Satélites
Grupo:
Alana Ramos de Araujo
Arthur Inácio do Nascimento
José Maurilio da Silva Júnior
Satélite
HistóriaA idéia dos satélites para telecomunicações foi proposta por Arthur C. Clarke, em seu artigo “Extra-Terrestrial Relays” para a revista Wireless World em 1945, pós II guerra mundial. Neste artigo, ele discutia a possibilidade de cobrir a Terra com três satélites espaçados de um ângulo de 120°, para realizar a comunicação de rádio e televisão a toda parte do globo terrestre.
O primeiro satélite lançado foi o Sputnik 1, colocado em órbita pela União Soviética em 4 de Outubro de 1957 e orbitou por 3 meses. Ele enviava para Terra sinais nas freqüências de 20 e 40 MHz. Sputnik 1 mostrou que o espaço era, na verdade, uma área possível de ser explorada para fins de telecomunicação. Depois do Sputnik, os EUA forçaram bastante para voltar a ser a potência tecnológica, essa reação foi chamada de Sputnik Crisis.Um mês depois do lançamento da primeira versão, a União Soviética lançou o Sputnik 2 com um passageiro a bordo, a cadela Laika. A partir desses dois eventos, o espaço tornou-se uma área de grande interesse para diversos países, como os Estados Unidos, que em fevereiro de 1958 lançou Explorer 1, responsável pela descoberta do cinturão radioativo de Van Hallen. O governo americano decidiu que uma agencia deveria ser estabelecida para cuidar de todos os projetos espaciais não-militares. Em 29 de julho, 1958, a National Aeronautics and Space Administration (NASA) foi criada.
O primeiro satélite de comunicação, o Signal Communication by Orbital Relay (SCORE), foi lançado em 18 de dezembro de 1958 e continha uma mensagem de natal do presidente Eisenhower. O SCORE ficou em órbita por 12 dias, quando acabaram-se as baterias.
O Discoverer 1 foi lançado em 28 de fevereiro de 1959 pelos EUA como parte do projeto secreto KH-1. Em 18 de agosto de 1960 o satélite Discoverer 14 subiu equipado com a primeira câmara fotográfica Corona. Em 11 de dezembro de 1961 os soviéticos tentaram lançar, sem sucesso, o satélite espião Zenit 1.
Em agosto de 1960, os EUA lançaram o Echo 1, um balão artificial de plástico aluminizado, que apenas refletia radiações de volta para Terra, era um satélite refletor. Neste mesmo ano, a American Telephone and Telegraph (AT&T), Bell Telephone Laboratories, NASA e outras empresas iniciaram o desenvolvimento do Telstar I, o primeiro satélite de comunicação, que foi lançado em 1962. O satélite não chegava a medir 1 metro, pesava aproximadamente 77 kg e possuía na sua superfície células solares para gerar uma pequena energia elétrica de 14 watts, tinha uma capacidade de 600 circuitos telefônicos ou um circuito de televisão. Telstar 1 foi desligado em 21 de fevereiro de 1963. A partir disto, outros satélites foram lançados com o propósito de efetuar testes e comunicações. Por exemplo, o Relay 1, que tinha como um de seus objetivos de mapear as áreas de radiação da Terra, porém teve 2 problemas, logo que lançado em 13 de dezembro de 1962. O principal
deles foi um vazamento em um dos reguladores de alta potência, que, em 1965, reduziu a tensão do satélite.
O Syncom Satellite Project foi criado pela NASA para demonstrar a tecnologia de satélites em sincronia com a órbita da Terra. Syncom 1 foi construído para ser o primeiro satélite de comunicação de órbita geoestacionária, porém se perdeu no caminho por problemas eletrônicos. Ele foi lançado em 14 de fevereiro de 1963. Em 26 de julho do mesmo ano, a NASA lançou o Syncom 2, que substituiu com sucesso o Syncom 1. Logo em agosto, o presidente Kennedy telefonou para o primeiro ministro da Nigéria, que estava em um navio Americano em Lagos Harbor, realizando a primeira ligação entre dois chefes de Estado através de um satélite. A primeira transmissão televisiva (qualidade baixa e sem som) por um geoestacionário também aconteceu com o Syncom 2 em 29 de setembro de 1963. O Syncom 3, lançado em 19 de agosto, destacou-se por ter realizado, ao vivo, a transmissão dos jogos olímpicos de 1964.
Em 6 de abril de 1965, a Communications Satellite Corporation (COMSAT) colocou em órbita o seu satélite Intelsat (International Satellite Communication System), o primeiro satélite comercial de comunicação, conhecido como Early Bird e ficava sobre o oceano atlântico. Outras versões do Intelsat foram lançadas sobre o oceano pacífico em 1967 e também sobre o oceano índico em 1969. Assim se iniciou a era da comunicação global de satélites propriamente dita. Praticamente toda a superfície terrestre foi coberta, com exceção das áreas polares, com os lançamentos dos satélites geostacinários Intelsat. Mais de 100 governos e organizações internacionais controlam esses satélites.
Os satélites Anik (“irmãozinho”) pertecem à Telesat Canada. Essa série foi muito importante pelo fato de ser os primeiros satélites de comunicação domésticos. O primeiro, Anik A, foi lançado em novembro de 1972, o segundo em abril de 1973 e o último da série em maio de 1975.
Westar foi o nome dado à série de satélites americanos operando na banda C. A banda C é quando se utiliza certas porções de espectro eletromagnético ou um intervalo de ondas de luz para comunicação.
Os satélites Marisat foram os primeiros satélites de telecomunicações marítimas. Foram desenvolvidos para garantir uma comunicação segura com os navios comerciais e a U.S. Navy nos três maiores oceanos (Atlântico, Pacífico e Índico). Eles foram o inicio da constelação INMARSAT (International Maritime Satellite Organization). Os três primeiros Marisats foram lançados em 1976 (em 19 de fevereiro, 10 de junho e 14 de outubro).
O desenvolvimento do estudo espacial no Brasil foi iniciado em 1979 na Missão Espacial Completa Brasileira (MECB). Pouco mais de dez anos depois, foram lançados os satélites de coleta de dados ambientais SCD-1(1993) e SCD-2(1998). O satélite CBERS-1, lançado em 1999, e o CBERS-2, lançado em 2003, foram provenientes de uma parceria com a China. O Satélite Cbers-2B, desenvolvido pelo Inpe (Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais)
também é fruto dessa parceria, é o terceiro satélite do programa Cbers (Satélite Sino-Brasileiro de Recursos Terrestres, na sigla em inglês) e foi colocado em órbita no dia 19 de setembro de 2007. A previsão é que o Cbers-3 seja lançado até 2010 e o Cbers-4 até 2013. O Cbers transformou o Brasil no maior distribuidor de imagens de satélite do mundo, fornecendo por ano mais de 100 mil imagens gratuitas.
O satélite Amazônia-1 será o primeiro satélite inteiramente brasileiro, projetado, desenvolvido e lançado no Brasil. Amazônia 1 será equipado com duas câmeras: uma com 40 metros de resolução, que vai fazer uma varredura completa da Terra a cada cinco dias, e outra de 10 metros, que necessita 30 dias para fazer uma imagem do globo. A plataforma nacional Multimissão, PMM, foi a escolhida no desenvolvimento deste satélite, e será também utilizada em outros satélites propostos para o Programa Espacial Brasileiro: o satélite científico Lattes-1, o satélite radar de observação da Terra (Mapsar) e o satélite meteorológico de medidas de precipitação (GPM-Br). A PMM é uma plataforma genérica desenvolvida pelo INPE para satélites na classe de 500 kg. Possui massa de 250 kg e provê os recursos necessários em termos de potência, controle, comunicação e outros para operar, em órbita, uma carga útil de até 280 kg. O lançamento do Amazonia 1 está previsto para 2011.
Atualmente, as principais operadoras de satélites no Brasil são a Eutelsat(fr), Hispamar(br), Intelsat/Panamsat, Star One(br), Telesat(ca) e os maiores usuários dos serviços são a Rede Globo de Televisão, a Globosat e a Petrobrás.
Em 13 de março deste ano, o presidente da Agência Espacial Brasileira (AEB), Carlos Ganem, participou, no Rio de Janeiro, do seminário: Satélites Impulsionando o Desenvolvimento do País. O evento objetivou discutir os avanços das comunicações no Brasil e no mundo além de entre outras coisas estimular novos projetos nessa área.
Vantagens e desvantagens
Os satélites utilizam ondas magnéticas para transmissão de dados e isso compromete a segurança, que é um dos maiores problemas dessa tecnologia. O uso da encriptação é algo bastante comum nas transmissões via satélites. As condições climáticas são também um problema que afeta diretamente e comprometem a comunicação parcial ou totalmente. O atraso de propagação e a exposição à radiação solar também são desvantagens deste tipo de comunicação. Outro problema pouco comentado é o eclipse do sol por um satélite, que interfere na comunicação, que é interrompendo por poucos minutos. Sistemas que não podem ser interrompidos de forma alguma não podem utilizar a rede de comunicação VSAT visto que o BER (bit error rate) é variável.
Mesmo com todos os problemas citados, a utilização de satélites para comunicação ainda não foi nem será extinta tão cedo. É uma tecnologia rápida, pois pode ser implementada e começar a operar em poucos dias e a velocidade de transmissão também é rápida. As redes VSAT transmitem
simultaneamente uma grande quantidade de informações telefônicas, televisivas, radiofônicas etc de excelente qualidade e abrangência continental. As transmissões via satélites não são afetadas por catástrofes naturais como vulcões e terremotos. Além disso, esse tipo de tecnologia abrange áreas de difícil acesso como fazendas e territórios insulares além de carros, aviões, navios, caminhões e qualquer outro veiculo móvel. A tecnologia VSAT reduz os custos de comunicação e despesas de deslocamento e é uma tecnologia aberta. São sistemas com antenas relativamente pequenas (0.6 a 2.4m), um grande número de estações terrestres de baixo custo e o transmissor é de baixa potência (1 a 10 W).
Tipos de satélites
- Militares:
Desenvolvidos com os objetivos de telecomunicação, observação, alerta avançado, ajuda à navegação e reconhecimento. Os satélites militares, em função do objetivo a que foram concebidos, giram em diferentes altitudes e, por conseqüência, órbitas. Atualmente os EUA possuem tecnologia de altíssima resolução espacial, como o Big Bird, que pode identificar objetos de poucos centímetros de comprimento. Também no segmento militar destaca-se o Key Hole, que espiona alvos e transmite em tempo real com uma varredura igual a da televisão. Mais uma prova de que o segmento bélico é pioneiro na descoberta de novas tecnologias é o GPS (Global Positioning System). Utilizado em sistemas de navegação, a constelação de 24 satélites fornece de graça aos portadores de terminais a localização exata de onde se encontram.
- Científicos:
Os satélites científicos englobam os meteorológicos, os de exploração do universo e os de coletas de dados da Terra. Os meteorológicos visam à óbvia tarefa de identificação do clima, possibilitando a prevenção de mortes por desastres naturais como furacões ou chuvas de granizo. Por outro lado, os de exploração do universo têm seu alvo voltado justamente para a exploração do espaço a fim de obter mais conhecimento sobre a Terra, o sistema solar e o universo como um todo. Quase todas as imagens que temos do espaço vêm de telescópios acoplados a esse tipo de satélite. O mais famoso deles, o Telescópio Hubble, está em órbita desde 1990 e já tem seu sucessor em desenvolvimento, o James Webb. Com espelhos sete vezes maiores que os do Hubble, ele ficará a uma distância de 1,5 milhão de km da Terra. E, o último dos satélites científicos, o de coleta de dados, que visa à elaboração de informações sobre fenômenos físicos, químicos, biológicos da superfície da Terra e da atmosfera, através de uma gama infinita de sensores existentes.
- Comunicação:
Fazem a distribuição dos sinais de telefonia, internet e TV Em várias órbitas, sobretudo nas geoestacionárias. Mais da metade dos satélites que orbitam a Terra são de comunicação. A maioria usa a órbita geoestacionária para ficar parado sobre um mesmo ponto da Terra – assim, antenas como as parabólicas não precisam ficar mudando de posição para procurar o satélite no espaço e receber seu sinal.
Como um Satélite é colocado em órbita?
Hoje em dia, todos os satélites são colocados em órbita carregados por um foguete ou em um compartimento de uma nave espacial. Na maioria dos lançamentos, o foguete é primeiramente direcionado para cima. Isso faz com que esse dispositivo atravesse mais rapidamente a parte mais densa da atmosfera e diminui o consumo de combustível. Depois de atingir determinada altura, o mecanismo de controle do foguete utiliza o sistema inercial de orientação (IGS- Inertial Guidance System) para ajustar a rota àquela descrita no plano de vôo. Essa rota, na maioria dos casos, é elaborada de forma a utilizar o impulso que pode ser obtido com a rotação da terra, ou seja, quanto mais próximo o ponto de lançamento estiver da linha do Equador, maior será o impulso, pois a velocidade rotacional nessas áreas é maior.
Uma vez que o dispositivo atinge uma região de ar extremamente rarefeito, o sistema de navegação do foguete queima outros foguetes pequenos o suficiente apenas para colocar o conjunto em uma posição horizontal. O satélite é então liberado e outros foguetes são queimados novamente para assegurar uma distância entre o veículo de lançamento e o satélite em si.
Velocidade orbital e altitude
Um corpo deve acelerar a pelo menos 40.320 km/h para escapar completamente da gravidade da Terra e voar espaço afora. A velocidade de escape da Terra é muito maior do que a necessária para colocar um satélite em órbita, pois a intenção é fazer com que este se equilibre à força da gravidade e não escape rumo ao espaço.
A velocidade orbital do satélite depende de sua altura. Quanto mais próximo à Terra, maior será o seu valor. A uma altura de 200 km, a velocidade requerida para ficar em órbita é de 27.400 km/h, enquanto que a 35.786 km é de 11.300 km/h. Um Satélite com estas duas últimas características completa uma revolução em torno do nosso planeta em 24h. Como a Terra também completa uma rotação a cada 24h, então esse dispositivo permanece fixo em relação a um ponto na superfície terrestre e são chamados satélites geoestacionários.
Em geral, quanto mais alta a órbita, maior a vida útil do aparelho. A uma baixa altura, o satélite passa por rotas dentro da atmosfera terrestre, o que cria atrito e faz com que este perca gradativamente altitude e, por fim, pegue fogo ao cair em direção à Terra. A grandes altitudes, onde o vácuo do espaço é quase total, quase não existe atrito e um satélite pode permanecer orbitando por séculos (a exemplo do que acontece com a lua).
Categoria dos satélites
Existem três tipos de satélites que se encontram em três órbitas distintas:
LEO (Low Earth Orbit): de 500 a 1500 km de altura
MEO (Medium Earth Orbit): de 6000 a 15000 km de altura
HEO (High Earth Orbit): a partir de 20000 km de altura, onde se inclui GEO (Geostationary Orbit) a aproximadamente 36.000 km de altura.
- Satélites de baixa órbita (LEO) e de média órbita (MEO):
Órbitas LEO são aquelas em que os satélites viajam a uma altitude entre 500 e 3000 km aproximadamente. Nas órbitas MEO os satélites estão viajando entre 13000 e 20000 km de altitude. Como estas órbitas estão próximas à Terra, o satélite tem de viajar a uma velocidade angular maior que a do planeta, pois, caso contrário, a força da gravidade o puxará para o solo, destruindo-o.
Os satélites LEO são normalmente divididos em duas categorias: “BIG LEOs” e “SMALL LEOs”. A diferença entre eles é que os BIG LEOs utilizam a faixa de freqüência acima de 1 GHz e os SMALL LEOs abaixo de 1 GHz.
A velocidade média de um satélite LEO está em torno de 25.000km/h, realizando uma volta completa em torno da Terra em cerca de 90 a 100 minutos. As órbitas podem ser tanto circulares como elípticas, dependendo da necessidade do projeto a ser executado, pois as órbitas elípticas fazem com que o satélite passe mais tempo sobre uma determinada região, facilitando e ampliando o tempo de comunicação entre o satélite e a estação terrestre.
Os satélites de comunicação utilizam estas órbitas, pois elas estão mais próximas à Terra, fazendo com que os equipamentos utilizados possam ser menores, até portáteis, já que necessitam de pouca potência para transmissão.
- Satélites Geoestacionários:
São assim denominados por serem colocados em uma órbita sobre o equador de tal forma que o satélite tenha um período de rotação igual ao do nosso planeta, ou seja, 24 horas. Com isso a velocidade angular de rotação do satélite se iguala à da Terra e tudo se passa como se o satélite estivesse parado no espaço em relação a um observador na Terra. Para que um satélite desenvolva uma órbita geoestacionária a uma altura de aproximadamente 36.000 km ele necessita de uma velocidade de 11.300 km/h. A União Internacional de Telecomunicações (International Telecommunication Union - ITU) dividiu o espaço Geoestacionários em 180 posições orbitais, cada uma separada da outra de um ângulo de 2°. O Brasil pleiteou 19 posições orbitais junto à ITU. Destas, atualmente, sete se encontram designadas para uso dos operadores brasileiros (Star One, Loral e Hispasat).
Partes de um satélite
O satélite, do ponto de vista de transmissão, é uma simples estação repetidora dos sinais recebidos da Terra, que são detectados, deslocados em freqüência, amplificados e retransmitidos de volta à Terra. Um satélite típico é composto de uma parte comum (bus), onde se encontram as baterias, painéis solares, circuitos de telemetria e a parte de propulsão. Além do bus, temos a carga útil (payload), composta essencialmente dos circuitos repetidores, denominados transponders.
Uma visão comparativa entre satélites de órbitas LEO, MEO e GEO
Os satélites que operam em uma órbita Geoestacionária necessitam de foguetes lançadores mais complexos devido à sua altitude elevada, o que provoca um maior custo de lançamento do que o dos de tecnologia (MEO e
LEO). Essa despesa chega a ser quatro vezes maior que o valor do próprio dispositivo.
Os Satélites GEO possuem uma vantagem de abranger uma área de cobertura muito maior do que as dos satélites LEO e MEO. Em contrapartida, a elevada altitude provoca um retardo de aproximadamente 0,5s no sinal. Este atraso provoca problemas mais complexos em protocolos de verificação e correção de erro de dados, em que a todo instante uma sistema transmissor interrompe a comunicação de dados para aguardar a resposta do sistema receptor de que há erro do dado enviado. Só então o dado é retransmitindo. Esta interação entre os dois sistemas (Tx e Rx) seria normalmente instantânea se eles não tivessem que aguardar 0,5s por uma confirmação de erro. Por este motivo os protocolos de comunicação de sistemas via satélites GEO são diferentes.
FAIXA DE FREQUÊNCIA
A comunicação de satélites é feita utilizando ondas magnéticas. Essas ondas transitam entre duas faixas principais: Banda C e Banda Ku. A Banda Ku é mais restritas, cobrindo áreas menores e específicas, devido aos focos das antenas que transmitem as suas frequências serem mais fechados. A faixa de frequência utilizada pela banda KU varia de 11,7 a 12,7GHz para downlink (Satélite para Terra) e de 14 a 14,5GHz para uplink(Terra para Satélite). A maior vantagem da Banda Ku é o fato de utilizar pequenas antenas parabólicas e trabalhar em altas freqüências. Essa faixa raramente sofre interferência de microondas terrestres ou de outras poluições eletromagnéticas. A
desvantagem da utilização da banda Ku é o fato de ser susceptível a
interrupções causadas pela chuva e pela neve, pelo fato do comprimento de onda desta banda ser da mesma ordem de magnitude de gotas de chuva e partículas de neve. Banda Ku é a faixa de comunicação de satélite mais utilizada em todo o mundo, cobrindo a totalidade da Europa, Japão, Estados Unidos da América e Canadá.
A Banda C é uma faixa de frequência que possibilita a recepção e transmissão de canais de satélite a grandes distâncias. Na Europa, é possível captar emissões da América do sul, América do Norte, África e outros. Foi a primeira faixa a ser explorada comercialmente, devido à sua ampla cobertura. A banda C é composta por duas faixas espectrais: 3,7 GHz a 4,2 GHz, usada para recepção (satélite-terra) e 5,925 GHz a 6,425 GHz para transmissão (terra-satélite). O fato das frequências utilizadas pela Banda C serem mais baixas melhora o seu desempenho sob condições meteorológicas adversas. Ao mesmo tempo, porém, as frequências de Banda C estão mais congestionadas e são mais vulneráveis às interferências terrestres e necessitam de antenas parabólicas relativamente grandes.
A comunicação utilizando satélites é feita transmitindo a informação para o satélite, processo chamado uplink, depois a informação é retrasmitida para a Terra, pelo downlink. O primeiro componente na estrutura de
comunicação é a estação terrestre, que é destinada à manutenção e operação dos satélites e tem a finalidade de gerar o serviço de comunicação entre usuários. As estações terrestres podem ser do tipo GOCC (Ground Operations Control Center) ou SOCC (Satellite Operations Control Center). A SOCC gere as constelações dos satélites, monitora a posição dos satélites e as suas órbitas, fornecendo serviços de telemetria e comando para a constelação. A estação GOCC é responsável pelo controle e planejamento do uso dos
recursos dos satélites pelas gateways, estando assim interligada ao SOCC. O segundo componente é o próprio satélite, que é um artefato utilizado para retransmissão do sinal recebido do transmissor terrestre. Dentro do satélite há: subsistemas de controle de altura e órbita; subsistemas de telemetria,
seguimento e comando; subsistemas de alimentação e energia; e subsistemas de comunicação. O controle de altura e estabilização se dá através de motores de gás nos eixos do satélite, que o movem para a sua órbita correta. O sistema de telemetria envia para a estação terrestre de controle informações sobre os sistemas de funcionamento do satélite, como status dos sensores e dados de posicionamento. Para corrigir a posição do satélite o sistema de comando, após processar informações do sistema de telemetria, envia ações aos motores de gás. Os componentes do satélite são alimentados por células solares, que transformam a luz solar em energia elétrica. Em caso de eclipses os satélites utilizam energia reserva das baterias. A retransmissão é feita através de um dispositivo chamado transponder. Após a recepção do sinal pela antena receptora, há uma filtragem, amplificação do sinal, transferência para a frequência de emissão e emissão do sinal. Cada satélite possui vários
transponders cada um trabalhando em uma faixa de frequência específica(ex: 30, 40 ou 72MHz).
COMUNICAÇÃO VIA SATÉLITE: VSAT
Um tipo de rede de comunicação bastante popular é a VSAT (Very Small Aperture Terminal). Esse nome refere-se a qualquer terminal fixo usado para prover comunicações interativas, ou recepção apenas, sempre passando pelo satélite qualquer transmissão terrestre até o receptor. Esse sistema de transmissão possui algumas vantagens como: grande área de serviço (utilização de satélites), fácil instalação, grande disponibilidade e robustez. Tais redes são compostas de três componentes básicos: estações remotas (terminais VSAT), uma estação master opcional (HUB) e o satélite de transmissão. O HUB gerencia a rede num determinado tipo topologia e tem a finalidade de controlar o acesso pelo provedor do serviço. Todos os terminais VSAT de um mesmo sistema utilizam o mesmo transponder e compartilham a mesma banda.
Redes VSAT são geralmente do tipo estrela onde existe uma central (HUB) que atua como um comutador. Outro tipo de topologia é a mesh, ou malha, onde os terminais VSAT se comunicam, através do satélite, diretamente
com os outros terminais. A topologia tipo estrela tem a vantagem de ser centralizada, mas o tempo de propagação do sinal é maior do que a do tipo malha, pois sempre é intermediado pela estação HUB. As estações VSAT podem com somente uma antena agrupar vários tipos de serviço para a transmissão como: ATM (caixa automático), terminais isolados que são conectados a mainframes, serviço de telefone, rede para PC e vídeo-conferência.
No Hub existem alguns computadores ligados fisicamente a esta estação. O primeiro deles é o host, com função de fornecer a informação necessária às estações ou conectá-las a uma rede externa. O information center é utilizado para guardar as informações dos clientes podendo ser convertido para uma estação junto ao HUB. E, por fim, NMS (Network Management System) utilizado pelo gerente da rede. Através do NMS pode-se controlar os limites dos canais, o uso, a performance e o tráfego além de executar diagnósticos e relatórios estatísticos.
Comunicação entre satélites pode ocorrer utilizando sistemas de ISL( Inter Satellite Links). As ligações são feitas entre satélites presentes na mesma camada, sendo necessário que se encontre em linha de vista. O ISL aumenta a autonomia, reduzindo o número de gateways, reduz atrasos devido a perdas atmosféricas, permite routing a longas distâncias e só é necessário um uplink e downlink para comunicação entre dois agentes móveis. Existência de muitos ISL’s implica um suporte de um equipamento sofisticado, caro e de complexa implementação, complexa focagem das antenas entre satélites, maior
consumo de combustível e tempo de vida menor.
Funcionamento da TV por satélite
A televisão por satélite soluciona os problemas de alcance e distorção por meio da transmissão de sinais a partir de satélites que orbitam a Terra. Os sistemas de televisão por satélite transmitem e recebem sinais de rádio utilizando antenas especializadas chamadas parabólicas de satélite.
Os primeiros espectadores da TV por satélite foram uma espécie de desbravadores. Eles usavam suas caras parabólicas para descobrir uma programação exclusiva que não se destinava necessariamente às audiências de massa. A parabólica e o equipamento receptor proporcionaram aos primeiros espectadores as ferramentas para captar estações estrangeiras, transmissões ao vivo, atividades da NASA entre outras coisas. O provedor de satélite de transmissão via direta (direct broadcast satellite, ou DBS) seleciona programas e os transmite para assinantes. O papel principal do provedor é trazer dúzias ou mesmo centenas de canais até sua televisão em uma forma que aproxima a competição com a TV a cabo. Inicialmente, a televisão por satélite era transmitida na banda C de rádio, uma faixa de freqüência entre 3,4 GHz e 7 GHz. O satélite de transmissão digital envia a programação na faixa de freqüência Ku (12 GHz a 14 GHz). Há cinco componentes principais envolvidos em um sistema de satélite direct to home (DTH, ou direto para sua casa): a fonte da programação, o centro de transmissão, o satélite, a parabólica para satélite e o receptor. As Fontes de programação são simplesmente os
canais que fornecem a programação para a transmissão. O provedor não cria uma programação original. Ele paga outras companhias (HBO, por exemplo, ou a ESPN) pelo direito de transmitir o conteúdo fornecido via satélite. Desse modo, o provedor é como um corretor entre você e as fontes de programação reais. As companhias de televisão a cabo funcionam pelo mesmo princípio. O
centro de transmissão é o link central do sistema. No centro de transmissão,
o provedor de televisão recebe sinais de diversas fontes de programação e irradia um sinal de transmissão para satélites em órbita geoestacionária. O centro de transmissão usa grandes parabólicas de satélite para captar esses sinais analógicos e digitais provenientes de várias fontes. Os satélites recebem os sinais da estação de transmissão e o retransmitem para o solo. A
parabólica do telespectador capta o sinal do satélite e o envia para o receptor
na casa do espectador. O receptor processa o sinal e o envia para um aparelho de televisão comum.
O centro de transmissão converte todos os dados recebidos pelas companhias locais e converte tudo em uma corrente digital contínua de grande qualidade. Após essa etapa há a compressão dos dados para que o satélite lide bem com o sinal. Depois que o vídeo é comprimido uma encriptação é realizada a fim de embaralhar o sinal e dificultar o acesso de desconhecidos. O sinal então é mandado para o satélite, amplificado e mandado de volta para a Terra. O sinal atinge o prato curvo da antena parabólica, o formato de parábola reflete o sinal de rádio para dentro em um ponto particular, assim como um espelho côncavo focaliza a luz em um ponto particular. O conversor de
bloqueio de baixo ruído, ou LNB (low noise blockdown) amplifica o sinal de
rádio que é refletido pelo prato e filtra o ruído (sinais de rádio que não carregam programação). O LNB envia o sinal amplificado e filtrado para o receptor de satélite dentro da casa do espectador. O aparelho receptor desembaralha o sinal encriptado com o chip decodificador presente no aparelho, pega o sinal digitalizado e converte para um formato analógico da TV comum ou HDTV. Assim o receptor extrai em canais individuais enviados do satélite para uma programação variada.
MÉTODOS DE ACESSO E MODULAÇÃO
Uma das características da transmissão por satélites é a capacidade do satélite poder se conectar com várias estações terrestres, permitindo uma conectividade ponto-multiponto. Um transponder pode ser acessado por várias fontes, assim, métodos de acesso devem ser implementados para conseguir gerenciar todas as estações. O primeiro a ser discutido é o FDMA (Frequency Division Multiple Access), onde o transpoder é dividido em várias faixas de frequência para cada usuário alocado. Cada estação após enviar uma ou mais portadora moduladas em FM ou PSK, é alocada em uma faixa determinada com um pequena faixa de guarda para evitar interferência. Foi a primeira técnica empregada em satélites para comunicação, sendo bastate utilizada em sistemas de telefonia móvel. Outro método é a TDMA (Time Division Multiple Access), nesta técnica o transponder consegue também trabalhar com várias estações, mas a diferença é que em determinado instante o transponder estará manipulando apenas uma portadora por vez. Desta maneira pode-se operar
com máxima eficiência e com toda energia disponível do transponder. Uma outra vantagem é a que os acessos não necessariamente devem ser
uniformes, mas o sincronismo entre as estações deve ser feito. Em uma rede TDMA o sinal é transmitido na forma de rajadas(burst), e o conjunto de burst são chamados quadro TDMA. No estabelecimento de comunicação há um envio de um burst de referência para realizar o sincronismo entre as estações terrestres. Na técnica CDMA (Code Division MultipleAccess), a transmissão é feita com banda espalhada, onde cada estação transmite com um código próprio pseudo-randômico (PN), utilizado para codificar e decodificar, nos devidos receptores, suas transmissões. Esse espalhamento espectral pode ser feito utilizando uma técnica chamada FH(frequency hopping). O transmissor salta de forma randômica entre vários canais de frequências, sendo os saltos gerados pela chave de transmissão da estação.
A modulação utilizada em qualquer sistema digital é escolhida levando-se em consideração a robustez a efeitos de ruídos, interferências, condições de propagação e eficiência espectral. Assim acontece com sistemas via-satélite que, em geral, utilizam as modulações PSK (phase shift keying) do tipo binária(BPSK) e quaternária(QPSK). Modulações que envolvem a
amplitude da portadora, como a QAM (quadrature amplitude modulation) e a ASK (amplitude shift keying) são, em princípio, inadequadas, já que o canal via-satélite é extremamente não linear e sua atenuação é variável com tempo. Entretanto, atualmente, há sistemas que empregam modulação QAM com 16 níveis, viabilizada pelo uso de códigos corretores de erro bastante robustos.
Referência bibliográfica
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