Banda Ka: Aplicações em
Broadcasting
Broadcast Day - SSPI
Introdução
Definição Ka: Denominação das faixas para satélite Geoestacionário:
Enlace de Descida : 17.7 GHz a 20.2 GHz , e Enlace de Subida : 27.0 GHz a 30.0 GHz
Sob consulta pública na Anatel (CP – 61).
A Banda Ka já está em operação em diversos países e os equipamentos já estão amplamente disponíveis : Europa, Estados Unidos, Canada, Austrália, Oriente Médio, Partes da Ásia
5 GHz 10 GHz 15 GHz 20 GHz 25 GHz
Disponibilidade de espectro: chave para o
crescimento
Espectro de Uso Geral : FSS
Principais Bandas em Uso em Satélite Banda Ku para Aplicações com
antenas pequenas(VSAT & DTH, etc.) Banda C para aplicações com antenas
maiores– ‘industrial grade’
12.2 11.7 12.7 12.2 17.8 17.3 21.2 17.8 20.2 19.7 GEO Spectrum ITU Region 2 Downlink Channel (GHz) 4.2 3.7 7.75 7.25 10.7 10.95 11.2 11.45 11.7 C FSS standard X-Band Military Allotment Ku Extended Ku Extended Ku Allotment Ku Ku FSS standard Ku BSS US DBS Ka BSS US RDBS Ka FSS Main band Ka FSS Supplemental band 50-33 Q band 75-50 V-band
Frequências de Uso Específico
• Ku BSS – antenas pequenas(45-60cm) para DTH – maior potência e maior espaçamento orbital.
• Ka BSS – Banda Ka adicional
complementando o espectro Ku BSS para aplicações em DTH.
• Ka FSS – Banda de frequência maior do que a Ka BSS – implementação de spot beams para sistemas ponto a ponto, e banda larga.
A banda Ka BSS para expansão de Sistemas
DTH
A maioria dos países nas Américas tem este espectro potencialmente disponível para DTH (na subida é necessário o uso de antenas grandes).
Nos Estados Unidos a FCC exige 4 graus de separação, permitindo o uso de antenas de pequeno porte. Esta banda ainda não está regulamentada na maioria dos demais países. Satélites em banda Ka BSS não podem operar
co-localizados com Ku BSS uma vez que a freqencia de descida é a mesma usada na subida Ku-BSS (no mínimo um espaçamento de 0.2 a 0.3 graus é necessário para evitar
interferências. Ka BSS – D/L 17.3-17.8Ghz - U/L 24.75-25.25GHz Small Ka BSS Development Payloads 12.2 11.7 12.7 12.2 17.8 17.3 21.2 17.8 20.2 19.7 GEO Spectrum ITU Region 2 Downlink Channel (GHz) 4.2 3.7 7.75 7.25 10.7 10.95 11.2 11.45 11.7 C FSS standard X-Band Military Allotment Ku Extended Ku Extended Ku Allotment Ku Ku FSS standard Ku BSS US DBS Ka BSS US RDBS Ka FSS Main band Ka FSS Supplemental band 50-33 Q band 75-50 V-band
Echo-9 ANIK-F3 ViaSat-1 ANIK-F2 Jptr-1 (planned)
AMC-15 DTV-10 DTV-9 DTV-11 SPWY-3 NQ-2 GLXY-28 AMC-16 NQ-4 WB-1
5/29/2012 5
Satélites em Ka FSS nos Estados Unidos
121° 119° 117° 115° 113° 111° 109° 107° 105° 103° 101° 99° 97° 95° 93° 91° 89° 87° 85° 82° 79° 77°
Ka Operator ES TS VS TS HNS SES DTV DTV DTV HNS TS IS SES TS ES
Ka User ES TS VS VS HNS ES/VS DTV DTV DTV HNS ES Bell
Ka Satellite
Exemplos de Sistemas em banda Ka
Legados
Novos e Futuros
AMC-15 & 16 WildBlue-1 Spaceway-3 Anik-F2 Astra-1L Superbird-2
Arquitetura do Sistema- Re-uso da Frequência
GW 1 Bent-pipe H V 250 MHz f1 f2 19.7 GHz 20.2 GHz 2000 MHz f3 f4 GW 2 Gateways necessitam de separação geográficaEvolução da Tecnologia Ka
59.73 57 54 51 51 60.66 57 54 51 51 60.57 57 54 51 51 59.32 57 54 54 51 51 60.21 57 54 51 51 60.20 57 54 51 59.21 57 54 51 59.86 57 54 51 60.56 57 54 51 60.48 57 54 51 S A T S O F TSES Americom AMC-15 Ka-Band Spot Beam Coverage -105° West Longitude FL Beam Moved EIRP Contour (dBW)
All beams boresited to -98° Long, 37.6° Lat, except Florida: -98.991° Long, 35.898° Lat
-150.00 -140.00 -130.00 -120.00 -110.00 -100.00 -90.00 -80.00 -70.00 -60.00 -50.00 -40.00 East Longitude (Degrees)
10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00 70.00 N o rt h L a ti tu d e ( D e g re e s ) Evolução da Arquitetura 1a Geração
AMC-15 (2004), AMC-16 (2004), etc
Satélites híbridos Ku/ Ka sa
Menor potência e spots mais largos limitavam o throughput a ~2 Gbps (125MHz por spot beam)
AMC-16 WildBlue-1 ViaSat-1 2a Geração WildBlue-1 (2006), Spaceway-3 (2007), etc Satélites só em Ka
63-125 MHz por spot beam na descida
~5-10 Gbps throughput
3a Geração
ViaSat-1 (2011), Jupiter-1 (2012), etc
Spot beams menores e mais próximos permitem um melhor reu-uso da frequência
500-1000MHz por spot beam de descida
~100 Gbps throughput
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Características Principais
Reuso do espectro com a utilização de spot beams
Alta densidade de potência : alta eirp e G/T
Espectro disponível e com
capacidade bem maior que C e Ku.
• Feixes de alta largura de banda : 125, 250 ou 500 MHz
• Resultam em satélites de alta capacidade (HCS) :
NOTA : Exemplo genérico. Não corresponde a nenhum projeo específico
Exemplo de um spot com 0.45˚ mostrando o
contorno de -4dB
Spot beam sobre Buenos Aires
Capital Federal ~3 7 5 K m ~285 Km
• Spot beam sobre Rio de Janeiro pode cubrir a área metropolitana e parte do Estado do Rio
11
Comparação capacidade/custo
O custo do investimento por MHz é bem menor em Ka do que em Ku
resultando em uma importante redução do custo do MHz.
Embora a principal aplicação será para banda larga IP bidirecional, o setor de broadcasting também poderá se beneficiar.
• Aplicações em distribuição de cinema digital
• Aplicações em SNG de alta velocidade e baixo custo para notícias.
• DTH – regionais e micro
• Contribuição em alta capacidade
Ku FSS Ka FSS
Uma diferença de custo entre 5 e 10 X pode ser
alcançada.
Comparison of Ku to Ka FSS for South America
500 1,000 1,500 2,000 2,500 3,000 3,500 4,000 4,500 5,000 5,500 6,000 6,500 7,000 7,500 864MHz ~8,000 MHz (19 x 450MHz) Re lat iv e Capa cit y from a Sin gle Orbit al Locat ion (MH z) Re la tiv e Co st (C APEX ) per MH z
A Questão da Chuva
A banda Ka é ainda mais sensível às condições de umidade e chuva da atmosfera do que a banda Ku.
Maior eirp e G/T ajudam a aumentar a margem para chuva. Adoção de sistema de mitigação : UPC, ALC, ACM
5/29/2012 13
A questão da chuva - ACM
Em Condições de Céu Claro opera na máxima velocidade Durante condições de chuva o sistema reduz temporariamente
a velocidade (usando o mecanismo de ACM) evitando a interrupção até que a condição fique muito severa.
A modulação e o Código são ajustados dinamicamente, para cada ponto de recepção (ou conjuntos de pontos). Isto é feito pacote a pacote de depende de uma informação do ponto remoto da condição da recepção.
Mais adequado para sistemas bidirecionais. Para
Broadcasting é necessário o uso de estações de referência por região, indicando a condição local de chuva.
16PSK 3/4 - 2/3 Alta Capacidade Alta eficiência espectral
Condição céu claro
8PSK 3/4 - 3/5 atuação moderada do
ACM
Chuva Moderada/Leve Chuva Forte
QPSK 5/6 - 1/2 Nível máximo de atuação do ACM
DVB-S2 com VCM
QPSK 1/2 8PSK 2/3 QPSK 1/2 8PSK 2/3SD
HD
CNR Variation at 20 GHz 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 Percentage of time [%] [dB]Split Betzdorf Madrid
Em um sistema convencional todos os terminais são penalizados pela margem mais alta. No caso de banda Ka esta margem é muito elevada cancelando os ganhos de custos.
A combinação de Variable Code
Modulation e o H264 Escalável é uma arma poderosa para minimizar o impacto da margem em banda Ka para
broadcasting.
• Scalable video (Hierarchical source coding):
– HD @ 8 Mbps SD @ 2 Mbps +
HD @ 6 Mbps
• Para 99% do tempo os sinais SD e HD estão disponívies.
• Para 99.9 % do tempo o sinal SD está disponível
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Aplicações em Broadcasting
•
O maior uso atual da banda Ka, comercialmente, já é do setor de broadcasting. ADirect TV possui 5 satélites em banda Ka nos Estados Unidos, para a distribuição dos sinais em HD (o sinal em SD está em Ku). Os satélites em Ka já são
responsáveis por ¾ do faturamento da empresa nos Estados Unidos, ou seja cerca de 20 bilhões de dólares.
•
Outras aplicações importantes :•
Distribuição de conteúdo em alta velocidade ponto-multiponto : cinema digital•
Fornecimento de backbone IP para as cabeceiras de rede (triple play)•
Contribuição de sinais com alta qualidade, baixa compressão, a custosrazoáveis.
•
SNG – para reportagens – rápidas de instalar (75 cm), permitem sinais emHD e retorno (tecnologia IP bi-direcional)
O3b – Aplicações em Vídeo
O3b steerable beams:
• Baixa latência e alta
disponibilidade de banda.
• Beams podem ser re-apontados rapidamente para cobrir eventos. • Baixa latência permite entrevistas
ao vivo com melhor qualidade e conforto.
• Menor custo por Mbps e acesso direto aos Gateways IP da 03b.
O3b Network s Propriet ary - Confide 16
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Disponibilidade no Brasil
•
Em 2013 está previsto a entrada em operação de sistemas em banda Ka noBrasil em pelo menos dois sistemas : a SES participa como investidora no sistema em banda Ka: O3b que entrará em operação em 2013 oferecendo circuitos em alta velocidade IP em banda Ka.
•
No último leilão de posições orbitais da Anatel todas as quatro posições vendidastinham banda Ka : 45 oeste, 65 Oeste, 70 Oeste e 84 Oeste.
•
O SGB – Satélite do Governo Brasileiro em início de planejamento terá banda Kae banda X (militar). A banda ka será usada para fins comerciais no PNBL, provendo backbone IP de alta capacidade.
