Banda Larga via Satelite

Universidade Federal Fluminense

Escola de Engenharia

Departamento de Engenharia de Telecomunicaes

Leonardo Mattos de Paula

Levi Machado do Couto Junior

Luan Leocadia Zacarias

Pammela Amorim Nascimento

Tais Farias da Silva

Banda Larga via Satlite

Projeto da disciplina de Propagao TET 00192

Orientador: Prof. Dr. Julio Cesar Rodrigues Dal Bello

Niteri, RJ

Junho/2011

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Sumrio

1. Introduo

2. Reviso Bibliogrfica

3. Base Terica

3.1 O que um satlite

3.2 Componentes de um satlite

3.3 rbitas de operao dos satlites

3.4 Faixas de frequncias operacionais

3.5 Tcnicas de multiplexao e mtodos de mltiplo acesso

3.6 Configurao Bsica de um Sistema de Via-Satlite

3.7 Redes VSAT

3.7.1 Componentes de um sistema VSAT

3.7.2 Topologia das Redes VSAT

3.7.3 Tcnicas e Protocolos de Mltiplo Acesso

3.7.4 Modulao

4 Especificaes do projeto

4.1 Cidade escolhida: Coari, Amazonas

4.2 Satlite utilizado: Star One C1

4.3 Antenas

4.4 LNB

4.5 Cabo

4.6 Modem Satlite

4.7 Clculos do enlace

4.7.1 Atenuao de espao livre

4.7.2 Atenuaes impostas pelo meio fsico

4.7.2.1 Atenuao por gases atmosfricos

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4.7.2.2 Atenuao por precipitao e nuvens

4.7.2.3 Atenuao devido a nuvens e nvoa

4.7.3 Atenuao por cintilao

4.7.4 Equao do equilbrio

5 Concluses

5.1 Sugestes para trabalhos futuros

6 Referncias bibliogrficas

7 Anexos

7.1 Tabela de Resultados

7.2 Mapa de Cobertura

7.3 Recomendao UIT-R1510





7.8 Recomendao UIT-R840 (Figura 5)

7.9 Recomendao UIT-R840 (Figura 1)

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Lista de Figuras

Figura 3.1 - Diagrama em blocos bsico do satlite

Figura 3.2 - Diagrama em blocos bsico do transponder

Figura 3.3 - Anatomia de um satlite de comunicaes

Figura 3.4 rbitas de operao de um satlite

Figura 3.5 - Posicionamento dos satlites geoestacionrios ao redor

do planeta Terra

Figura 3.6 Enlace Antena- Satlite

Figura 3.7 - Configurao bsica de um sistema de comunicao via-

satlite

Figura 3.8 Componentes de um sistema VSAT

Figura 3.9 - Terminal VSAT

Figura 3.10 - Rede em Topologia Estrela

Figura 3.11 - Rede em Topologia Mesh

Figura 3.12 Rede em topologia estrela usando a tcnica

TDM/TDMA

Figura 3.13 Rede em topologia mesh usando a tcnica DAMA

Figura 3.14 - BER x Eb/N0

Figura 4.1 Coari, AM

Figura 4.2 Satlite Star One C1

Figura 4.3 Antena

Figura 4.4 LNB

Figura 4.5 - Cabo

Figura 4.6 Modem Satlite DMD 2401

Figura 4.7 - Representao geomtrica do enlace

Figura 4.8 - Percurso Terra - espao

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Lista de Tabelas

Tabela 3.1 - Classificao orbital versus distncia em relao Terra

Tabela 3.2 Frequncias de operao de um satlite

Tabela 4.1 Especificaes da antena

Tabela 4.2 Especificaes do LNB

Tabela 4.3 Especificaes do Cabo Coaxial

Tabela 4.4 Moduladores

Tabela 4.5 Eb/No

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1. Introduo

A cada novo relatrio divulgando os nmeros da banda larga no Brasil, constatado o

aumento no nmero de pessoas com acesso a conexo de internet de alta velocidade

(atualmente, so pouco mais de 40 milhes de usurios). No entanto, esse aumento se d

basicamente em reas urbanas do pas enquanto reas remotas continuam sem esse tipo de

servio. Isso ocorre porque no h infraestrutura terrestre presente nessas localidades e

devido baixa densidade demogrfica, as empresas provedoras de internet preferem no

investir nessas regies.

Como alternativa as conexes de banda larga mais comuns, como cabo e ADSL, que

dependem da infraestrutura terrestre, pode ser usada a Internet via Satlite, que tem uma

rea de cobertura bem abrangente. Assim, reas isoladas, como a regio amaznica, podem

utilizar internet de alta velocidade.

O presente estudo tem como objetivo o clculo do enlace via satlite para uma

estao localizada em Coari, Amazonas, estado com uma das menores coberturas de banda

larga no pas. utilizada a tecnologia VSAT (Very Small Aperture Terminal) para acesso local

por meio de redes via satlite.

2. Reviso Bibliogrfica

De acordo com o website Eletrica.info (Comunicao Via Satlite (Primeira Parte)

2009) a comunicao via satlite tornou-se, desde a sua criao, a maior evoluo do homem

no quesito comunicao. Atravs da comunicao via satlite foram possveis vrios

progressos, nas reas das geocincias, telecomunicaes e o transporte areo. Isto melhorou

substancialmente a segurana e o desenvolvimento mundial.

Com o avano das tecnologias em microinformtica, o satlite passou a ser tambm o

mais importante meio de transmisso de dados, podendo interligar qualquer parte do mundo

em tempo quase real.

As aplicaes onde a comunicao via satlite so mais indicadas so aquelas em que

de acordo com o website Eletrica.info (Comunicao Via Satlite (Segunda Parte) 2009):

Deseja-se espalhar a mesma informao, no link de descida, por uma regio geogrfica muito extensa como, por exemplo, para a TV e a Internet;

Deseja-se atingir localidades remotas como, por exemplo, campos de minerao, madeireiras, propriedades rurais e suburbanas e postas em rodovias, ou seja, reas

de difcil acesso.

Um dos recursos mais empregados nas telecomunicaes so os satlites artificiais,

que podem ser geoestacionrios ou no geoestacionrios. A comunicao via satlite

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apresenta grandes vantagens em relao aos meios tradicionais, principalmente no que diz

respeito grande largura de banda disponvel.

Dessa forma, sua rede tem um ponto no espao que facilita a transposio de grandes

distncias. Por se tratar de um meio que dispensa a utilizao de cabo e grandes investimentos

em infraestrutura, pode atender diversas localidades isoladas como fazendas, pequenas

cidades e mesmo em barcos e caminhes. Um sistema via satlite requer a instalao de uma

antena parablica e de um terminal de satlite, que so equipamentos de custo elevado.

Muitas vezes esses equipamentos so fornecidos em regime de aluguel. Por esse motivo, uma

conexo Internet tende a ter custo maior que as solues compartilhadas oferecidas pelo

mercado. Porm o consumo de energia para o funcionamento das estaes VSAT muito

baixo e em alguns casos a prpria energia solar pode ser utilizada para alimentar esses

terminais.

Os satlites de comunicao usam as faixas C (4 a 8GHz), X (12,5 a 18GHz), Ku (12,5 a

18GHz) e Ka (18 a 40 GHz).

No Brasil durante muito tempo s se utilizou banda C que usa antenas maiores, e

menos afetada pelas interferncias causadas pelas chuvas. A banda Ku por permitir o uso de

antenas menores a mais popular internacionalmente. Recentemente passou a ter maior

aceitao em pases tropicais, como o Brasil.

Sistemas de comunicao via satlite nas bandas Ku e Ka constituem uma tecnologia

moderna e de grande potencial em termos de servios de telecomunicaes. Devida

frequncia elevada, servios de telecomunicaes como de telefonia, de dados e de televiso

podem ser realizados atravs de redes com topologia em estrela constitudas de estaes

terminais de pequeno porte denominadas de VSAT (Very Small Aperture Terminal),

acopladas a uma estao central mestre (master ou HUB). Em termos simples, o satlite

como um grande chaveador, recebendo sinais de uma VSAT e repetindo-o diretamente para o

ponto master.

As redes VSATs so uma soluo tcnica-econmica interessante para pases em

desenvolvimento como o Brasil, pois possui cobertura de grandes reas, permitindo o alcance

inclusive de comunidades remotas ou isoladas.

Entretanto, nas Bandas Ka e Ku, a ocorrncia de chuvas tem sido uma preocupao

devida atenuao de propagao por elas causada. Em pases de clima Tropical e Equatorial

como o Brasil esta preocupao maior considerando o regime de chuvas mais intensas.

Tambm a atenuao por nuvens nestas regies significativa. Dependendo da intensidade da

chuva uma interrupo do enlace via satlite pode ocorrer, indisponibilizando o servio ou

resultando em desvio e retardo do sinal o que diz a fonte Eletrica.info (Comunicao Via

Satlite (Primeira Parte) 2009).

Segundo o website Malima (Comunicao via Satlite - como funciona, quais os

problemas - 2005), essa influncia da chuva mais acentuada quando o grau de elevao

baixo e a antena fica apontando para prximo ao horizonte. Nessa configurao aumenta em

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muito a susceptibilidade chuva, bem como a influncia de obstculos como prdios, rvores

e outras fontes de rdio frequncia.

A questo da interferncia das chuvas na banda Ku minimizada atravs de duas

tcnicas principais. A primeira e mais comum aumento da potncia de transmisso tanto do

satlite quanto dos terminais e a capacidade de recepo da VSAT durante perodos de chuva

mais intensa. Para que isso ocorra so usados rdios de maior potncia e parablicas maiores.

A outra a utilizao de diversidade de stio que consiste de HUBs adicionais e distanciadas

entre si de modo a propiciar percursos alternativos sem chuva intensa no enlace HUB-satlite.

3. Base Terica

3.1 O que um satlite?

basicamente qualquer objeto que d voltas em torno de um planeta em um trajeto

circular ou elptico. O satlite pode ser natural, por exemplo, a Lua um satlite da Terra, ou

artificial, aqueles construdos pelo homem.

Os satlites so, portanto, dispositivos posicionados em algum lugar no espao e tm

sua funcionalidade determinada de acordo com o tipo de aplicao para o qual foram

desenvolvidos. Os satlites podem ser usados para comunicao, rastreamento, meteorologia,

explorao do universo, entre outros.

3.2 Componentes de um satlite

De uma forma mais tcnica, podemos dizer que os satlites so estaes repetidoras

de sinais provenientes da Terra. Eles so compostos basicamente por:

Subsistema de propulso

Inclui todos os motores responsveis pelo posicionamento do satlite em sua rbita.

Os pequenos motores chamados de thrusters tambm auxiliam neste processo, pois os

satlites necessitam de constantes ajustes de posio devido presena dos ventos solares e

das foras gravitacionais e magnticas que os tiram da posio correta. Por isso, comandos

vindos de uma estao de controle na Terra procuram atuar sobre esses pequenos motores.

Subsistema de potncia

Gera e armazena a eletricidade em baterias, a partir da energia coletada pelos painis

solares. Fornece potncia para todos os demais subsistemas, principalmente quando o Sol no

est iluminando o satlite.

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Subsistema de comunicao

Manipula todas as funes de transmisso e recepo de sinais vindos da Terra. Aqui

esto presentes as antenas e os chamados transponders. Estes transponders so formados por

um conjunto de componentes eletrnicos que realizam processamentos com o sinal, tais como

sua deteco, o ganho de potncia por meio do LNA (Lower Noise Amplifier), a filtragem, a

translao de frequncia e sua retransmisso. Um satlite geralmente composto de vrios

transponders que atuam como unidades independentes de repetio, cada um ocupando uma

faixa exclusiva de frequncias, sendo importante para aumentar a confiabilidade e

versatilidade do satlite.

Subsistema de estrutura

Corresponde estrutura fsica do dispositivo satlite.

Subsistema de controle trmico

Mantm a temperatura do satlite a nveis aceitveis para o seu correto

funcionamento. O excesso de calor eliminado de forma a no provocar interferncia em

outro satlite.

Subsistema de controle e posicionamento

Procura manter o footprint, rea coberta por um satlite, em sua correta localizao.

Caso a cobertura se mova sobre a superfcie terrestre, a rea descoberta ficar sem os servios

que para ali foram designados. Ento, necessrio que este subsistema, alerte o subsistema

de propulso para acionar os thrusters que movero o satlite para sua correta posio.

Subsistema de comando e telemetria

Fornece maneiras para que uma estao na Terra tenha condies de monitorar e

controlar as aes de um satlite.

Figura 3.1 - Diagrama em blocos bsico

do satlite

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Figura 3.2 - Diagrama em blocos

bsico do transponder

Figura 3.3 - Anatomia de um satlite de comunicaes

3.3 rbitas de operao dos satlites

Uma rbita o caminho descrito por um objeto quando girando ao redor de outro,

mantendo-se sempre a mesma distncia entre eles. Desta forma, quando um satlite

lanado, ele posicionado em uma rbita ao redor da Terra. A rbita conseguida, pois a

gravidade do planeta Terra o mantm a certa altura da superfcie terrestre. Mas no somente

isto; necessrio algum controle vindo da Terra para auxiliar neste posicionamento. Com isso,

existem diversos tipos de rbitas, onde as mais conhecidas so:

Figura 3.4 rbitas de operao de um satlite

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LEO (Low Earth Orbit)

Os satlites de baixa rbita so aqueles posicionados at 2.000Km da superfcie

terrestre e devido sua proximidade, desenvolvem uma velocidade bastante alta, cerca de

28.000Km/h, para evitar que a gravidade da Terra os tire do percurso e os faa se chocar com a

superfcie. Em uma hora e meia, estes satlites completam uma volta na Terra, ou seja, um

ponto na Terra consegue se comunicar com este satlite por cerca de apenas 10 minutos.

Durante muitos anos, os satlites de baixa rbita raramente foram usados em

comunicaes devido ao fato de que as antenas no mantinham a visada por muito tempo em

um nico ponto da superfcie terrestre. Geralmente eram utilizados com propsitos de

sensoriamento cientfico ou militar, mas recentemente alguns projetos de comunicao, como

por exemplo, o Iridium, os empregou.

MEO (Medium Earth Orbit)

Satlites que distam de 5.000Km a 15.000Km da superfcie do planeta esto em uma

rbita mdia. Neste tipo de rbita, um ponto na Terra consegue comunicaes com este

satlite por cerca de duas horas ou mais, pois entre 4 e 8 horas, uma volta completa dada ao

redor da Terra.

GEO (Geostationary Earth Orbit)

Um satlite, posicionado sobre a linha do Equador e em rbita Geosncrona ou

Geoestacionria, leva entorno de 24 horas para completar uma volta em torno do planeta, o

mesmo tempo que a Terra leva para completar seu movimento de rotao. Ou seja, se estes

satlites so posicionados de tal forma que giram com a mesma velocidade angular que a

Terra, eles estaro, portanto, parados em relao a um ponto na superfcie, e assim, este

ponto sempre poder se comunicar com o satlite 24 horas por dia. Esta rbita corresponde a

uma distncia de aproximadamente 36.000Km da superfcie terrestre.

A rbita Geoestacionria tal que, as foras da Gravidade da Terra e a Centrfuga se

equilibram mantendo o satlite a uma mesma distncia da superfcie, sendo necessrios

somente alguns ajustes de posicionamento pela Estao de Monitorao de tempos em

tempos. A fora da Gravidade criada por grandes massas fsicas e faz com que os objetos se

aproximem dela. A fora Centrfuga aquela que fora os objetos a se distanciarem da massa

fsica sobre a qual esto girando ao redor.

O posicionamento dos satlites no espao geoestacionrio da Terra dependente da

disponibilidade de posies, chamadas de Posies Orbitais. A Unio Internacional de

Telecomunicaes (UIT) dividiu o espao geoestacionrio em 180 posies orbitais, cada uma

est separada da outra por um ngulo de 2 reduzindo ao mximo a interferncia mtua entre

elas. A utilizao de frequncias diferentes poderia solucionar este problema diminuindo a

distncia entre os satlites, porm o aumento das frequncias, alm de ser tecnologicamente

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custoso por exigir equipamentos muito especficos, tambm polmico devido aos acordos

internacionais de utilizao das faixas de frequncias.

Figura 3.5 - Posicionamento dos satlites geoestacionrios ao redor do planeta Terra

HEO (Highly elliptical orbit)

A rbita altamente elptica (HEO) uma rbita elptica com uma baixa altitude de

perigeu (satlite mais prximo da Terra) e uma alta altitude (mais de 35.786 quilmetros) de

apogeu (satlite mais distante da Terra). um tipo de rbita alta.

Tais rbitas extremamente alongadas tm a vantagem do longo tempo de

permanncia em um ponto no cu durante a aproximao, e descida do apogeu. A visibilidade

prxima ao apogeu pode exceder 12 horas de permanncia no apogeu com uma fase de

perigeu muito mais curta e mais rpida. Corpos movendo-se ao longo do apogeu podem

parecer ainda no cu para observadores no cho quando a rbita est inclinada direita, onde

a velocidade angular da rbita no plano equatorial se aproxima da rotao da superfcie

abaixo. Isso faz essas rbitas elpticas teis para satlites de comunicao.

Exemplos de rbitas HEO oferecendo visibilidade sobre as regies polares da Terra,

que no so cobertas na maioria dos satlites geossncronos:

rbitas Molniya, primeira rbita elptica usada pelo sistema Molniya [OWK97], satlite

lanado em 1965 pela Unio Sovitica principalmente para comunicaes domsticas

rbitas Tundra, tambm desenvolvido para uso Sovitico, mas atualmente utilizado

apenas pela Rdio Satlite Sirius, que opera uma constelao de trs satlites.

Grande parte da Rssia est em alta latitude, portanto a rbita geoestacionria no

prov a cobertura total da regio. Por isso so utilizadas rbitas HEO, que incluem a cobertura

polar.

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Tabela 3.1 - Classificao orbital versus distncia em relao Terra

3.4 Faixas de frequncias operacionais

Tabela 3.2 Frequncias de operao de um satlite

A tabela acima mostra as principais faixas frequncias de operao utilizadas pelos

satlites. Cada uma destas faixas mais recomendada a determinados tipos de aplicaes,

onde as frequncias mais utilizadas para comunicao via satlite atualmente so as da banda

C e banda Ku, que internacionalmente, a banda mais popular, pois permite cursar um trfego

com antenas transmissoras e receptoras menores que as de banda C, devido ao fato das suas

frequncias serem mais altas. Entretanto, pelo mesmo motivo, a transmisso em banda Ku

mais suscetvel a interrupes causadas pela chuva, por exemplo. Dependendo da intensidade

da chuva, uma interrupo ou degradao do enlace via satlite pode ocorrer,

indisponibilizando o servio prestado. Apesar disto, com a evoluo da tecnologia de

comunicao via satlite, j est sendo possvel implementar enlaces em Banda Ku nesses

pases.

A banda C, atualmente com menos uso em novos projetos, foi a primeira a ser

explorada comercialmente devido a sua cobertura ser mais ampla. Esta banda, no entanto,

apresenta elevada interferncia terrestre dificultando, principalmente, a recepo, j que os

enlaces de microondas operam nesta mesma faixa.

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A banda Ka, alm de sofrer a interferncia da chuva utiliza uma banda de frequncias

muito alta. Por este motivo, os equipamentos utilizados para a banda Ka so muito caros e de

difcil desenvolvimento.

O maior inconveniente da transmisso satlite, o retardo de propagao, foi

minimizado com cdigos corretores de erro poderosos (FEC - Forward Error Correction), que

diminuram bastante o nmero de retransmisses de mensagens. A diferena bsica entre

transmisso de dados terrestre e via satlite exatamente o retardo de propagao. O sinal de

rdio, viajando a velocidade da luz, leva cerca de 270ms para ir da Terra ao espao

geoestacionrio e deste de volta a Terra. Uma aplicao que requeira uma transmisso e uma

resposta associada (acknowledgment - ACK) leva, portanto, 540ms para ser concluda. Na

prtica, retardos adicionais nas Estaes Terrenas envolvidas acabam levando este retardo

total para cerca de 600ms.

Atravs da tabela 3.2 possvel verificar que o downlink e o uplink operam em faixas

diferentes, para que seja possvel reduzir substancialmente a interferncia mtua entre o

Enlace de Subida (uplink), toda transmisso que se inicia em uma Estao Terrena; e o Enlace

de Descida (downlink), a comunicao que parte do satlite.

Figura 3.6 Enlace Antena- Satlite

3.5 Tcnicas de multiplexao e mtodos de mltiplo acesso

Multiplexao a tcnica de se agrupar sinais oriundos de diversas fontes em um

mesmo sinal para compartilhar os meios de transmisso. As principais tcnicas de

multiplexao so FDM (Frequency Division Multiplexing) e TDM (Time Division Multiplexing).

Mltiplo acesso pode ser entendido como a tcnica para usar um canal de

comunicao eficientemente, compartilhado, no caso dos satlites, compartilhar seus recursos

tais como banda de frequncia, potncia, tempo e espao para um grande nmero de usurio.

As trs principais tcnicas de mltiplo acesso utilizadas so: FDMA (Frequency Division Multiple

Access), TDMA (Time Division Multiple Access) e CDMA (Code Division Multiple Access).

Na TDMA os usurios revezam a utilizao do meio e cada um obtm, por um

determinado perodo de tempo, a largura de banda inteira. Na FDMA, o espectro de

frequncia dividido em canais lgicos, para que cada usurio possa utilizar uma das faixas

para transmitir o tempo todo. Nos mtodos FDMA E TDMA so compartilhados a largura de

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banda da frequncia e o tempo dos transponders dos satlites, respectivamente. No CDMA, os

usurios compartilham ambos os recursos, frequncia e tempo, usando mutuamente um

conjunto de cdigos ortogonais.

A melhor escolha para os esquemas de mltiplos acessos depende das caractersticas

do trfego a ser transmitido, tais como a durao das chamadas, a regularidade do trfego e

da taxa de dados requerida.

3.6 Configurao Bsica de um Sistema de Via-Satlite

Um sistema de comunicaes via-satlite composto basicamente do satlite e das

estaes rdio de origem e destino de informaes, denominadas de Estaes Terrenas. A

figura 3.7 ilustra a configurao bsica com dois tipos de estaes terrenas utilizadas em

Sistemas VSAT.

Figura 3.7 - Configurao bsica de um sistema de comunicao via-satlite

O segmento terrestre compreende estaes terrenas destinadas exclusivamente

manuteno e operao do satlite e outras para o fim principal do sistema que o servio de

comunicao entre usurios, geralmente classificadas e designadas conforme a relao abaixo:

ET (Estao Terrena de Comunicao): destinadas exclusivamente aos servios de

telefonia, comunicaes de dados, transmisso e recepo de TV, etc. Constituem os principais

objetivos do sistema, sendo geralmente classificada como:

a) HUB ou MASTER: estao central coletora e/ou distribuidora de informaes de uma

determinada rede de estaes remotas

b) REMOTA: estao terminal de usurio, classificada em:

TVRO: para recepes de TV exclusivamente

VSAT: estao transmissora e/ou receptora para telefonia, dados e TV,

equipada com antena de pequena abertura.

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3.7 Redes VSAT

Idealizada em meados da dcada de 80, com o objetivo inicial de integrar unidades

separadas por longas distncias, a rede de comunicaes VSAT (Very Small Aperture Terminal)

tem sido utilizada comercialmente h 21 anos. Seu nome refere-se a qualquer terminal fixo

usado para prover comunicaes interativas, ou somente de recepo.

3.7.1 Componentes de um sistema VSAT

Figura 3.8 Componentes de um sistema VSAT

As redes VSAT so constitudas por trs componentes fundamentais:

Satlite de retransmisso.

Estaes remotas (terminais VSAT)

Uma estao master opcional (HUB)

O mais crtico componente do sistema VSAT sem dvida o satlite. Caso haja algum

problema nos seus painis solares ou no controle do seu sistema de geonavegao,

simplesmente no h comunicao. Os satlites modernos so compostos de 24 transponders

ou mais, cada um com largura de faixa de 36 MHz ou mais.

A questo da interferncia das chuvas na banda Ku minimizada atravs de duas

tcnicas principais. A primeira e mais comum aumento da potncia de transmisso tanto do

satlite quanto dos terminais durante perodos de chuva mais intensa. A outra a utilizao de

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diversidade de stio que consiste de HUBs adicionais e distanciadas entre si de modo a

propiciar percursos alternativos sem chuva intensa no enlace HUB-satlite.

Um terminal VSAT consiste tipicamente de uma antena, equipamentos externos

(outdoor unit - ODU), cabos e conexes e equipamentos internos (indoor unit - IDU). A antena

e a ODU realizam a converso em frequncia e amplificao do sinal de uplink (Power Amplifier

- PA e Frequency Converter) e o de downlink realizado pelo mdulo LNA. A funo da IDU, de

uma maneira genrica, fornecer a interface para carregar os servios do usurio. Alm disso,

existe o bloco Base Band Controller que limita o uplink e o downlink da comunicao. O

modulador e o demodulador tambm fazem parte da IDU. O consumo de energia para o

funcionamento das estaes VSAT muito baixo e em alguns casos a prpria energia solar

pode ser utilizada para alimentar esses terminais. A IDU se conecta ODU por meio de cabos

coaxiais, cuja distncia mxima varia de 50 a 100 metros, e onde a transmisso feita na

Frequncia Intermediria (FI), geralmente na faixa de 2GHz.

Figura 3.9 - Terminal VSAT

As estaes VSAT podem com uma nica antena agrupar vrios tipos de servio para a

transmisso, como: ATM (caixa eletrnico), terminais isolados que so conectados a

mainframes, servio de telefone, rede para computador pessoal, entre outros.

Dois fatores influenciam diretamente os dimetros das antenas das estaes. O

primeiro o feixe emitido pelo satlite que pode ser pontual (spot), hemisfrico ou global.

Quando mais concentrado, teramos maior densidade de energia para as antenas,

necessitando de menores dimetros. Alm disso, como o ganho da antena dependente da

frequncia, obviamente teramos dimetros maiores para menores frequncias. Desta forma,

a banda C utiliza antenas maiores que as utilizadas nas bandas Ku e Ka.

Com relao HUB, alguns computadores esto ligados fisicamente a ela. O primeiro

deles o Host Computer, com funo de fornecer a informao necessria s estaes ou

conect-las a uma rede externa. O Information Center utilizado para guardar as informaes

dos clientes podendo ser convertido para uma estao junto HUB. E, por fim, o NMS

(Network Management System) utilizado pelo gerente da rede. Atravs do NMS pode-se

controlar os limites dos canais, o uso, a performance e o trfego, alm de executar

diagnsticos e gerar relatrios estatsticos para cada terminal. A estao principal, HUB, dispe

de uma antena maior e capaz de se comunicar com todas as estaes VSAT remotas dos

usurios, coordenando o trfego entre elas. A estao HUB tambm se presta como ponto de

interconexo para outras redes de comunicao, como a Internet, redes corporativas ou ainda

redes de voz.

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3.7.2 Topologia das Redes VSAT

A respeito das Redes VSAT em si, existem trs tipos de topologia: Estrela, a Mesh e a

Hbrida. Na Topologia Estrela todos os terminais VSAT esto conectados a uma grande Estao

Terrena (HUB), ou Master, que age como um grande hub (das redes LAN), ou seja, no

possvel que uma VSAT se comunique com outra sem que o trfego passe pela HUB.

Para existir uma comunicao VSAT-VSAT, devem ser utilizados dois saltos (duas

subidas e duas descidas ao satlite). Isto representa um inconveniente: o dobro do retardo

para esta comunicao deve ser computado quando comparada de nico salto. Esta estao

central contm toda inteligncia para controlar a operao, a configurao e o trfego da rede.

funo tambm da HUB, armazenar informaes referentes ao desempenho, status e nveis

de atividade de cada terminal VSAT. possvel dizer ainda, se trata de uma topologia esttica,

porm flexvel no sentido operacional. Em termos econmicos, esta topologia somente se

torna vivel para um grande nmero de estaes.

Figura 3.10 - Rede em Topologia Estrela

A Topologia Mesh, ou em malha, permite que todos os terminais comuniquem

diretamente entre si sem necessidade da existncia de uma HUB, a no ser para desempenhar

funes de gerncia. Esta topologia, j com inmeras redes espalhadas pelos continentes,

obriga as estaes remotas a possurem antenas maiores e com capacidade para transmitir

sinais com maior potncia diretamente atravs do satlite. Essa topologia mais recomendada

na comunicao VSAT-VSAT para aplicaes como a voz, onde o retardo um fator

determinante para a definio da qualidade da comunicao. Embora existam exemplos de

sistemas VSAT sem HUB por comutao de pacotes, os mais comuns no mercado utilizam

comutao de circuitos, com canais do tipo bit pipe, sem, portanto emulao de protocolos.

Pode-se dizer que esta topologia age de forma dinmica e bem mais flexvel que a Topologia

em Estrela. Ela se torna mais econmica com um pequeno nmero de estaes terminais.

Figura 3.11 - Rede em

Topologia Mesh

19

A Topologia Hbrida permite que um grupo de VSATs se comunique atravs da

topologia em Estrela e outro grupo atravs da topologia Mesh, sendo bastante til quando

determinado grupo de terminais tm muito mais demanda de trfego entre si, ao contrrio do

que ocorreria com os outros terminais.

Os satlites utilizados nessas topologias so do tipo geoestacionrios. Assim, como o

satlite est a uma altitude de 36.000 km acima do equador, num enlace com dois terminais

VSAT juntos e logo abaixo do satlite, o tempo de propagao seria de 240 ms para uma

transmisso na topologia em malha. Para um sistema VSAT com HUB (topologia em estrela)

este tempo duplicaria devido aos dois saltos. Esta uma importante caracterstica que dificulta

a utilizao do VSAT em sistemas que utilizem aplicaes que necessitem de tempo real; em

contrapartida, o custo de transmisso independe da distncia percorrida entre os pontos.

No caso das estaes VSATs estarem conectadas rede de telefonia pblica em reas

rurais, a HUB funcionaria como elo para a conexo. Isso acontece da mesma forma quando se

deseja oferecer Internet a estaes remotas, cada estao recebendo um IP fixo.

3.7.3 Tcnicas e Protocolos de Mltiplo Acesso

O compartilhamento do transponder pelas diversas portadoras que a ele se destinam

exige o uso de tcnicas e protocolos de mltiplo acesso. Algumas delas so conhecidas como,

P-ALOHA (Pure ALOHA), S-ALOHA (Slotted ALOHA), DAMA (Consignao por demanda), TDMA

(mltiplo acesso por diviso em tempo), FDMA (mltiplo acesso por diviso em frequncia) e

CDMA (mltiplo acesso por diviso em cdigo). Cdigos corretores como o FEC (Forward Error

Correction) com redundncias de 1/2 ou 3/4 e detectores de erros so frequentemente usados

nas tcnicas de acesso. A tcnica e o protocolo de acesso esto intimamente ligados

aplicao e topologia utilizadas.

No processo P-ALOHA, quando um dado terminal tem um quadro a ser transmitido, ele

o transmite instantaneamente, mesmo se o canal estiver sendo utilizado. O terminal ouve o

meio e, caso esteja ocupado, respeitando o tempo de atraso inerente, assume que a

mensagem foi enviada com sucesso. Caso contrrio ele aguarda um tempo aleatrio para

retransmitir o quadro. Alguns sistemas reconhecem se o quadro foi devidamente transmitido

por um ack vindo do HUB. Este processo aleatrio de transmisso pelas VSATs ineficiente em

termos de taxa de sucesso na transmisso dos pacotes.

O processo Slotted-Aloha uma verso ligeiramente melhorada do Aloha que tem

como objetivo reduzir a taxa de colises comparativamente com o processo P-ALOHA se

sobreponham o mximo possvel. O mtodo utilizado foi fazer com que as transmisses dos

quadros ocorram apenas em perodos determinados. Assim, um quadro no pode interferir

com o outro que j esteja na metade de sua transmisso. Por esta razo, este sistema

praticamente dobra a eficincia em relao ao anterior. A sincronizao se d atravs do

relgio do HUB, considerando assim as diferentes distncias dos terminais.

20

O TDMA (Time Division Multiple Access) se caracteriza pela diviso no tempo do sinal

processado pelo transponder. O mtodo mais utilizado dentro desta tcnica o TDMA-DA

(Demand Assignment) onde o HUB fica responsvel por alocar o slot para a transmisso de

cada terminal VSAT de acordo com a transmisso previamente requerida. TDMA o mtodo

mais utilizado nas redes VSAT comerciais.

Na tcnica FDMA (Frequency Division Multiple Access) cada terminal VSAT transmite

com uma portadora exclusiva. Assim, se obtm para cada transponder a diviso em frequncia

dos canais.

Nas redes VSAT que utilizam a tcnica CDMA (Code Division Multiple Access), cada

terminal recebe um nmero pseudo-randmico (PN), nico utilizado para codificar e

decodificar suas transmisses. Vrios VSAT podem transmitir simultaneamente na mesma

frequncia, sendo o sinal separado na recepo pelo HUB. A transmisso do HUB tambm

codificada da mesma forma, porm um nico PN atribudo a ele, o que permite a recepo

por todos os terminais.

Com o protocolo DAMA (Demand Assignment Multiple Access), se um terminal VSAT

deseja realizar uma transmisso, este terminal faz uma requisio de um slot no tempo ou

frequncia para faz-la. A atribuio do slot feita pelo NMS (Network Management System) e

este somente liberado aps a concluso da transmisso. Este protocolo de acesso por

demanda a tcnica utilizada para os servios de telefonia, principalmente, para aumentar a

eficincia do uso de um transponder evitando perodos de ociosidade comparativamente a um

protocolo de consignao fixa.

Figura 3.12 Rede em topologia estrela usando a tcnica TDM/TDMA

21

Figura 3.13 Rede em topologia mesh usando a tcnica DAMA

3.7.4 Modulao

A modulao utilizada em qualquer sistema digital escolhida levando-se em

considerao a robustez a efeitos de rudos, interferncias, condies de propagao e

eficincia espectral. Assim acontece com sistemas via-satlite que, em geral, utilizam as

modulaes PSK (phase shift keying) binria e quaternria

Modulaes que envolvem a amplitude da portadora, como a QAM (quadrature

amplitude modulation) e a ASK (amplitude shift keying) so em princpio inadequadas, j que o

canal via-satlite extremamente no linear e sua atenuao varivel com tempo.

Entretanto, atualmente h sistemas que empregam modulao QAM com 16 nveis, viabilizada

pelo uso de cdigos corretores de erro bastante robustos. A modulao FSK (frequency shift

keying) tem sido pouco utilizada pela sua baixa eficincia espectral.

Os diversos tipos de modulao podem ser comparados, em termos de sua robustez

ao rudo e interferncias, atravs da relao entre a taxa de bits errados ou BER (bit error rate)

e a correspondente razo energia de bit/densidade espectral de rudo (Eb/No).

Figura 3.14 - BER x Eb/N0

22

4. Especificaes do projeto

4.1 Cidade escolhida: Coari, Amazonas

Figura 4.1 Coari, AM

A estao remota para qual ser calculado o enlace via satlite est localizada em

Coari, Amazonas. Com populao de 75.909 habitantes, segundo as estimativas do IBGE/2010,

Coari a quinta maior cidade do Amazonas. Atualmente destaca-se por produzir petrleo e

gs natural na base de Urucu da Petrobras. O desenvolvimento econmico proporcionado pela

explorao desses recursos, fez crescer a necessidade de implementao do servio de banda

larga da regio. Sem a infraestrutura terrestre necessria, a internet via satlite passou a ser

uma das alternativas a esse problema.

Um grupo de trabalho foi criado pelo Senador Eduardo Braga (PMDB/AM) e o Ministro

de Cincia e Tecnologia, Aloizio Mercadante, no incio de maio de 2011 para discutir formas de

massificar internet em banda larga na regio Amaznica via satlite, alm de questes

legislativas que viabilizem projetos de cincia, tecnologia e inovao no pas. Atravs dos

recursos da explorao do petrleo e do pr-sal, o ministrio pretende investir nesses

projetos, estudando inclusive a possibilidade da colocao de um satlite para atender a

demanda de banda larga na regio amaznica.

Sendo assim, o estudo por ns desenvolvido vai de encontro com uma necessidade

atual do pas, que difundir o acesso a banda larga a todas as regies do pas.

4.2 Satlite utilizado: Star One C1

O satlite escolhido para o enlace foi o C1 da Star One. Lanado em 2007, o satlie foi

criado, entre outras razes, para dar mais alternativas de acesso internet em banda larga.

Abaixo foram detalhadas informaes tcnicas sobre o satlite.

23

Figura 4.2 Satlite Star One C1

Satlite C1 para Banda Ku

Principais caractersticas:

Posio orbital: 65,0 W

N de transponders:

- Banda Ku: 12x36 MHz + 2x72 MHz

Frequncias:

-Banda Ku: 13750 MHz a 14500 MHz subida, 10950 MHz a 11200 MHz descida(PH) e

11700 MHz a 12200 MHz descida(PV)

Equivalent isotropically radiated Power(EIRP) tpica:

- Banda Ku: Brasil( Sul + Sudeste + Nordeste): 46,0 dBW

Mercosul: 50,5 dBW

Miami: 47,5 dBW

24

G/T tpico:

- Banda Ku: Brasil (Sul +Sudeste + Nordeste): 4,5 dB/K

Mercosul: 3,5 dB/K

Miami: 2,5 dB/K

Fluxo de saturao tpico (SFD):

- Banda Ku: -88 dbW/m(referncia: G/T= 1,0 dB/K)

Recuos de Entrada e Sada Tpicos e Densidade do Rudo de Intermodulao :

Feixe BRAK(Brasil)

Os recuos de entrada e sada totais tpicos, para o caso de portadoras alocadas em

transponders multiportadoras (multicarrier mode), so 5,5 dB e 4,0 dB, respectivamente. A

densidade do rudo de intermodulao, para este caso, referida potncia de saturao de

sada, de 97,0 dB/Hz (transponder de 36 MHz) ou 100,0 dB/Hz (transponder de 72 MHz),

correspondendo a 15,0 dBW/4KHz (transponder de 36 MHz) ou 18,0 dBW/4kHz

(transponder de 72 MHz), no contorno de referncia do satlite Star One C1.


transponders com 2 (duas) portadoras (dual carrier mode), so 3,0 dB e 2,0 dB,

respectivamente. A densidade do rudo de intermodulao, para este caso, pode ser

desprezada pois a sua parcela preponderante cair fora dos limites do transponder.

Os recuos de entrada e sada tpicos, para o caso de portadoras alocadas em

transponders com 1 (uma) portadora (single carrier mode), so 1,0 dB e 0,5 dB,

respectivamente.

Feixe MCRK(Mercosul)


transponders multiportadoras (multicarrier mode), so 5,5 dB e 4,0 dB, respectivamente. A

densidade do rudo de intermodulao, para este caso, referida potncia de saturao de

sada, de 97,0 dB/Hz (transponder de 36 MHz) ou 100,0 dB/Hz (transponder de 72 MHz),

correspondendo a 15,0 dBW/4KHz (transponder de 36 MHz) ou 18,0 dBW/4kHz

(transponder de 72 MHz), no contorno de referncia do satlite Star One C1.


transponders com 2 (duas) portadoras (dual carrier mode), so 3,0 dB e 2,0 dB,

respectivamente. A densidade do rudo de intermodulao, para este caso, pode ser

desprezada pois a sua parcela preponderante cair fora dos limites do transponder.

25

Os recuos de entrada e sada tpicos, para o caso de portadoras alocadas em

transponders com 1 (uma) portadora (single carrier mode), so 1,0 dB e 0,5 dB,

respectivamente.

Frequncia de Beacon:

- Banda C: 4199,0 e 4199,9 MHz na polarizao horizontal

- Banda Ku: 11701,0 MHz na polarizao horizontal

12199,8 MHz na polarizao vertical

Polarizao:

O Star One C1 opera com polarizao linear. Uma vez que o Star One C1 faz reuso de

freqncias atravs da utilizao de dupla polarizao, a isolao das antenas do satlite entre

as duas polarizaes ortogonais da ordem de 33 dB dentro da rea de cobertura, tanto na

subida como na descida.

Condies Operacionais

As portadoras alocadas no satlite Star One C1 esto sujeitas s condies

operacionais descritas nos subitens a seguir.

Coordenao Espacial

Considerando-se a Resoluo 288 da Anatel: Condies de Operao de Satlites

Geoestacionrios em Banda Ku com Cobertura sobre o Territrio Brasileiro, bem como

acordos de coordenao espacial com operadores de satlites vizinhos compartilhando a

mesma faixa de freqncias no arco orbital geoestacionrio, as transmisses das portadoras

esto sujeitas s densidades mximas apresentadas abaixo.

Nota: as densidades devem ser calculadas em uma banda de referncia de 1 Hz dentro

da largura de faixa da portadora digital equivalente sua taxa de smbolos.

Densidade Mxima de Subida

A densidade mxima de potncia de subida das portadoras operando nos feixes BRAK

e MCRK do satlite Star One C1 de 48 dBW/Hz, referida entrada da antena.

Densidades superiores somente podero ser empregadas com autorizao por escrito

da Star One.

26

Densidade Mxima de Descida

A densidade mxima de EIRP de descida das portadoras operando nos feixes BRAK e

MCRK do satlite Star One C1 de 22 dBW/Hz, referida ao centro do feixe.

Densidades superiores somente podero ser empregadas com a autorizao por

escrito da Star One.

Nota: a EIRP mxima de saturao da ordem de 53,3 dBW para o feixe BRAK e de

52,4 dBW para o feixe MCRK do satlite STAR ONE C1.

Dimetro Mnimo das Antenas

As antenas com dimetros dentro dos parmetros 1., 2. e 3., descritos a seguir

somente podero ser empregadas com autorizao por escrito da Star One, aps avaliao de

suas caractersticas tcnicas bem como de sua localizao geogrfica:

1. Antenas estritamente receptoras inferiores a 75 cm, operando na Banda Ku padro;

2. Antenas estritamente receptoras inferiores a 60 cm, operando na Banda Ku estendida;

3. Antenas transmissoras inferiores a 96 cm, operando na Banda Ku padro;

4. Antenas transmissoras inferiores a 1,2 m, operando na Banda Ku estendida.

Nota: as transmisses na Banda Ku estendida com antenas inferiores a 1,2m esto

proibidas, conforme resoluo da Conferncia Mundial de Radiocomunicaes de 2003.

Fabricante (modelo): Alcatel (Space Bus 3000B3)

Veculo de lanamento: Arianespace

Mapa de Cobertura: em anexo.

4.3 Antenas

Figura 4.3 Antena

27

Antena utilizada na recepo

Tabela 4.1 Especificaes da antena

ESPECIFICAES Antena de 1.8m VSAT

Ku-RECEBA Ku-TRANSMITA

Freqncia (gigahertz) 10.70-12.75 13.75-14.5

Ganho tpico (2dBi) [email protected] [email protected]

VSWR 1.5:1 1.3:1

Abertura do feixe: - 3dB

[email protected] GHz [email protected]

Temperatura de rudo da antena (K)

10Elevation 43

20Elevation 28

40Elevation 23

Polarizao Linear,Ortogonal Linear,Ortogonal

Relao da alimentao

WR-75

Curso do azimute 360 contnuo,10 Fine

Curso da elevao 10 -90

Isolamento(Port to Port)(dB)

35 80

Ventos operacionais 80km/h

Ventos da sobrevivncia

200km/h

Temperatura ambiental

-50 a 80

Umidade relativa 0% a 100%

Radiao Solar 360 BTU/h/ft2

28

4.4 LNB RS 1F30x Banda-Ku

Figura 4.4 -LNB

Especificaes

Referncia interna do LNB

Parmetros Mnimo Tpico Mximo Unidade

Intervalo da Frequncia de entrada RF

RS1F30A 10.95 11,70 GHz

RS1F30B 11.70 12.20 GHz

RS1F30C 12.25 12.75 GHz

Intervalo da Frequncia de sada IF

RS1F30A 950 1700 MHz

RS1F30B 950 1450 MHz

RS1F30C 950 1450 MHZ

Frequncia de oscilao local

RS1F30A 10.00 MHz

RS1F30B 10.75 MHz

RS1F30C 11.30 MHz

Estabilidade do oscilador local

50 ppm

Figura do Rudo RS1F30A 0.7 0.8 dB

RS1F30B 0.7 0.8 dB

RS1F30C 0.8 1.0 dB

Ganho de converso 50 60 dB

P.l dB de sada IF 3 dBm

Impedncia de sada IF

75 ohm

Perda de retorno de sada IF

10 dB

Voltagem fornecida 10.5 24.0 V

Corrente fornecida 140 mA

Tabela 4.2 Especificaes do LNB

29

4.5 Cabo RG6 coaxial

Figura 4.5 Cabo

Caractersticas Mecnicas

Mnimo Breaking Um nico cabo 82kgs

Cabo duplo 166kgs

fora de coeso entre o condutor central e

dieltrico

>

20N/5mm

Caractersticas eltricas:

Capacidade 50 + / -3,0 nm / km

Impedncia 75 + / -3 ohm

Velocidade 85%

Dieltrico

Eficcia

55MHz > = 60dB

300Mhz > = 70dB

1000Mhz > = 70dB

Perda de Retorno 1 ~ 470Mhz > = 22dB

100% Swept 470 ~ 1000Mhz > = 20dB

1000 ~ 2200MHz > = 18dB

Constante de atenuao

atenuao

MHz Mnima (Db/100ft). Mximo (Db/100ft).

5 0.58 1.90

55 1.60 5.25

83 1.95 6.40

187 2.85 9.35

211 3.05 10.00

250 3.30 10.82

300 3.55 11.64

350 3.85 12.63

400 4.15 13.61

450 4.40 14.43

500 4.66 15.09

30

550 4.90 16.08

600 5.10 16.73

750 5.65 18.54

865 6.10 20.01

1000 6.55 21.49

Tabela 4.3 Especificaes do Cabo Coaxial

4.6 Modem Satlite

DMD2401-VSAT/SCPC Modem Satlite

O DMD2401 projetado para funcionar como ambas as extremidades de uma Single

Channel Per Carrier satlite (SCPC) link ou como o VSAT, site modem remoto em um sistema

TDMA hub.

O DMD2401 perfeito para redes de malha ou topologia em estrela. O modulador e

demodulador operam de forma independente usando BPSK, QPSK, 8PSK OQPSK ou modulao

(opcional) ou modos SCPC ou VSAT.

O DMD2401 tambm o modem ideal VSAT para uso em um ponto-a-ponto da rede

frame relay hbrido. Outras aplicaes incluem FDMA, telefonia, videoconferncia, de longa

distncia paginao de aprendizagem, e captao de notcias.

Figura 4.6 Modem Satlite DMD 2401

Especificaes Gerais

Transmitir e receber Taxas de dados DMD2401:

BPSK 4,8-1250 Kbps Taxa de 1 / 2

QPSK 9,6-2500 Kbps Taxa de 1 / 2

QPSK 9,6-3750 Kbps Taxa de 3/4

QPSK 9,6-4375 Kbps Taxa de 7/8

OQPSK 9,6-2500 Kbps Taxa de 1 / 2

OQPSK 9,6-3750 Kbps Taxa de 3/4

OQPSK 9,6-4375 Kbps Taxa de 7/8

8PSK 64-5000 Kbps Taxa de 2 / 3 (Opcional)

Definio da Taxa de dados:Selecionvel em passos de 1 bps

Tabela 4.4 - Moduladores

31

Especificaes do modulador: Faixa de freqncia: 50-90 e 100-180 MHz Standard em passos de 1 Hz Estabilidade da freqncia: 1,0 ppm (88 Hz a 88 MHz) Controle de Nvel: -5 A -30,0 dBm,passos de 0,1 dB Estabilidade nvel: 0,5 dB De 0 a 50 C Impedncia: 75 Ohm ou 50 Ohm selecionvel Software Perda de retorno: 20 dB mnimo Sada Off Isolamento: > 60 dB Sada de esprias: < -55 DBc De 2 a 200 MHz Especificaes do demodulador: Faixa de freqncia: 50-90 e 100-180 MHz Standard em passos de 1 Hz Faixa de Portadora de entrada: -65 A -40 dBm (Taxa de Smbolo kHz 640)

Aquisio / Tracking: 1 kHz a 32 kHz , 1 kHz Passos Faixa de reaquisio: 1 kHz a 32 kHz, 1 kHz Passos IF Impedncia de entrada: 75 Ohm ou 50 Ohm selecionvel Software Perda de retorno: 20 dB mnimo Eb/No

Tpico Eb/No (Viterbi) Taxa 1/2 Taxa 3/4 Taxa 7/8

@ BER=10-5

5.1 6.3 7.5

@ BER=10-7 6.2 7.7 8.6

Typical Eb/No (Sequential)

Taxa 1/2 Taxa 3/4 Taxa 7/8

@ BER=10-5 5.1 5.6 6.4

@ BER=10-7 6.5 6.5 7.4

Tpico Eb/No (8PSK Trellis) Taxa 2/3

@ BER=10-5 6.4

@ BER=10-7 8.1

Tpico Eb/No(Turbo) Taxa 1/2 Taxa 3/4 Taxa 7/8 Taxa 0,495 Taxa 0,793

B/O/QPSK @ BER=10-5 2.4 3.2 3.9 2.5 3.4

@ BER=10-7 2.8 3.7 4.1 2.7 3.8

8PSK @ BER=10-5 --- 5.6 6.7 --- 5.9

@ BER=10-7 --- 6.0 7.5 --- 6.4

Tabela 4.5 Eb/No

32

4.7 Clculo do enlace

Dados da estao terrena (referentes a cidade de Coari AM) :

Latitude: B=04 05' 06'' S = -4,085

Longitude: 63 08' 29'' W = -63,141

Altitude: 10m

Dados do satlite Star One C1:

Latitude do satlite: A=0 devido ao fato do satlite ser geoestacionrio.

Longitude do satlite geoestacionrio 65W

OBS: Por conveno adotamos o ngulo como negativo quando estamos em latitudes ao sul do

equador e quando estamos em longitudes a oeste do meridiano de Greenwich tambm.

Diferena entre as longitudes do satlite e da estao terrena:

M = -65 -(- 63,141) = -1,859 = 1,859 W

Figura 4.7 Representao geomtrica do enlace

Onde,

O: centro da Terra B: projeo da estao terrena na superfcie A: projeo do satlite na superfcie E: estao terrena S: satlite

: ngulo entre A e B : ngulo de elevao da antena

33

D: distncia entre a estao terrena e o satlite Hs: altitude do satlite He: altitude da estao terrena Re: raio equivalente da Terra

Da figura acima, podemos achar e .

ngulo compreendido entre a estao terrena e o satlite C1 a partir do centro da

Terra:

= cos -1 (sin A sin B + cos A cos B cos M)

= cos -1[sin 0 sin (-4,085) + cos 0 cos(-4,085) cos(-1,859 ) ] = 4,487

Para calcularmos D precisamos do raio da equivalente da Terra e da distncia entre o centro da Terra e o satlite(H) que consiste em ser a distancia da superfcie terrestre a rbita geoestacionria (36000Km) mais o raio equivalente da Terra. O raio equivalente da Terra (Re) resultado do produto do raio da Terra, Rt = 6378,1km, por um fator de correo K, que no nosso caso pegamos este dado do CETUC para o valor mnimo da pior poca em Manaus, K = 1,00. Logo, Re = Rt

D2 = [ (Re + Hs)2 + (Re + He)2 2(Re + Hs)(Re + He)cos ] D2 = (42378,1)2 + (6378,11)2 2x(42378,1)(6378,11)cos 4,487

D = 36022,99 km

Clculo do ngulo () de elevao da antena, utilizaremos a seguinte equao (lei dos cossenos) :

(Re+Hs)2 = (Re + He)2 + D2 2 (Re + He) D cos (90+) ento: (42378,1)2 = (6378,11)2 + (36022,99)2 2 x (6378,11) x (36022,99) x cos (90+)

=84,72

Adotando uma freqncia de operao de 11GHz no Downlink, comearemos a

calcular as atenuaes:

4.7.1 Atenuao de espao livre:

A0 = 32,4 + 20 log(D) + 20 log(f)

Onde:

D: distncia (em km)

f: frequncia (em MHz)

34

A0 = 32,4 + 20 log (36022) + 20 log (11000)

A0 = 204,359 dB

4.7.2 Atenuaes impostas pelo meio fsico:

4.7.2.1 Atenuao por gases atmosfricos:

A troposfera composta principalmente por molculas de oxignio, nitrognio e vapor

de gua. Como nitrognio no absorve energia das ondas de radiofreqncia, a atenuao por

gases atmosfricos deve-se completamente absoro de energia eletromagntica pelo

oxignio e pelo vapor de gua. Para freqncias abaixo de 10 GHz, a atenuao por gases

atmosfricos normalmente pode ser desprezada. Como estamos operando com uma

freqncia de 11 GHz no downlink, no podemos considerar desprezvel a atenuao por gases

atmosfricos nesse enlace.

Da recomendao ITU-R P.1510 tiramos o valor de temperatura (25) atravs do mapa

em anexo.

Da recomendao ITU-R P.835 podemos encontrar a presso atmosfrica, )(hP , e a

densidade de vapor de gua, )(h , da estao terrena, dado que iL 0:

( )iL

ii

i

iHhLT

TPhP

163,34

)(

+= = 1012,09 hPa

Onde,

P(h): presso atmosfrica da estao terrena

iP : presso atmosfrica na altitude H, que no nosso caso pela ITU zero

iT : temperatura da regio da estao terrena

iL : gradiente de temperatura, pela ITU esse valor de -6,5 K/Km

3

0

0 20exp)(m

g

h

hh =

=

Onde,

)(h : densidade de vapor de gua da regio da estao terrena

0 : densidade de vapor de gua ao nvel do mar ( 0 =20 3mg

), de acordo com a ITU-R P.836,

atravs do mapa em anexo.

35

0h : escala de altura ( 0h =2 Km, recomendao ITU-R P.835)

h : altitude da estao terrena

Podemos a partir dos dados calculados acima e da recomendao ITU-R P.676, calcular

as atenuaes especficas por absoro de energia pelo oxignio, o (em dB/Km) pelo vapor

de gua, (em dB/km):

Para f 54 GHz,

( )1322

2

16,1

3

6,122

8,2

1083,054

62,0

34,0

2,71

+

+

+

= ptp

to rf

frrf

r

1 = (rp; rt; 0,717; -1,8132; 0,0156 ;-1,6515)

2 = (rp; rt; 0,5146; -4,6368; -0,1921 ;-5,7416)

3 = (rp; rt; 0,3414; -6,5851; 0,2130; -8,5854)

(rp, rt, a,b,c,d) = rpa

. rtb exp[ c(1-rp) + d(1- rt)]

Onde,

f: frequncia de operao (GHz)

1013

prp = e

trt +

=273

288

p : Presso atmosfrica da estao terrena

t : Temperatura da estao terrena ( C )

Encontramos 0 =0,0087 dB/Km

A atenuao por vapor de gua (em dB/km) dada por:

= )22,()(42,9)235,22(

)]1(23,2exp[98,32

1

2

1 fgf

rt

+

+

2

1

2

1

)(14,11)31,183(

)]1(7,0exp[96,11

+

f

rt +

2

1

2

1

)(29,6)226,321(

)]1(44,6exp[081,0

+

f

rt +2

1

2

1

)(22,9)153,325(

)]1(6,1exp[66,3

+

f

rt +2

1

)380(

)]1(09,1exp[37,25

f

rt +

36

2

1

)448(

)]1(46,1exp[4,17

f

rt + )557,()557(

)]1(17,0exp[6,8442

1 fgf

rt

+

)752,()752(

)]1(41,0exp[2902

1 fgf

rt

+ )1780,(

)1780(

)]1(99,0exp[103328,82

2

4

fgf

rx t

+ f 2 rt

2,5

p x10-4

1 = 0,955 rp rt

0,68 + 0,006

2 = 0,735 rp rt0,5

+0,0353 rt4

g(f,fi) =

2

1

+

+i

i

ff

ff

Encontramos = 0,0138 dB/Km

Clculo das altitudes equivalentes do oxignio, 0h (km), e do vapor de gua, wh (km),

conforme recomendao ITU-R P.676:

( )3211,1 117,011,6

tttr

hp

o ++++=

Onde,

t1 = ]))9,7exp(4,1287,2

7,59(exp[

066,01

64,4 23,2

1

ppr

f

r +

+

t2 = )2,2exp(031,0)75,118(

)12,2exp(14,0

2

p

p

rf

r

+

t3 = 3725

26

6,2102,3101,40169,01

1061,10001,00247,0

14,01

0114,0

fxfxf

fxf

rp

++++

++

Encontramos 0h = 5,1968 km

hw=1,66(1+w

w

w

w

w

w

fff

89,2)1,325(

58,1

69,4)31,183(

37,3

56,2)235,22(

39,1222 +

++

++

)

onde,

w = )]57,0(6,8exp[1

1013

+ pr

Encontramos hw = 1,6779 km

37

Calculamos as atenuaes parciais por absoro de energia pelo oxignio, oA (dB),

pelo vapor de gua, wA (dB), e determinamos a atenuao efetiva por gases atmosfricos,

GA (dB) :

Para 905 ,

( )senAA

A woG+

=

Onde,

oA = oh x 0 oA = 0,0452 dB

wA = hw x wA = 0,0232 dB

: ngulo de elevao da antena 72,84

Encontramos GA = 0,06869 dB

4.7.2.2 Atenuao por precipitao e nuvens: Para sistemas que operam em freqncias abaixo de 10 GHz, a atenuao por precipitao e nuvens normalmente pode ser desprezada. Como em nosso enlace de descida operamos em uma freqncia de 11 GHz, temos que levar em conta essa atenuao. Usaremos para tal a recomendao ITU-R P.618.

Clculo das estatsticas de longa durao de atenuao por chuva para freqncias de at 55 GHz. Para esse clculo os seguintes parmetros so requeridos: R0,01: taxa de precipitao da estao terrena (Coari AM), excedida para 0,01% de uma mdia anual (mm/h) hs: altitude da estao terrena (km) hs = 0,01 km

: ngulo da estao terrena (graus) = 72,84 : latitude da estao terrena (Coari AM) = -4,085 f: freqncia de operao (GHz) f = 11 GHz Re: raio efetivo da Terra (6378 Km)

38

Passo 1: Determinar a altura da chuva, hR (km), conforme recomendao ITU-R P.839.

Figura 4.8 Percurso Terra - espao

Da recomendao ITU-R P.839,mapa em anexo, h0 = 4,5 km para a localizao da

estao terrena (Coari AM). Onde h0 a mdia anual das altitudes das isotermas a 0C

hR = h0 +0,36 km = 4,86 km

Passo 2: calcular o comprimento do percurso inclinado, Ls (km):

Para 5 :

=

senhh

L SRs = 4,8706 km

Passo 3: calcular o comprimento da projeo horizontal do percurso inclinado, LG (km):

LG = Ls cos = 0,4482 km

Passo 4: determinar a taxa de precipitao, R0,01 (mm/h), na regio da estao terrena (Coari

AM), excedida para 0,01% de uma mdia anual, conforme especificado na Recomendao ITU-

R P.837. Encontramos atravs do mapa em anexo o valor de;

R0,01 = 100 mm/h

Passo 5: calcular a atenuao especfica por chuva, R (dB/km), conforme especificado na recomendao ITU-R P.838:

R = k(R0,01)

39

( ) ( )

+++=

2

2coscos2 VHVH kkkkk

( ) ( )

++=

k

kkkk VVHHVVHH

2

2coscos2

Onde,

k : coeficiente ( Hk para polarizao horizontal, Vk para polarizao vertical)

: coeficiente ( H para polarizao horizontal, V para polarizao vertical)

: ngulo de tilt em relao a horizontal (graus)

Como operamos em uma freqncia de 11 GHz com polarizao horizontal Vk = V =0,

Hk =0,01772 e H = 1,2140. O que nos leva a k = 8,3950 310 e = 1,2921. Logo

R = 3,2227 dB/km

Passo 6: Calcular o fator de reduo horizontal, 01,0r :

( )GLRG ef

Lr

2

01,0

138,078,01

1

+

=

= 0,9454

Passo 7: Calcular o fator de ajuste vertical, 01,0v :

+

=

+

45,01311

1

2

1

01,0

f

Lesen

v

RR

Temos que verificar se > :

=

01,0

1tanrL

hh

G

SR = 01,85

Como 01,85 > 72,84 > , ento:

cos01,0rL

LG

R

= = 4,6046 km

Temos que < 36|| , onde =-4,085 a latitude da estao terrena (Coari AM):

40

||36 = = 915,31

Finalmente achamos:

6846,001,0 =v

Passo 8: Calcular o comprimento efetivo do percurso, EL (km):

01,0vLL RE = = 3,1523 km

Passo 9: Calcular a atenuao por chuva, 01,0A (dB), excedida para 0,01% de uma mdia anual:

ER LA = 01,0 = 10,1589 dB

Para termos um enlace seguro, calcularemos a atenuao por chuva excedida para

uma porcentagem do pior ms. Para calcularmos a atenuao por chuva, pA , usaremos a

seguinte frmula:

( )( ) senpAp

p

pAA

)1()ln(045,0ln033,0655,0

01,0

01,0

01,0

+

=

Para calcular a porcentagem anual do tempo, p, correspondente a porcentagem do

tempo do pior ms, wp , conforme especificado na recomendao ITU-R P.841.

Q

pp w=

Onde,

Q: fator de correo composto por dois parmetros, 1Q e 1 , determinados pelo clima e por efeitos de propagao.

Da tabela em anexo, encontramos os valores de 1 = 0,13 e 1Q = 2,85 para o Brasil Equatorial.

P = 0,0015%

Com essa porcentagem podemos calcular pA :

Para p < 1%, temos: ( )36||005,0 =

Com isso obtemos que pA = 14,2254 dB

41

4.7.2.3 Atenuao devido a nuvens e nvoa:

Usaremos a recomendao ITU-R P.840. A atenuao por nuvens s tem importncia

para enlaces operando em uma freqncia maior que 10 GHz. Como estamos com uma

freqncia de operao no downlink (satlite C2 Coari) de 11 GHz, a atenuao por nuvens

levada em considerao.

senKL

A lC

=

Onde,

L: quantidade total de gua lquida na coluna de nuvem (kg/ 2m )

lK : coeficiente de atenuao especfica ( 3/

/

mg

kmdB)

: ngulo de elevao da antena

O valor de L pode ser obtido a partir da localizao da estao terrena (Coari AM),

atravs do mapa em anexo da recomendao ITU-R P.840 (L = 1,6 kg/ 2m ). O valor de lK pode

ser obtido a partir da relao dos coeficientes de atenuao especfica a 0 C como funo da

freqncia na figura em anexo da recomendao ITU-R P.840 ( lK = 0,1 3/

/

mg

kmdB). Com esses

valores obtemos:

CA =0,161 dB

4.7.3 Atenuao por cintilao:

Usaremos a recomendao ITU-R P.618 para calcularmos a atenuao por cintilao,

SA . A atenuao por cintilao resultado dos multipercursos seguidos pelo sinal propagante

na troposfera. Ela corresponde as variaes, flutuaes ou desvanecimentos rpidos no sinal

recebido, ocorridas devido as irregularidades no ndice de refrao troposfrico, causando o

espalhamento do sinal. A atenuao imposta por este espalhamento diretamente

proporcional freqncia de operao e inversamente proporcional ao ngulo de elevao da

antena, ou seja, quanto maior a freqncia e menor o ngulo de elevao, maior ser a

atenuao observada.

Como nosso ngulo de elevao =84,72, usaremos conforme especificado na recomendao ITU-R P.618, seguiremos o mtodo para ngulos maiores que 4 , testado para freqncias entre 7 e 14 GHz. So necessrios os seguintes parmetros:

t: temperatura mdia ( C ) na superfcie da regio da estao terrena (Coari AM) por um perodo de 1 ms ou mais. t = 25

42

H: umidade relativa mdia (%) da regio da estao terrena por um perodo de 1 ms ou mais.

H = 80% (valor encontrado no wikipdia para Coari AM)

f: freqncia de operao do downlink (GHz). f = 11 GHz

: ngulo de elevao da antena (graus). =84,72

D: dimetro fsico da antena (m). D = 1,8m

: eficincia da antena (se desconhecida, estima se = 0,5 para uma estimativa conservadora, de acordo com a recomendao ITU-R P.618).

Passo 1: Calcular o valor da presso de saturao do vapor de gua, Se (hPa), conforme

especificado na recomendao ITU-R P.453:

+

=ct

tbaeS exp

Onde,

a, b e c: coeficientes aplicados na faixa de temperatura de 20 C a C+ 50 ( a = 6,1121, b = 17,502 e c = 240,97).

6703,31=Se hPa

Passo 2: Calcular o termo mido da refratividade, wetN , conforme especificado na

recomendao ITU-R P.453:

2

510732,3T

eNwet =

Onde,

T: temperatura (T = 25 + 273 = 298 K)

e: presso do vapor de gua (hPa)

3363,25100

=

= SeH

e hPa

Ento o termo mido de refratividade :

wetN = 106,4760

43

Passo 3: Calcular o desvio padro da amplitude do sinal, ref (dB), utilizado como referncia:

0142,010106,3 43 =+= wetref N dB

Passo 4: Calcular o comprimento efetivo do enlace, L (m):

( ) sensenh

L L

++

=

42 1035,2

2= 1004,2 m

Onde,

Lh : altitude da camada turbulenta da troposfera ( Lh =1000m).

Passo 5: Calcular o dimetro efetivo da antena, effD (m):

= DDeff = 1,2728 m

Passo 6: Calcular o fator mdio da antena, g(x):

( ) 65

12

112 08,7

1arctan

6

11186,3)( x

xsenxxg

+=

=L

fDx eff

222,1 = 0,0216

Com o valor de x, encontramos g(x) = 0,9254

Passo 7: Calcular o desvio padro do sinal, :

( )( )

dBsen

xgfref 0537,02,1

12

7

==

Passo 8: Calcular o fator porcentagem do tempo, a(p):

3log71,1)(log072,0)(log061,0)( 102

10

3

10 ++= ppppa

44

Para p = 0,01, temos:

)01,0(a =7,196

Passo 9: Calcular a atenuao por cintilao, )(pAs :

= )()( papAS = 0,3864 dB

4.7.4 Equao do equilbrio:

)()()(

)()()()()()()()()(

21

0

dBAdBAdBA

dBAdBAdBAdBAdBAdBGdBiGdBwEIRPdBwP

CABO

SCPGLNBAR

++=

RP = -101,79 dBw

onde,

RP : Potncia recebida (dBw)

EIRP : Potncia transmitida pelo satlite star one C1 EIRP = 46 dBw

AG : Ganho da antena AG = 45,3 dBi

LNBG : Ganho do LNB (Low-noise block converter) LNBG = 50 dB

0A : Atenuao de espao livre 0A = 204,359 dB

GA : Atenuao por gases atmosfricos GA = 0,06869 dB

PA : Atenuao por chuva PA = 14,2254 dB

CA : Atenuao por nuvens e nvoas CA = 0,161 dB

SA : Atenuao por cintilao SA = 0,3864 dB

CABOA : Atenuao no cabo coaxial (RG 6) CABOA = 21,49 dB

1A : Margem de enlace para cobrir interferncias espacial, terrestre, de cotransponder e de

estao terrena (segundo recomendao tcnica da Star One para o satlite C1) 1A = 2,2

dB

2A : Margem de enlace adicional, para cobrir desapontamentos (segundo recomendao

tcnica da Star One para o satlite C1) 2A = 0,2 dB

45

5 Concluses:

Conclumos que o nosso enlace entre o satlite Star One C1 e Coari-AM, necessita para

funcionar de forma eficiente de uma potncia de recepo mnima de 101,79 dBw.

Este trabalho compreendeu uma anlise acerca das aplicaes, servios e arquiteturas

de rede que se utilizam dos recursos dos sistemas de comunicao por satlite.

Sem dvida que poder transmitir informaes para vrios usurios separados a

quilmetros de distncia de uma forma to rpida , e continuar sendo uma vantagem sobre

qualquer outro meio de comunicao. Porm o uso de ondas eletromagnticas em uma

transmisso, ainda mais em uma transmisso envolvendo reas enormes traz um alguns

fatores a serem analisado antes de serem implantados.

Alm do problema da chuva que afeta de forma diferente as diferentes bandas de

transmisso, existe ainda o problema pouco comentado de quando o satlite eclipsa o sol. Este

efeito interfere na comunicao interrompendo (uma vez por ano no perodo por poucos

minutos com previso adiantada) por ser uma fonte de ondas eletromagntica bastante

poderosa. Assim, sistemas crticos que no podem ficar minutos sem comunicao no devem

usar VSAT.

Um fator que se deve ressaltar que seu BER varivel, visto que as condies

climticas (chuvas) interferem de forma direta, j que as ondas eletromagnticas passam os

primeiros quilmetros do seu percurso na atmosfera.

Os problemas de comunicao por satlites esta relacionada atmosfera, que provoca

reflexes de onda, provocando atrasos e erros; variao da intensidade do sinal devido

propagao multipath; interrupes no sinal devido a shadowing, necessrio bom

equipamento para que exista uma maior eficincia na comunicao, exigindo um alto nvel de

capital investido em uma transmisso.

Depois de todos os problemas apresentados, podem-se ver as vantagens. Relatos de

instalaes prticas mostram que redes VSAT podem ser implementadas e comear a operar

em poucos dias. Isto se deve a uma caracterstica importante que os sistemas devem ter o

amadurecimento e a no utilizao de um meio fsico fixo.

Como custo, tempo e conhecimento dos problemas so fatores importantes em

aplicaes comerciais, uma comparao, analisando estes tpicos, sempre deve ser feita entre

tecnologias.

Levando-se em considerao que localidades mais distantes so sempre deixadas para

segundo plano no que diz respeito a comunicaes, unidades fabris e pequenos aglomerados

rurais, sempre podem contar com este meio de transmisso. Localidades insulares, de pouca

46

infra-estrutura e veculos de mobilidade intercontinental (avies e navios) so possveis

candidatos a possurem o sistema VSAT.

Todo sistema de comunicao dever, antes da sua implantao, ter uma avaliao no

que diz respeito ao seu custo, ao seu tempo de implantao e ao servio que este oferece. A

comunicao via satlite, quando se deseja uma comunicao para localidades remotas, ou

quando se deseja espalhar a recepo em reas geogrficas muito extensas, o sistema

utilizado no momento. Porm em alguns casos, esta tecnologia se v conflitando com algumas

outras que fornecem o mesmo servio com maior confiabilidade, maior velocidade e menor

custo de implantao.

Por isso esse sistema dever ser avaliado de acordo com a necessidade do projeto,

pois em certos momentos problemas como o atraso do sinal, interrupes do sinal, no podem

existir para um bom funcionamento de certo servio.

5.1 Sugestes para trabalhos futuros:

Realizar estudos sobre a tecnologia do sistema Amerhis, na qual permite o

desenvolvimento de novos servios de banda larga, mais flexvel e de maior qualidade e maior

velocidade de transmisso evitando o duplo salto. O sistema permite a comunicao direta

entre pequenas estaes mediante o uso de redes em malha (sem a necessidade de HUB).

Alm disso, como grande avano, encontra-se a interconectividade entre os feixes de

cobertura. Com ela, o sistema permite a conexo de uma a vrias zonas de cobertura usando

uma s transmisso, assim como a combinao a bordo de vrios sinais num s, incluindo se

provierem de diferentes coberturas. Ambas as melhorias supem importantes progressos

aplicveis a servios como videoconferncias, redes corporativas, etc.

Este sistema consiste em uma carga til que proporciona conectividade entre os

terminais do usurio situados em qualquer ponto dentro das reas de cobertura do satlite.

Alm da carga til, o Amerhis composto por um Centro de Controle de Rede, que

torna possvel a reconfigurao da carga til, a atribuio de capacidades e a gesto eficiente

do trfego de usurios. Alm disso, foi desenvolvido e empregado um nmero de portas de

acesso (gateways) e terminais, para facilitar o comeo e a demonstrao dos novos servios.

47

6. Referncias Bibliogrficas

http://www.tudocom.net/?p=13470

http://www.teleco.com.br/blarga_cobertura.asp

http://www.tecmundo.com.br/1676-banda-larga-as-diferencas-entre-adsl-cabo-radio-3g-e-

satelite.htm

http://www.anatel.gov.br/Portal/verificaDocumentos/documento.asp?numeroPublicacao=257

088&assuntoPublicacao=Dados%20informativos%20-

%20Banda%20Larga&caminhoRel=null&filtro=1&documentoPath=257088.pdf

http://ciencia.hsw.uol.com.br/satelites.htm

http://www.ip.pbh.gov.br/ANO3_N2_PDF/ip0302nassif.pdf

http://www2.dbd.puc-rio.br/pergamum/tesesabertas/0321220_06_pretextual.pdf

http://www2.dbd.puc-rio.br/pergamum/tesesabertas/0220880_04_pretextual.pdf

http://en.wikipedia.org/wiki/Highly_elliptical_orbit

http://en.wikipedia.org/wiki/Tundra_orbit

http://www.gta.ufrj.br/grad/02_2/vsat/redes.htm

http://www.bcsatellite.net/vsat-network/

http://www.comsys.co.uk/vsatnets.htm

http://insight-laboratoriodeideias.blogspot.com/2011_05_01_archive.html

http://pt.wikipedia.org/wiki/Coari

http://www.starone.com.br/internas/noticias/clipping_interna19.jsp

http://www.starone.com.br/internas/biblioteca/fotos.jsp

http://www.bandalarga.net/artigos-3-002.html

http://www.malima.com.br/wifi/blog_commento.asp?blog_id=4

http://www.eletrica.info/comunicacao-via-satelite-primeira-parte/

Recomendaes ITU -R P.618, ITU-R P.676, ITU-R P.835, ITU-R P.836, ITU-R P.837, ITU-R P.838,

ITU-R P.839, ITU-R P.840, ITU-R P.841, ITU-R P.1510.

48

7 Anexos

7.1 Tabela de Resultados:

Dados Iniciais do Projeto

Variveis Significado Unidade Resultados

A Latitude da Estao A (Terrena) graus 4,085 S B Latitude do Satlite graus 0 M Diferena das Longitudes graus 1,859 W

- graus 4,487 D - km 36022,99 R Raio equivalente da Terra km 6378,1 H Distncia do centro da Terra ao satlite km 42378,1

- graus 84,72 Atenuao por Gases Atmosfricos

Para Ar Seco


F frequncia GHz 11 p (hPa) presso hPa 1012,09

T temperatura Graus Celsius 25 rp coeficiente - 0,9988 rt coeficiente - 0,9664

0 atenuao para ar seco dB/km 0,0087

Para Vapor d'gua


(g/m3) densidade de vapor d'gua g/m3 20 1 coeficiente - 1,05194 2 coeficiente - 1,42429

g(f,22) coeficiente - 1,111 g(f,557) coeficiente - 1,924 g(f,752) coeficiente - 1,943

G(f,1780) coeficiente - 1,976

w atenuao para vapor d'gua dB/km 0,0138 Para Percurso Inclinado


t1 coeficiente - 0 t2 coeficiente - 1,002 x 410 t3

coeficiente -

-3,14068 x 510

h0 altura equivalente para ar seco km 5,1968

w coeficiente - 0,98826 hw altura equivalente para vapor d'gua km 1,6779

Para 5

49


ngulo de elevao graus 72,84

GA atenuao do percurso dB 0,06869 Ao atenuao total para ar seco dB 0,0452 Aw atenuao total para vapor d'gua dB 0,0232

Atenuao por chuva


ho altitude acima do nvel mdio dos mares km 4,5 hR altitude da chuva km 4,86

ngulo de elevao graus 84,72 hs altitude da estao terrena acima do nvel mdio dos mares km 0,01 LS comprimento do percurso inclinado abaixo da chuva km 4,8706 LG projeo horizontal de Ls km 0,4482 R0.01 taxa de chuva excedida para 0,01% de um ano mdio mm/h 100 KH coeficiente dependente da frequncia (polarizao horizontal) - 0,01772 KV coeficiente dependente da frequncia (polarizao vertical) - 0

H coeficiente dependente da frequncia (polarizao horizontal) - 1,2140 V coeficiente dependente da frequncia (polarizao vertical) - 0 K coeficiente dependente da frequncia - 8,3950 310 coeficiente dependente da frequncia - 1,2921 R atenuao especfica dB/km 3,2227 r0.01 fator de reduo horizontal para 0,01% do tempo - 0,9454

coeficiente - 01,85 LR coeficiente km 4,6046

coeficiente - 915,31 0.01 fator de ajuste vertical para 0,01% do tempo - 6846,0 LE comprimento efetivo do enlace km 3,1523 A0.01 atenuao excedida para 0,01% de um ano mdio dB 10,1589

Pior Ms


P porcentagem de tempo de excesso mdio anual % 0,0015 Ap atenuao excedida para p% de um ano mdio para o pior ms dB 14,2254

Clculo de Atenuao por Cintilao


T temperatura mdia na superfcie da regio da estao terrena - 25 D dimetro fsico da antena da estao terrana m 1,8

A coeficiente 6,1121

B coeficiente 17,502

C coeficiente 240,97

Se presso de saturao do vapor d'gua hPa 6703,31

E presso de vapor d'gua hPa 3363,25

50

wetN "termo mido" do ndice de refratividade 106,4760

ref desvio padro da amplitude do sinal dB 0142,0 Lh altura da camada turbulenta m 1000

L comprimento efetivo do enlace m 1004,2

effD dimetro efetivo da antena m 1,2728

x argumento (raiz quadrada) 0,0216

g(x) fator mdio da antena 0,9254

desvio padro do sinal 0537,0 P porcentagem de tempo 0,01

)( pa fator de porcentagem de tempo 7,196

)( pAS atenuao por cintilio para porcentagem p dB 0,3864

Clculo de Atenuao por Nuvens e Nvoa


lK coeficiente de atenuao especfico (dB/km)/(g/m) 0,1

L

quantidade colunar total normalizada de gua precipitvel na nuvem excedida para p% do ano Kg/m2 1,6

ngulo de elevao graus 84,72

CA atenuao por nuvens dB 0,161

51

7.2 Mapa de cobertura Brasil

52

7.3 Recomendao UIT-R P.151 Mapa de temperatura:

53

7.4 Recomendao UIT-R 836 Mapa com densidade de vapor de gua ao nvel do mar:

54

7.5 Recomendao UIT-R 839 Mdia anual das altitudes das isotermas a 0C , h (em Km) acima do nvel do mar

55

7.6 Recomendao UIT-R 837 Taxa de precipitao ,R0,01 (em mm/h), excedida para 0,01 % de uma mdia anual

56

7.7 Recomendao UIT-R 841 Tabela com valores de 1 e Q1 (Brasil equatorial)

57

7.8 Recomendao UIT-R 840 (figura 5)

58

7.9 Recomendao UIT-R 840 (figura 1)

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