1992]:
- Servicio de voz, interaccion con el sistema celular.
- Servicio de datos. - Servicio de facsimil.
