Globalstar™
Escuela Técnica Superior de Telecomunicaciones de Vigo
Trabajo de la asignatura Sistemas de Comunicaciones Vía Satélite
Realizado por: Ana María Rodríguez Pérez y Juan Manuel Vázquez Fariñas
Tecnología del sistema Globalstar
¿Cómo realiza una llamada el sistema Globalstar?
Globalstar es un sistema de telecomunicación vía satélite, diseñado para proporcionar servicios de voz (desde 2400 hasta 9600bps), datos,(9600bps), mensajería ,correo electrónico,fax y localización de usuario; todo ello con cobertura global.
Se formó en 1991, por medio de un consorcio de 12 grandes compañías de telecomunicación. Desde entonces, ha firmado acuerdos para prestar sus servicios en más de 120 países.
El consorcio, dueño de la constelación satelital, está integrado por doce corporaciones multinacionales.
Globalstar se compone de Socios Generales y Socios Limitados. Los Socios Generales de Globalstar Sociedad Limitada son Loral Qualcomm Satellite Services Inc (LQSS) y Globalstar Telecommunications Ltd (GTL). LQSS está formada por Loral, Qualcomm, y otros fabricantes de la industria espacial.
Los Socios Limitados de Globalstar son Proveedores de Servicio Fundador que invirtieron $37.5 millones en marzo de 1994.
Globalstar ha seleccionado socios estratégicos que juegan papeles clave en el diseño, construcción, operación y marketing del sistema.
Loral Space & Communications Ltd., tiene responsabilidad global para la dirección del sistema Globalstar, su diseño,construcción , despliegue y operaciones. Además, Loral ha construido los Centros de Control de Satélites de Globalstar (SOCCs) y parte de sus Centros de Control de Operaciones Terrestres (GOCCs). Loral ha obtenido el derecho de ser exclusivo proveedor de servicio Globalstar, junto con DASA, en Brasil; y en Mexico y Canadá junto a AirTouch Communications.
Alcatel, uno de los mayores fabricantes mundiales de equipamiento de telecomunicaciones, diseñará e integrará todos los módulos de carga útil de los satélites de Globalstar y fabricará el equipamiento de comunicaciones de los satélites de Globalstar.
Alenia Spazio, la mayor empresa aeroespacial italiana, será responsable para el montaje, integración y puesta a prueba final de los satélites Globalstar.
DASA, una parte de Daimler Benz Aerospace, empresa líder alemana, se encarga de proporcionar los elementos de propulsión de potencia del satélite Globalstar y los arrays solares.
Hyundai, el mayor conglomerado de Corea del Sur, proporcionará ciertos componentes para la constelación del satélite, y está altamente involucrada en la fabricación de la nueva generación de satélites venideros.
QUALCOMM, líder en tecnología CDMA, diseña y fabrica los terminales de abonado y pasarelas. También tiene la responsabilidad principal en el diseño y fabricación de los Centros de Control de Operaciones Terrestres (GOCCs).
Space Systems/Loral (SS/L),
tiene un contrato de precio fijo para la construcción de la
constelación de satélites de Globalstar que llevará a cabo en
conjunción con Hyundai y varios miembros de la Alianza de
Sistemas Espaciales (compuesta de Aerospatiale Societe Nationale
Industrielle, Alcatel,Daimler-Benz Aerospace y Finmeccanica).
PROVEEDORES DE SERVICIO DE TELECOMUNICACIONES
El grupo de empresas citado a continuación proporcionan a Globalstar su experiencia en telefonía y marketing. Estos socios proveedores de servicio han obtenido derecho exclusivo para proporcionar servicio Globalstar en áreas del mundo en las que han demostrado una particular fuerza mercantil, experiencia y tienen acceso a un cliente base establecido. Además proporcionan entrada a Globalstar para adaptar y modificar la funcionalidad de sus terminales de abonado y así reflejar las necesidades y pautas de uso de diferentes mercados.
Compañía
estadounidense líder de comunicaciones globales vía radio.
Empresa de telecomunicaciones
líder en Korea del Sur
TE.SA.M (Télécommunications par
Satellites Mobiles) es una sociedad formada por France Telecom,
el cuarto mayor operador mundial de telecomunicaciones , y
Alcatel.
Empresa
celular líder británica, es uno de los mayores proveedores de
servicios de telecomunicaciones móviles en el mundo
Empresa dela italiana Finmeccanica
Además han participado como proveedores de redes y terminales:
ERICCSON 
El sistema total que constituye Globalstar esta formado por las siguientes partes:
Una constelación de 48 satélites de
órbita terrestre baja (LEO) en órbitas de 1414
kilómetros (878 millas) sobre la Tierra.
El sistema fue creado con los siguientes objetivos:
Al utilizar CDMA hace las llamadas seguras y claras, con una claridad y una capacidad del sistema incluso superiores a las de redes celulares.
Se utilizan satélites de órbita baja (ELO). Moviéndose a una altura de 1414 kilómetros, lo que se traduce en un retardo en la voz prácticamente imperceptible, en comparación con el notable tiempo de retardo y la aparición de ecos que ocurren en las llamadas que discurren a través de satélites geosíncronos, cuyas órbitas son mucho más altas.
El software del sistema es controlado desde las estaciones terrenas y no desde los satélites, lo que hace que sea más fácil y rápido el mantenimiento.
El diseño del sistema Globalstar está basado en el solapamiento de las coberturas de los satélites, lo que hace que varios satélites ala vez sean capaces de hacerse cargo de una misma llamada. El resultado de esto es una gran probabilidad de poder realizar una llamada con éxito y una baja pérdida de llamadas en comparación con otros sistemas.
Al utilizar una tecnología simple y un sistema de alta capacidad permite un ahorro de coste con respecto a otros sistemas, lo que permite ofrecer precios más bajos a los usuarios.
La constelación Globalstar consiste en 48 satélites Leo (de órbita terrestre baja), más cuatro satélites adicionales en órbita como repuestos. Cada uno consiste en una antena, un cuerpo trapezoidal, dos matrices solares y un magnetómetro, y opera a una altitud de 1414 KM (876 millas)
.
En la siguiente figura comprobamos la situación de estos satélites:
Los satélites están colocados en ocho planos órbitales de seis satélites cada uno,
inclinados a 52º para proporcionar servicio en la Tierra desde los 70º de latitud norte a los 70º de latitud sur. Debido a esta configuración, no se cubren las regiones polares, incluida la mayor parte de Groenlandia, pequeñas porciones de Alaska, Canadá, Escandinavia, Siberia y regiones del Hemisferio Sur, incluida la Antártida y partes de América del Sur.
En el siguiente mapa observamos las zonas de cobertura actuales y las zonas de cobertura en las que entrará el servicio en funcionamiento en un futuro próximo.
Como "tubos curvados" o espejos en el cielo, la constelación de satélites Globalstar puede captar señales provenientes de más del 80% de la superficie terrestre. Varios satélites captan la llamada y esta "diversidad de trayectos" asegura que la llamada no se interrumpa aun si un teléfono desaparece de la vista de uno de los satélites. Si los edificios o el terreno obstruyen la señal telefónica, tiene lugar un "traspaso lógico" y la transmisión de la llamada se conmuta a un satélite de alternativa sin interrupciones. Este satélite mantiene ahora la transmisión de la señal original a uno de los diversos puestos de entrada terrestres Globalstar. Puesto que todos los conmutadores y equipos complejos se encuentran en tierra, en los puestos de entrada, los satélites Globalstar son relativamente sencillos, lo que contribuye fundamentalmente a la confiabilidad del sistema.
Entre las ventajas adicionales del uso de satélites de órbita terrestre baja en el Sistema de Comunicaciones Globalstar, se incluyen aparatos telefónicos más pequeños, livianos y compactos, sin retardo de voz perceptible. Los satélites LEO minimizan también los retardos de transmisión de la llamada. Los retardos de transmisión prolongados causan interrupciones perceptibles entre el momento que habla un abonado y el momento en que el otro escucha lo que se dice.
Los haces de cobertura satelital para enlaces de
comunicaciones telefónicas satelitales y los enlaces de
comunicaciones de los puestos de entrada son bastante grandes. La
huella de haz típica de treinta y seis mil millas de diámetro
aproximadamente.
Cada huella se mueve rápidamente a lo largo de la superficie terrestre. Un satélite que pasa directamente sobre la vertical es visible para ese lugar sólo durante unos 15 minutos.
Cuando un usuario efectúa una llamada satelital Globalstar, el satélite más cercano capta la señal. Los teléfonos satelitales Globalstar pueden operar con un solo satélite a la vista, aunque normalmente se encontrarán sobre la vertical de dos a cuatro satélites. Esta cobertura simultánea por varios satélites se denomina "diversidad de trayectos", característica que mejora la calidad de la llamada satelital Globalstar.
La diversidad de trayectos es un método de recepción de señal que combina las señales múltiples de intensidades variables en una única señal coherente. Los teléfonos satelitales se comunican con hasta tres satélites simultáneamente, combinando estas señales en una única señal libre de estática. Los teléfonos satelitales Globalstar alteran también los niveles de potencia para compensar el efecto de sombra y la interferencia según sea necesario.
A medida que los satélites aparecen y desaparecen de la vista, se agregarán y eliminarán de las llamadas en proceso sin discontinuidades, reduciendo las interrupciones de las llamadas. Esto permite que el sistema Globalstar proporcione un servicio superior en una amplia variedad de lugares con menor potencial de bloqueo de la señal por edificios, relieve del terreno u otras características naturales.
El segmento terrestre está constituido por varios elementos:
Las pasarelas.
Las pasarelas son el enlace de conmutación entre la constelación satelital Globalstar y la red pública de telefonía. Estos reciben las transmisiones desde los satélites en órbita y las encaminan hacia la red terrena apropiada. Una pasarela puede dar servicio a más de un país y esta constituida por cuatro antenas y el equipo de transmisión, recepción y señalización, necesario para el control operacional y administrativo.
Las características de las pasarelas son:
- Señalización R1,R2 y SS7.
- Ofrecen flexibilidad de interconexión a redes públicas y privadas, por medio de interfaces estándar T1/E1 con las redes públicas de telefonía existentes.
- Servicios de roaming para GSM y
AMPS.
- Encriptación de voz y señalización con seguridad.
En la siguiente imagen observamos una pasarela en Texas.
La siguiente figura muestra la situación de las pasarelas en 1999:
Los centros de Control de Operaciones
Satélite (SOCC).
Son los responsables de planear el manejo de los recursos de comunicación de la constelación de satélites Globalstar. Sus principales actividades son:
- Generar los planes de tráfico.
- Localizar los recursos de los satélites y pasarelas.
- Monitorizar el funcionamiento de los elementos anteriores.
- Proporcionar calendarios de seguimiento.
Los Centros de Operaciones Terrestre
(COCC).
Este centro se coordina con el GOCC y se encarga de recoger datos de telemetría y generar comandos que mantienen la constelación bajo control, siendo sus principales actividades las siguientes:
- Proporciona órbitas
(efemérides).
- Mantenimiento remoto.
- Controla el estado de las baterias.
La red de datos Globalstar.
Comunica los centros anteriores entre sí. A esta red se la denomina Globalstar Data Network (GDN).
Tecnología del sistema Globalstar.
El Sistema de Comunicaciones Globalstar combina las tecnologías y las normas de comunicaciones celulares móviles y satelitales para proporcionar una solución global del servicio itinerante (roaming) para los usuarios de teléfonos celulares. Dentro de cualquier área de servicio celular, un abonado puede actuar como usuario itinerante de otras redes celulares o conmutar a la red Globalstar.
La constelación Globalstar transmite llamadas de su teléfono móvil o satelital
fijo a un puesto de entrada terrestre desarrollado por QUALCOMM, que pertenece y es operado por el proveedor de servicios. Estas llamadas se transfieren al puesto de entrada y de allí a las redes telefónicas fijas y celulares de más de 100 países de 6 continentes.
Los puestos de entrada terrestres son parte importante de la estrategia Globalstar para mantener la tecnología y los equipos clave fácilmente accesibles e integrar los servicios tan estrechamente como sea posible con las redes telefónicas locales existentes. Esto hace que el sistema de comunicaciones Globalstar y sus servicios sean sencillos de administrar.
La cobertura telefónica móvil celular se proporciona mediante una red de antenas transreceptoras colocadas en grupos de torres transreceptoras. Una red de círculos se representa mediante hexágonos.
En el mundo real, los huecos de cobertura existen. Obstáculos tales como
colinas, valles u obstrucciones construidas por el hombre, hacen que la intensidad de las señales entre el teléfono y las antenas celulares sea inadecuada. Cuando el abonado que llama está en uno de esos huecos, las llamadas desde teléfonos móviles no pueden realizarse o continuarse. El sistema satelital brinda al cliente un teléfono único que se puede usar casi en cualquier lugar, ya sea en la puerta de al lado o en la otra mitad del mundo.
El sistema utiliza Acceso Múltiple por División en Código, es decir, CDMA, como plataformade comunicación inlámbrica del sistema. Esto ha sido así, ya que la compañía Qualcomm tiene esta tecnología patentada y forma parte del consorcio.
CDMA maneja proporciones codificadas de diferentes conversaciones mejorando sus características de confiabilidad y calidad. Permite además un aprovechamiento más eficiente del espectro de frecuencias a diferencia de otras tecnologías digitales. Esto se traduce en incremento de 8 a 12 veces en el tráfico que puede manejar cada canal con respecto a otras tecnologías y, consecuentemente, en un significativo ahorro económico.
Todo lo anterior permite ofrecer al usuario una calidad superior en las llamadas, alta confiabilidad, mayor confidencialidad, seguridad y cobertura, así como compatibilidad con los sistemas existentes y un servicio sin interrupciones.
CDMA usa tecnología de Espectro Ensanchado, es decir, la información se extiende sobre un ancho de banda mucho mayor que el original, conteniendo una código identificativo.
Una llamada CDMA empieza con una transmisión a 9600 bits por segundo. Entonces la señal es ensanchada para ser transmitida a 1.23 Mbits por segundo aproximadamente. El ensanchamiento implica que un código digital concreto se aplica a la señal generada por un usuario en una célula. Posteriormente la señal ensanchada es transmitida junto con el resto de señales generadas por otros usuarios, usando el mismo ancho de banda. Cuando las señales se reciben, las señales de los distintos usuarios se separan haciendo uso de los códigos distintivos y se devuelven las distintas llamadas a una velocidad de 9600 bps.
Las ventajas que ofrece el uso de CDMA son:
Además de esta tecnología también se utilizan el "Handoff Suave" y la técnica "BentPipe", mediante la cual los satélites devuelven la señal a la tierra con el mínimo retraso.
Con el fin de compensar las interferencias, los terminales pueden variar los niveles de potencia, que podrñan estar entre 50 y 300mW.
Equipos terminales.
Los equipos de los que se pueden disponer los podemos agrupar en los siguientes tipos:
Los servicios a los que podemos acceder con estos terminales son los siguientes:
Los equipos concretos que se ofrecen pueden adquirir comercialmente son:
Ericsson :
Este teléfono dual permite trabajar tanto con el sistema Globalstar como con las redes GSM.
Qualcomm:
Teléfono trimodo permite trabajar con el sistema satelital Globalstar, con tecnología digital CDMA y con las redes analógicas norteamericanas (AMPS).
Telit:
Teléfono dual permite trabajar tanto con el sistema Globalstar como con las redes GSM.
A modo de ejemplo vamos a comentar las características del equipo proporcionado por Qualcomm.
El teléfono satelital trimodal portátil GSP-1600 QUALCOMM Globalstar funciona como un teléfono celular en los lugares en que el servicio celular está disponible, tanto en modo analógico como digital CDMA, y conmuta al modo satelital cuando el usuario está fuera del alcance del sistema celular o cuando se extiende la antena satelital del teléfono.El teléfono GSP-1600 funciona dentro de edificios cuando está en modo celular. Sin embargo, cuando está en modo satelital, el usuario debe tener una línea de visibilidad directa con los satélites Globalstar, libre de obstrucciones de edificios o grandes estructuras.
En el modo satelital Globalstar, el teléfono satelital trimodal portátil GSP-1600 tiene alrededor de 3,5 horas de tiempo de conversación y unas 9 horas de tiempo de espera. Ambas capacidades de tiempo se incrementarán en el futuro a medida que se desarrolle el sistema. Cuando el teléfono se opera en modo celular digital, tiene alrededor de 4,5 horas de tiempo de conversación y 72 horas de tiempo de espera. En el modo analógico tradicional, el teléfono tiene por lo menos 2,5 horas de tiempo de conversación y 14 horas de tiempo de espera.
Los proveedores de servicios y sus distribuidores son responsables de determinar sus propios planes de precios del servicio y los teléfonos. Los planes están estructurados de manera similar a los planes de tarifas celulares.
El Sistema de Comunicaciones Globalstar es económico porque la costosa potencia de procesamiento se administra en tierra (no en órbita) y el sistema aprovecha la tecnología preexistente toda vez que sea posible. Globalstar es confiable, puesto que la tecnología CDMA patentada de QUALCOMM resiste la interferencia y proporciona una mejor calidad de voz. La diversidad satelital verdadera proporciona por lo menos dos y hasta cuatro satélites en todo momento, para efectuar y recibir llamadas Globalstar. Gracias a la tecnología CDMA de QUALCOMM y los satélites LEO, la claridad de voz es superior a la de otros sistemas satelitales, sin retardos de voz debido al uso de satélites de órbita terrestre baja.
¿Cómo realiza una llamada el sistema Globalstar?
- El abonado usa el modo Globalstar para efectuar una llamada vía satélite a uno o más puestos de entrada.
- El puesto de entrada encamina la llamada a la red telefónica existente, en el caso abajo indicado, la red telefónica móvil terrestre pública (PLMN).
- La red PLMN encamina la llamada al receptor de destino. Entonces se completa la llamada.
- La duración de la llamada, el servicio usado y el área de servicio, se informan al proveedor de servicios para facturación.
Diferencias entre una llamada satelital y una celular:
- Una abonada llama desde Rusia a su amigo en San Francisco por su teléfono satelital Globalstar. Su señal la maneja el satélite que pasa.
- El satélite retransmite la llamada a un puesto de entrada de su huella de cobertura.
- El puesto de entrada convierte la señal para que funcione con la red PSTN local y transfiere la llamada. Según la distancia entre los usuarios de la llamada, una llamada satelital Globalstar puede pasar por varios puestos de entrada y redes PSTN antes de localizar el teléfono receptor. La red PSTN usa la información de encaminamiento de la llamada para conectarse a otro puesto de entrada que conoce la ubicación del teléfono receptor.
- El puesto de entrada ubicado más cerca del teléfono receptor convierte la señal al formato Globalstar y la envía por enlace ascendente a un satélite. Este puesto de entrada sabe que el teléfono receptor está en su área de contacto, puesto que un satélite anterior retransmitió al puesto de entrada el mensaje de registro de encendido de ese teléfono. Esta información se almacenó en el registro de puntos de usuarios itinerantes (VLR) del puesto de entrada.
- La llamada se retransmite al teléfono receptor y se completa el enlace de la llamada.
El sistema Globalstar soporta teléfonos basados en las normas ANSI-41 y GSM por la interfaz de transmisión Globalstar (GAI) común. La interfaz GAI permite que un usuario ANSI-41 opere como itinerante en un área servida por GSM o viceversa. El puesto de entrada Globalstar proporciona la capacidad ANSI-41 y funciona con un centro de conmutación de teléfonos móviles GSM (MSC) para obtener capacidad GSM. Cada puesto de entrada que sirve un área gobernada por la norma GSM contiene un MSC de GSM.
Aunque cada puesto de entrada incluye las capacidades ANSI-41 y GSM, cada tipo de teléfono soporta sólo una de estas normas. Cuando un abonado de teléfono GSM de modo dual actúa como itinerante en América del Norte, su teléfono operará en modo Globalstar. Cuando el puesto de entrada reciba la señal del satélite, la encaminará al centro MSC GSM para procesamiento. El teléfono continuará operando con protocolos GSM. De la misma manera, si un abonado con teléfono trimodal ANSI-41 viaja por Europa, el teléfono operará en modo Globalstar con protocolos ANSI-41.
www.qualcomm.com/globalstar/sp/index.html
www.etsit.upv.es/asig/quinto/tel_espa/Grupo3_99_00/index.html
http:///www.skyhelp.net/globalstar.com
http://satellite.about.com/industry/satellite/library
http://expansiondirecto.com/2001/01/17/tecnologia/global.html
http:///gsmworld.com/technology/globalstar.html
