Tipos de Órbitas de Satélites y Aplicaciones

Existen cuatro tipos principales de órbitas para satélites, cada una con una altura aproximada y aplicaciones específicas:

• Órbita Baja (LEO): A menos de 2000 Km. Aplicaciones: observación terrestre, sistemas de telefonía móvil (ej. Iridium a 780 Km), Estación Espacial Internacional (ISS).
• Órbita Media (MEO): Entre 2000 Km y 35786 Km. Aplicaciones: sistemas de posicionamiento global (GPS, Galileo, GLONASS), radiodifusión de televisión.
• Órbita Geoestacionaria (GEO): A 35786 Km. Aplicaciones: satélites de telecomunicaciones, teledifusión, observación meteorológica. Los satélites en esta órbita permanecen fijos sobre un punto del ecuador terrestre.
• Órbita Alta (HEO): Por encima de 35786 Km. Principalmente usada para aplicaciones científicas, como observatorios espaciales. No tiene aplicaciones comerciales extendidas.

Diferencias entre Sistemas de Difusión Terrestre y por Satélite

La diferencia fundamental radica en la infraestructura de transmisión. En los sistemas terrestres, todos los componentes (transmisores, repetidores) se encuentran en la superficie terrestre. En los sistemas por satélite, la señal se envía a un satélite artificial, que la retransmite a los usuarios finales.

Distribución de Canales de Televisión: Local vs. Nacional

La principal diferencia reside en el sistema de distribución. Los canales locales suelen tener una cobertura geográfica limitada y pueden usar radioenlaces punto a punto para conectar el estudio con el centro emisor. Los canales nacionales requieren una red de distribución más compleja, que puede incluir enlaces por satélite, fibra óptica y una red de repetidores terrestres para cubrir todo el territorio.

Parámetros de una Señal de Vídeo Analógica

• Frecuencia de imagen (o cuadro): Número de imágenes completas transmitidas por segundo. Determina la fluidez del movimiento.
• Frecuencia de trama (o campo): En sistemas entrelazados, cada imagen se divide en dos campos (líneas pares e impares). La frecuencia de trama es el doble de la frecuencia de imagen.
• Relación de aspecto: Proporción entre el ancho y el alto de la imagen (ej. 4:3, 16:9).
• Periodo de línea: Tiempo que tarda en transmitirse una línea horizontal de la imagen.
• Tiempo del impulso de sincronismo: Duración de la señal de sincronización que indica el inicio de una línea o un campo. Esencial para la correcta visualización de la imagen.

Sistemas de Televisión Analógica: PAL, NTSC y SECAM

Las diferencias clave entre PAL y NTSC son:

• Frecuencia de imagen: NTSC usa 30 imágenes por segundo (fps), mientras que PAL usa 25 fps.
• Resolución: PAL tiene 625 líneas (576 visibles), NTSC tiene 525 líneas (486 visibles). PAL ofrece mayor resolución vertical.

Otro sistema analógico importante fue SECAM, utilizado principalmente en Francia y algunos países de Europa del Este y África. SECAM se diferenciaba de PAL y NTSC en la forma de codificar el color.

DVB-T: Modulación, Compresión y Parámetros

• Modulación: DVB-T utiliza COFDM (Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing).
• Sistema de compresión: MPEG-2 (principalmente), aunque también puede usar MPEG-4.
• Separación entre portadoras: En COFDM, se refiere a la distancia en frecuencia entre las portadoras individuales que transportan la información.
• Parámetro 1/2, 3/4, etc.: Indica la tasa de codificación de canal (FEC – Forward Error Correction). Representa la proporción de bits útiles respecto al total de bits transmitidos (incluyendo bits de corrección de errores). Por ejemplo, 1/2 significa que por cada bit de datos, se añade un bit de corrección de errores.

MPEG-2: Ideas Clave y Submuestreo de Croma

MPEG-2 se basa en dos ideas principales para la compresión:

• Compresión intraframe: Reduce la redundancia espacial dentro de cada imagen (fotograma).
• Compresión interframe: Reduce la redundancia temporal entre imágenes consecutivas, aprovechando que muchas partes de la imagen cambian poco de un fotograma a otro.

4:2:2 es un esquema de submuestreo de croma. Significa que la información de color (crominancia) se muestrea a la mitad de la resolución horizontal de la luminancia (brillo). El primer ‘4’ se refiere a la frecuencia de muestreo de la luminancia, el segundo ‘2’ a la frecuencia de muestreo de la componente de color Cr, y el tercer ‘2’ a la frecuencia de muestreo de la componente Cb.

Redes de Frecuencia Única (SFN)

Una red de frecuencia única (SFN) es una red de radiodifusión donde varios transmisores emiten la misma señal en la misma frecuencia. Esto es posible en sistemas digitales como DVB-T, donde las señales de diferentes transmisores pueden reforzarse mutuamente en lugar de interferir. En sistemas analógicos, las SFN no son viables debido a la interferencia.

Normas de Radiodifusión

• Televisión analógica terrestre: PAL (en la mayoría de Europa), NTSC (en América del Norte y Japón), SECAM (en Francia y otros países).
• Radio digital terrestre: DAB (Digital Audio Broadcasting).
• Televisión digital por satélite: DVB-S (Digital Video Broadcasting – Satellite).

Sistemas de Radiodifusión: Clasificación

• ISDB-T: Televisión Digital Terrestre.
• DAB: Radio Digital Terrestre.
• FM: Modulación de Frecuencia. Se utiliza tanto para radio analógica terrestre como para el audio de la televisión analógica (tanto terrestre como por satélite).

TDMA: Acceso Múltiple por División de Tiempo

TDMA (Time Division Multiple Access) es una técnica de acceso al medio que divide el canal de comunicación en ranuras de tiempo. Cada usuario tiene asignada una o varias ranuras de tiempo para transmitir su información. Se utiliza en sistemas como GSM (2G).

Generaciones de Telefonía Móvil

• 2G: GSM, DCS, CDMAone.
• 2.5G: GPRS, EDGE.
• 3G: UMTS, CDMA2000.
• 3.5G: HSDPA, HSUPA.
• 4G: LTE, WiMAX (aunque WiMAX se considera más una tecnología de acceso inalámbrico fijo).

La evolución de las generaciones de telefonía móvil se caracteriza por un aumento en la velocidad de transmisión de datos, la eficiencia espectral y la capacidad de la red.

Red UMTS: Componentes Principales

• Equipo de Usuario (UE): El dispositivo móvil (teléfono, módem).
• UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Access Network): La red de acceso radio, compuesta por Nodos B (estaciones base) y RNC (Radio Network Controllers).
• Red Núcleo (Core Network): Responsable de la conmutación de llamadas y datos, la gestión de la movilidad y la conexión a otras redes (ej. Internet, PSTN).

HLR y VLR: Identificación de Usuario y Equipo

• HLR (Home Location Register): Base de datos que almacena información permanente de los abonados, incluyendo su perfil de servicio, estado y ubicación actual (área de servicio).
• VLR (Visitor Location Register): Base de datos que almacena información temporal de los abonados que se encuentran en un área de servicio específica. Se comunica con el HLR para obtener la información del abonado.
• Códigos de identificación:
  • SIM (Subscriber Identity Module): Tarjeta inteligente que identifica al abonado.
  • IMSI (International Mobile Subscriber Identity): Identificador único del abonado, almacenado en la SIM.
  • IMEI (International Mobile Equipment Identity): Identificador único del dispositivo móvil.

Sistemas de Radiotelefonía Móvil Pública/Privada

Características destacadas:

• Comunicación punto a multipunto (grupos de usuarios).
• Operación semidúplex (en muchos casos).
• Uso de bandas de frecuencia VHF y UHF.

TETRA: Características y Diferencias Analógico/Digital

TETRA (Terrestrial Trunked Radio) es un estándar para sistemas digitales de radiocomunicaciones móviles profesionales (PMR/PAMR).

Características:

• Canales de 25 kHz (con opción a 12.5 kHz).
• Modulación π/4-DQPSK.
• Velocidad de modulación: 36 kbps.
• Acceso al medio: TDMA.

Diferencias entre sistemas analógicos y digitales (como TETRA):

• Calidad de audio: Los sistemas digitales ofrecen mejor calidad de audio, especialmente en condiciones de señal débil.
• Eficiencia espectral: Los sistemas digitales utilizan el espectro de forma más eficiente, permitiendo más usuarios en el mismo ancho de banda.
• Seguridad: Los sistemas digitales ofrecen mayor seguridad (cifrado).
• Funcionalidades avanzadas: Los sistemas digitales permiten funcionalidades avanzadas como transmisión de datos, mensajería, GPS, etc.

Servicios de Comunicaciones: Casos de Uso

• Comunicación de voluntarios de Protección Civil: PMR/PAMR (ej. TETRA) es adecuado para la comunicación en grupos cerrados de usuarios.
• Recepción de televisión en una casa aislada en los Pirineos: Televisión por satélite (DVB-S) es la mejor opción para zonas con difícil acceso a la señal terrestre.
• Transmisión de datos entre dos sedes separadas 4 km en un terreno llano: Un radioenlace punto a punto (ej. WiMAX o un sistema propietario) puede ser una solución viable y económica. También se podría considerar una conexión de fibra óptica si la distancia lo permite y se requiere alta capacidad.

Conceptos Asociados a Radioenlaces

• Vano: Distancia entre dos antenas de un radioenlace.
• Repetidor: Dispositivo que recibe una señal, la amplifica o regenera, y la retransmite. Puede ser activo (amplifica y regenera) o pasivo (solo redirige la señal).
• Radiocanal: Conjunto de frecuencias utilizadas por un radioenlace. En un enlace bidireccional, se utilizan dos frecuencias (una para cada sentido).
• Capacidad del enlace: Cantidad de información que puede transmitir el radioenlace (ej. baja capacidad: hasta 2 Mbps; alta capacidad: más de 30 Mbps).

Radioenlaces: Transmisión, Zona de Fresnel y Capacidad

La transmisión en un radioenlace se realiza mediante ondas electromagnéticas.

La zona de Fresnel es una región elipsoidal alrededor de la línea de vista directa entre las antenas. Es importante que esta zona esté despejada de obstáculos para evitar la difracción y atenuación de la señal. Se recomienda que al menos el 60% de la primera zona de Fresnel esté libre de obstrucciones.

Un radioenlace se considera de baja capacidad si su velocidad de transmisión es de hasta 2 Mbps.

Sistemas Inalámbricos 802.11 (Wi-Fi)

• Frecuencias: 2.4 GHz y 5 GHz (y más recientemente, 6 GHz en Wi-Fi 6E y 7).
• Canales: El número de canales varía según la banda y la regulación de cada país. En 2.4 GHz, típicamente hay 11-14 canales, pero solo se recomienda usar 3 o 4 canales no solapados (ej. 1, 6, 11) simultáneamente en el mismo punto para evitar interferencias. En 5 GHz hay muchos más canales disponibles y menos solapamiento.
• Modulaciones:
  • DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum): Utilizado en los estándares 802.11b. Extiende la señal en el espectro para hacerla más resistente a interferencias.
  • OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing): Utilizado en los estándares 802.11a, 802.11g, 802.11n, 802.11ac, 802.11ax (Wi-Fi 6/6E) y 802.11be (Wi-Fi 7). Divide el canal en múltiples subportadoras ortogonales, aumentando la eficiencia y la resistencia a la interferencia multicamino.

Señal TDT Estándar

La TDT estándar en España (DVB-T) utiliza una resolución de 576i (576 líneas entrelazadas, 25 imágenes por segundo, 50 campos por segundo). La relación de aspecto puede ser 4:3 o 16:9. La TDT en alta definición (HD) utiliza resoluciones como 720p o 1080i/p, con una relación de aspecto de 16:9.

WiMAX (802.16)

• Norma: IEEE 802.16.
• Función: Proporcionar acceso inalámbrico de banda ancha, tanto fijo (802.16d) como móvil (802.16e).
• Características destacadas:
  • TDD (Time Division Duplex) y FDD (Frequency Division Duplex).
  • Modulación OFDM/OFDMA.
  • Anchos de banda configurables (ej. 3.5 MHz, 5 MHz, 7 MHz, 10 MHz, 20 MHz).
  • Soporte para QoS (Quality of Service).
• Rango de frecuencias: Bandas con licencia (ej. 2.3 GHz, 2.5 GHz, 3.5 GHz) y sin licencia (ej. 5.8 GHz).

Tipos de Imágenes en MPEG

• I-frame (Intra-coded frame): Imagen codificada de forma independiente, sin referencia a otras imágenes. Es como una imagen JPEG.
• P-frame (Predictive-coded frame): Imagen codificada utilizando predicción a partir de una imagen anterior (I-frame o P-frame). Contiene información de diferencias respecto a la imagen de referencia.
• B-frame (Bidirectionally predictive-coded frame): Imagen codificada utilizando predicción bidireccional, a partir de imágenes anteriores y posteriores (I-frames o P-frames). Ofrece la mayor compresión, pero introduce más retardo.

Zona de Solapamiento de Señal de Frecuencia Única

(Se requiere un dibujo para ilustrar esto. La zona de solapamiento es donde las señales de dos o más transmisores SFN se reciben con una potencia similar, permitiendo la combinación constructiva de las señales).

Submuestreo de Imagen

El submuestreo de imagen (o submuestreo de croma) es una técnica de compresión que reduce la cantidad de información de color (crominancia) en una imagen, aprovechando que el ojo humano es menos sensible a los detalles de color que a los detalles de brillo (luminancia). Esquemas comunes son 4:2:2, 4:2:0 y 4:1:1.

Capacidad de Satélites DVB-S y DVB-S2

DVB-S2 (Digital Video Broadcasting – Satellite Second Generation) es una evolución de DVB-S que ofrece mayor capacidad (hasta un 30% más) gracias a mejoras en la modulación (uso de APSK), la codificación de canal (uso de LDPC) y otros parámetros. El ancho de banda de un canal de satélite puede variar, típicamente entre 27 MHz y 72 MHz.

Bandas de TDT, 5G y Radio Digital (Segundo Dividendo Digital)

Esta información es específica de cada país y cambia con el tiempo. En España, el Segundo Dividendo Digital liberó la banda de 700 MHz (694-790 MHz) para 5G, reubicando los canales de TDT en frecuencias más bajas. La radio digital (DAB) utiliza frecuencias en la banda VHF (principalmente Banda III, 174-240 MHz) y en la banda L (1452-1492 MHz).

Entrelazado

El entrelazado es una técnica de visualización de vídeo en la que cada imagen se divide en dos campos: uno con las líneas pares y otro con las líneas impares. Los campos se muestran alternativamente, creando la ilusión de movimiento. Se utilizaba en la televisión analógica y en algunos formatos de vídeo digital (ej. 1080i) para reducir el ancho de banda necesario. El vídeo progresivo (ej. 720p, 1080p) muestra todas las líneas de cada imagen de forma secuencial, ofreciendo mejor calidad de imagen.

Entramado

En el contexto de la construcción, un entramado es una estructura de madera o metal que sirve de soporte para una pared, un tabique o un suelo. No tiene relación directa con las telecomunicaciones.

Múltiplex

Un múltiplex (o mux) es un conjunto de canales de televisión o radio que se transmiten juntos en una misma frecuencia portadora. En TDT, un múltiplex puede contener varios programas de televisión (típicamente 4 o más, dependiendo de la resolución y la compresión) y radio. La tasa de transmisión de un múltiplex TDT depende de la configuración (modulación, codificación), pero típicamente está en el rango de 19-24 Mbps.

Elementos Comunes en Sistemas de Telefonía Móvil desde 2G

Elementos comunes incluyen: Estación Base (BS), Controlador de Estación Base (BSC), Centro de Conmutación Móvil (MSC), HLR, VLR, SIM, IMEI, IMSI.

Elementos en 3G y 4G: Similitudes y Diferencias

3G (UMTS): Nodo B (estación base), RNC (Radio Network Controller), SGSN (Serving GPRS Support Node), GGSN (Gateway GPRS Support Node).
4G (LTE): eNodeB (evolved Node B), MME (Mobility Management Entity), S-GW (Serving Gateway), P-GW (PDN Gateway).
Similitudes: Ambos sistemas tienen una red de acceso radio y una red núcleo. Ambos utilizan conmutación de paquetes para datos.
Diferencias: 4G tiene una arquitectura más plana y totalmente basada en IP. El eNodeB en 4G combina funciones del Nodo B y el RNC de 3G.

Técnica de Modulación Digital en 3G y 4G

• 3G (UMTS): W-CDMA (Wideband Code Division Multiple Access) y HSPA (High-Speed Packet Access) que usa QPSK y 16QAM.
• 4G (LTE): OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) en el enlace descendente y SC-FDMA (Single-Carrier Frequency Division Multiple Access) en el enlace ascendente. Se usan modulaciones como QPSK, 16QAM, 64QAM y 256QAM.

Roaming y Hand Off

• Roaming: Capacidad de un usuario de utilizar su dispositivo móvil en una red distinta a la de su operador.
• Hand Off (o Handover): Proceso de transferir una llamada o sesión de datos en curso de una celda a otra sin interrupción.

Antena Multihaz

Una antena multihaz es una antena que puede generar múltiples haces de señal independientes, cada uno cubriendo una zona diferente. Esto permite aumentar la capacidad y la cobertura de la red.

Sistema MIMO

MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) es una técnica que utiliza múltiples antenas tanto en el transmisor como en el receptor para mejorar el rendimiento de la comunicación. MIMO puede aumentar la velocidad de transmisión (multiplexación espacial), la fiabilidad (diversidad) o ambas.

Sistema de Telefonía de Grupo Cerrado

Un sistema de telefonía de grupo cerrado (o red privada móvil, PMR) es un sistema de radiocomunicaciones diseñado para un grupo específico de usuarios (ej. una empresa, una organización de seguridad pública). Utiliza su propia infraestructura y frecuencias.

Sistemas Digitales de Grupo Cerrado

Ejemplos: TETRA, DMR (Digital Mobile Radio), P25 (Project 25).
Ancho de banda: Varía según el sistema (ej. TETRA: 25 kHz, DMR: 12.5 kHz).
Slots de tiempo: TETRA: 4, DMR: 2.
Frecuencias: Dependen de la regulación de cada país, pero típicamente en VHF y UHF.
Modulaciones: Varían según el sistema (ej. TETRA: π/4-DQPSK, DMR: 4FSK).

Comparación de Normas WiFi (hasta 802.11ac)

Se requiere documentación adicional para una comparación detallada. En general:

• Bandas: 802.11b/g (2.4 GHz), 802.11a (5 GHz), 802.11n (2.4 GHz y 5 GHz), 802.11ac (5 GHz).
• Ancho de banda: 20 MHz (802.11b/g), 20/40 MHz (802.11a/n), 20/40/80/160 MHz (802.11ac).
• Velocidad máxima: Aumenta con cada estándar (ej. 802.11b: 11 Mbps, 802.11g: 54 Mbps, 802.11n: hasta 600 Mbps, 802.11ac: hasta varios Gbps).
• Alcance: Depende de muchos factores (potencia, antenas, obstáculos), pero en general, 5 GHz tiene menor alcance que 2.4 GHz.
• Modulación: DSSS (802.11b), OFDM (802.11a/g/n/ac).
• Antenas: 802.11n y 802.11ac utilizan MIMO.