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1 Fondamenti TLC Trasmissione satellitare. 2 Fondamenti TLC I satelliti sono ottimi sistemi per diffusione video e/o radio; inoltre, servono zone dove.

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1 1 Fondamenti TLC Trasmissione satellitare

2 2 Fondamenti TLC I satelliti sono ottimi sistemi per diffusione video e/o radio; inoltre, servono zone dove non arrivano ne fibra ottica ne radiomobile: poco popolate, suburbane, in via di sviluppo. Sono di rapida installazione e di immediato inizio di funzionamento. Sui satelliti per TLC sono montate una o piu antenne che hanno un fascio di radiazione che illumina una cella a terra detta FOV (Field of View). Sappiamo che larea del FOV e direttamente proporzionale al quadrato della lunghezza donda utilizzata e della distanza R del satellite da terra e inversamente proporzionale allarea A t dellantenna di bordo. Utilizzo dei satelliti per TLC Dunque, per avere FOV piccoli, utili per un efficace riuso delle stesse frequenze per servire piu utenti, e necessario avere antenne grandi. Tuttavia, per avere grande copertura, e necessario che le antenne possano generare fasci multipli che con i loro FOV ricoprano di celle separate vaste aree (p.e. un intero continente).

3 3 Fondamenti TLC (Low, Medium, Geo - synchronous Earth Orbits) (distanza dalla terra = 400, 4000, km) LEO: sono vicini, comportano poco ritardo, ma la terra emersa e solo il 30% del totale: ne servono tanti, con modesto duty cycle. MEO: se messi su orbite ellittiche ( km), illuminano soprattutto zone abitate nellemisfero Nord, sfruttando la costanza della velocita areale del satellite. GEO: possono essere puntati con precisione, ma sono lontani; comportano ritardi di trasmissione poco compatibili con gli attuali protocolli Internet TCP/IP; il push - forward e possibile. Satelliti LEO, MEO o GEO

4 4 Fondamenti TLC Frequenze: L -S : ; C: 5; Ku: ; Ka: GHz Al crescere della frequenza: le dimensioni fisiche dellantenna decrescono a pari FOV, e c e piu disponibilita di spettro, ma pioggia e nuvole attenuano di piu. La flessibilita numerica (fasci dantenna, bit rates) permette di illuminare dove e quanto serve, pur non superando potenze di picco preassegnate. Per accesso diretto al mobile e piu facile operare in bande S e L che a frequenze maggiori: fenomeni di poca visibilita e diffrazioni impedirebbero spesso il collegamento. Per le altissime frequenze, e meglio avere unantenna fissa e collegarvisi p.e. mediante Bluetooth. Quindi sistemi trasportabili piuttosto che mobili. Un indubbio vantaggio nellutilizzare frequenze alte e la possibilita di up-link (trasmettere da terra al satellite) con antenne piccole (dato il più alto guadagno a ottenibile a pari area) Le frequenze utilizzate

5 5 Fondamenti TLC Satelliti GEO di prossima generazione

6 6 Fondamenti TLC Garuda

7 7 Fondamenti TLC Covering 20 countries and over 3 billion people La copertura di ACeS (Garuda)

8 8 Fondamenti TLC Copertura di Garuda 2

9 9 Fondamenti TLC Thuraya: antenna da 12 m, celle solari per piu di 11 Kw

10 10 Fondamenti TLC HS 702 XM Rock& Roll

11 11 Fondamenti TLC Il futuro vicino: Ericsson/MMS: Proposta per Satellite per S - UMTS 5-17 kW power; 7-10m antenna 160 fasci Ø 200 Km banda S 16 fasci regionali Ka; OBP; fasci mobili

12 12 Fondamenti TLC Coperture per Sistema Regionale Mobile Multi-spot beam coverage S-Band Gateway coverage Ka Band

13 13 Fondamenti TLC Il calcolo della potenza da trasmettere nel collegamento dal satellite verso terra (down-link) o, viceversa da terra al satellite (up-link) viene generalmente indicato con il termine link- budget. Analizziamo ora tutti parametri coinvolti nel calcolo del link-budget nel caso di trasmissione numerica. Si parte dai requisiti di E b /N o (in funzione della costellazione usata e della probabilita di errore desiderata) che sono un dato del problema e che indicheremo come (E b /N o ) d Si ricordi che E b e lenergia necessaria per trasmettere 1 bit e che N o e la densita spettrale di potenza del rumore termico. Questultima dipende dalla temperatura fisica assoluta (espressa in gradi Kelvin = gradi centigradi + 273) degli oggetti compresi nel FOV dellantenna tramite la costante di Boltzman che vale k=1.38x Nel calcolo del link budget si usa, poi, una temperatura piu alta di quella fisica per tener conto di altre sorgenti di rumore. La temperatura di rumore T e un dato del problema e: Il link budget (1)

14 14 Fondamenti TLC La relazione tra energia per bit e potenza P s del segnale passa attraverso la cadenza di bit che si vuole trasmettere. La potenza del segnale e infatti lenergia per bit divisa per la durata del segnale necessario a trasmettere il bit. La cadenza di bit V esprime il numero di bit al secondo che si vogliono trasmettere e dunque 1/V e proprio la durata del segnale necessario a trasmettere il bit. Il link budget (2) Da qui la relazione: Se dunque si vuole garantire un certo rapporto (E b /N o ) d e necessario disporre di una potenza di segnale al ricevitore pari a:

15 15 Fondamenti TLC Il link budget (3) Il legame tra potenza trasmessa P t e ricevuta P r puo essere espresso indifferentemente dalle seguenti uguaglianze dove A t e A r indicano larea delle antenne di trasmissione e ricezione e G t e G r indicano il loro guadagno: Dalla prima possiamo scrivere che: Infine, sfruttando la relazione che da la potenza al ricevitore in funzione del bit-rate, della densita spettrale di potenza del rumore e di (E b /N o ) d possiamo scrivere che:

16 16 Fondamenti TLC Esempio di link budget (1) Prendiamo lesempio di un canale televisivo digitale trasmesso via satellite. Il valore desiderato (E b /N o ) d = 7dB, (cioe 10log 10 (E b /N o ) d = 7 e quindi (E b /N o ) d = 5 ) Il bit-rate vale circa 60Mbit/sec. Larea dellantenna di bordo circa 3.5m 2 Larea dellantenna di terra circa 0.3m 2 (la classica parabolina di 60cm di diametro). La temperatura equivalente di rumore T=1000 Kelvin Il satellite e geostazionario e quindi in orbita equatoriale con distanza di circa 36000km. La distanza dal ricevitore alle nostre latitudini diventa circa R=38000km. La frequenza di trasmissione e circa 10GHz


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