El pasado 5 de febrero de 2015 se ha instalado un nuevo equipo de VSAT en nuestro instituto. Este nuevo equipo VSAT ha sido suministrado por el operador Euskaltel y al igual que el otro equipo VSAT ya disponible, se destinará a las prácticas de instalación, ajuste y puesta en marcha de sistemas VSAT por parte de los alumnos del ciclo formativo de Sistemas de Telecomunicación e Informáticos y también por los alumnos asistentes al certificado de profesionalidad ELES0209. En las siguientes fotografías se muestra el equipo VSAT de Euskaltel y diferentes fases del proceso de instalación y puesta en marcha.
Nuevo equipo de VSAT contratado con el operador Euskaltel
Equipos VSAT de los operadores Euskaltel y Quantis
Fijación y ajuste de la posición de la antena VSAT
Ajustes de orientación sobre la antena VSAT
Configuración y puesta en marcha del modem VSAT
Pantalla de estado del modem VSAT instalado y en funcionamiento
El servicio de VSAT es ofrecido por el operador Euskaltel, como una alternativa más a las conexiones de datos, especialmente dirigido a clientes situados en zonas rurales, clientes a los que no llega la red HFC de Euskaltel y a los que habitualmente se les ha suministrado servicio mediante la red WiMAX desplegada por la sociedad pública Itelazpi.
Internet por satélite de Euskaltel = sistemas VSAT
Euskaltel suministra este servicio a través del satélite Hispasat 1-E mediante un acuerdo firmado con el operador Hispasat. El satélite Hispasat 1-E es un satélite de nueva generación, lanzado en 2010 y aunque contiene transpondedores para trabajar en la banda Ka, las conexiones de datos en este servicio de VSAT se realizan mediante la capacidad de comunicación del satélite en banda Ku:
LNB del equipo VSAT de Euskaltel
BUC del equipo VSAT de Euskaltel
En las fotografías anteriores se observan el LNB y el BUC del equipo VSAT de Euskaltel. Las bandas de trabajo de ambos componentes son:
- LNB : 10.70 – 11.70 GHz. Ancho de banda de 1 GHz
- BUC: 14.00 – 14.50 GHz. Ancho de banda de 500 MHz
Aunque hoy en día existe una tendencia clara a utilizar satélites en la banda Ka para transmisiones de datos mediante equipos VSAT, debido fundamentalmente a su mayor ancho de banda disponible y a la reutilización de frecuencias mediante el uso de haces relativamente estrechos, es de señalar que la banda Ku, en determinadas condiciones, puede ser tan buena como la banda Ka para estas transmisiones de datos. Ambas bandas de trabajo tienen ventajas e inconvenientes, algunos de los cuales se indican a continuación.
- Las señales en banda Ka sufren una mayor atenuación que las de banda Ku por efecto de la lluvia, nieve, vapor de agua y otros fenómenos atmosféricos. Esto conlleva que la relación señal a ruido en banda Ka tiende a ser peor que en banda Ku por lo que, a igualdad de MHz de ancho de banda, es posible transmitir un mayor flujo de datos en banda Ku (Teorema de Shannon). Esto supone una ventaja de la banda Ku sobre la banda Ka, en especial cuando se requiere fiabilidad en las conexiones VSAT, ya que incluso en situaciones de lluvia intensa su atenuación será mucho menor que la sufrida por los sistemas que trabajan en banda Ka
Efecto de atenuación en banda Ka y banda Ku causada por la lluvia
- Debido a que para cualquier antena parabólica se verifica que su ganancia – y con ello su directividad – es inversamente proporcional al cuadrado de la longitud de onda transmitida o recibida, es decir, proporcional al cuadrado de la frecuencia, al trabajar en banda Ka se tiene la ventaja de poder cubrir un determinado territorio con haces de pequeño tamaño y por ello se puede reutilizar frecuencias con un patrón celular similar en concepto al empleado en los sistemas de telefonía móvil. Esto no es posible hacerlo trabajando en la banda Ku porque ello implicaría antenas parabólicas de un tamaño excesivo en el satélite y por lo tanto esto supone una ventaja para los sistemas que trabajan en banda Ka.
Ganancia teórica de una antena parabólica ideal
Tamaño relativo del haz en bandas C, Ku y Ka.
- Los sistemas en banda Ka con haces muy estrechos y alta reutilización de frecuencias cubren una porción de territorio relativamente pequeña respecto a los satélites que trabajan en banda Ku. Esto supone una desventaja para los satélites que trabajan en banda Ka y a veces se tiende a una solución de compromiso con la utilización de dicha banda Ka pero con haces más amplios. En estas condiciones se cubre una mayor superficie pero debido a la alta atenuación que se produce en la banda Ka, el rendimiento empeora de forma inevitable.
- Los sistemas en banda Ku, como el Hispasat 1-E, pueden ser perfectamente válidos y ofrecer velocidades suficientes en los enlaces de bajada y subida siempre y cuando el número de usuarios que comparten cada transpondedor del satélite no sea excesivo. En otras palabras, los sistemas VSAT basados en banda Ku no están pensados para un uso masivo con cientos de miles de usuarios por satélite. A modo de ejemplo, en Diciembre de 2013, el operador Hispasat había instalado y conectado 4000 equipos VSAT al satélite Hispasat 1-E, una cantidad “no significativa” frente a tecnologías como ADSL, Cable-Modem o FTTH. (Enlace a la nota de prensa de Hispasat)
Despliegue VSAT de Hispasat en España con el satélite Hispasat 1-E
- En los sistemas en banda Ku también se produce una reutilización de frecuencias si los haces apuntan a zonas suficientemente separadas. Un satélite en banda Ku como es el Hispasat 1-E puede ofrecer servicio en amplias zonas utilizando el concepto anterior y esto es una gran ventaja económica respecto a los sistemas en banda Ka.
Cobertura global del satélite Hispasat 1-E
Una consecuencia práctica de lo anterior es que en los satélites VSAT que trabajan en banda Ka, como por ejemplo el Ka-Sat, debemos de seleccionar el haz con el cual se va a realizar la conexión de datos. Cuando se trabaja con satélites en banda Ku como el Hispasat 1-E, puesto que una gran superficie es cubierta por varios transpondedores, se debe de seleccionar la frecuencia del transpondedor al que nos vamos a conectar, ya que varios transpondedores estarán apuntando a la misma zona geográfica. Este es un paso esencial en la configuración de una conexión VSAT de datos, ya que una vez establecido el enlace de bajada (downstream) desde el satélite hacia el modem VSAT, el operador enviará a través de dicha conexión los datos de configuración para el enlace de subida, como son el canal, el intervalo temporal o slot y el delay necesario para compensar las diferentes distancias a las que están los diferentes modems VSAT desde el satélite. El modem VSAT utilizado en esta instalación es el Gilat SkyEdge II WebEnhance
Modem VSAT SkyEdge II WebEnhance
En la siguiente tabla se indican las características principales de este modem VSAT
En las características del modem VSAT se han subrayado en color rojo el caudal máximo de datos que puede recibir desde el HUB (Outbound) y el caudal máximo que puede enviar hacia el HUB (Inbound). En cualquiera de los dos casos, el satélite se limita a hacer las funciones de repetidor. Se observa también que cuando es el HUB el que transmite hacia el modem VSAT (outbound) se utilizan codificaciones de mayor rendimiento que en el caso de las transmisiones desde el modem VSAT hacia el HUB. Estos caudales “en bajada” y “en subida” se consiguen gracias a los nuevos sistemas de codificación empleados en las comunicaciones por satélite, como por ejemplo el DVB-S2 con modulación y codificación adaptativa (ACM). El sistema DVB-S2 es una mejora sobre el sistema DVB-S y la modulación y codificación adaptativa (ACM) es una técnica mediante la cual, de forma dinámica y en función del estado del canal, se cambian los tipos de modulación y codificación de las señales enviadas desde el satélite a los modems VSAT. En situaciones de intensa lluvia u otros fenómenos atmosféricos que implican altas atenuaciones, se utilizan codificaciones más robustas aunque de menor rendimiento. Por el contrario, con condiciones óptimas de transmisión se utilizan codificaciones de mayor rendimiento.
Codificación y modulación adaptiva (ACM). © Gilat
Respecto del enlace de subida hacia el satélite, se utiliza un acceso MF-TDMA, donde cada modem VSAT utiliza el slot temporal y frecuencia indicado por el HUB. Pero además, esta asignación de frecuencia y slot es dinámica, a fin de optimizar dicho enlace de subida y garantizar las mayores velocidades posibles y la calidad de servicio en aquellas comunicaciones que lo necesiten.
Canal de retorno con asignación dinámica en función de múltiples factores. © Gilat
Modem VSAT en funcionamiento en el aula del Instituto Tartanga
Conexiones al LNB y al BUC del modem VSAT
Nota final: En posteriores entradas en este mismo blog se analizará el proceso de instalación y configuración de la antena y modem VSAT así como una comparativa de velocidad en diferentes situaciones atmosféricas entre el equipo VSAT mediante el satélite Ka-Sat (Banda Ka) y este nuevo equipo VSAT mediante el satélite Hispasat 1-E (Banda Ku)