Redes Satélites DVB-S2/RCS como solución para el acceso a Internet para Zonas Rurales del Ecuador

Por Gustavo Chafla

Para el Ecuador, donde más del 60% de hogares tiene acceso a internet, proveer de acceso a la red a estas zonas tiene particular importancia no solo desde el punto de vista de la educación, sino que se ha demostrado que el teletrabajo es una realidad pero que actualmente estas actividades están limitadas en el país por la infraestructura de telecomunicación implementada. Todo esto sin hablar de servicios complementarios como la Telemedicina, Internet de las cosas (IoT), y en general toda actividad que involucre conexión a Internet y las tecnologías de la información.

Una tecnología de red de datos que se adapta de manera natural a zonas remotas es la comunicación vía satélite en órbita geoestacionaria ya que no depende de un despliegue de infraestructura terrestre y adicionalmente su cobertura es amplia, con un solo satélite puede cubrirse prácticamente toda Latinoamérica. El desarrollo de los sistemas de comunicación por satélite tiene un fuerte empuje con la utilización del estándar de difusión de vídeo digital para satélite DVB-S2, canal de retorno DVB-RCS y satélites con capacidad de procesamiento a bordo OBP (Onboard Processing) lo que ha permitido llegar al mercado doméstico a través de pequeños receptores y de bajo precio como las estaciones VSAT (Very Small Aperture Terminal).

Desde mi experiencia como profesor no existe un estudio actualizado y didáctico sobre las redes VSAT con la última tecnología con una propuesta de red basada en los estándares actuales, peor aún una herramienta de simulación que permita realizar simulaciones de diferentes y variados escenarios. Existe la tecnología, la definición de sus parámetros generales, pero no se tiene un modelo de usuario, un modelo de red o una configuración funcional en simulación que permita su validación. Es entonces objetivo de este libro proveer de estas características al estudiante o lector de esta obra y así tener una buena idea del por qué una solución satélite VSAT puede considerarse como una solución al problema planteado de acceso a internet en zonas rurales.

• Idioma: Español
• Editorial: Pontificia Universidad Católica del Ecuador
• Fecha de lanzamiento: 19 oct 2024
• ISBN: 9789978777114

Vista previa del libro

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Introducción

Lista de Acrónimos

1. Redes Satélite VSAT y la tecnología DVB-S2/RCS

2. Redes Satelitales VSAT Multiestrella sobre DVB-S2/RCS

3. Nivel de adaptación y señalización de la Multiestrella VMSN

4. Implementación en Simulador de la Arquitectura VMSN

5. Simulación y Análisis de Resultados

6. Reflexiones Finales y Conclusiones

7. Referencias

Introducción

Los proveedores de acceso a Internet en su mayoría no consideran atractivo extender sus redes de datos en zonas rurales o de difícil acceso que implican un alto costo y peor aún si la densidad poblacional no justifica un retorno de la inversión a corto o mediano plazo.

Para el Ecuador, donde más del 60% de hogares tiene acceso a internet, proveer de acceso a la red a estas zonas tiene particular importancia no solo desde el punto de vista de la educación, sino que se ha demostrado que el teletrabajo es una realidad pero que actualmente estas actividades están limitadas en el país por la infraestructura de telecomunicación implementada. Todo esto sin hablar de servicios complementarios como la Telemedicina, Internet de las cosas (IoT), y en general toda actividad que involucre conexión a Internet y las tecnologías de la información.

Una tecnología de red de datos que se adapta de manera natural a zonas remotas es la comunicación vía satélite en órbita geoestacionaria ya que no depende de un despliegue de infraestructura terrestre y adicionalmente su cobertura es amplia, con un solo satélite puede cubrirse prácticamente toda Latinoamérica. El desarrollo de los sistemas de comunicación por satélite tiene un fuerte empuje con la utilización del estándar de difusión de vídeo digital para satélite DVB-S2, canal de retorno DVB-RCS y satélites con capacidad de procesamiento a bordo OBP (Onboard Processing) lo que ha permitido llegar al mercado doméstico a través de pequeños receptores y de bajo precio como las estaciones VSAT (Very Small Aperture Terminal).

Por otro lado, la arquitectura tradicional de las redes satélite es en estrella y funciona bien si existe una única cabecera de difusión, pero que no es adecuada si los servidores de contenidos están en localidades dispersas y no convergen en una única localidad. Por ejemplo, la difusión de contenidos de televisión sobre una red satélite es muy eficiente y de alta calidad, pero que sucede si sobre esa misma red se pretende dar servicios de datos, teleeducación, teletrabajo, acceso internet, internet de las cosas, etc.

Desde mi experiencia como profesor no existe un estudio actualizado y didáctico sobre las redes VSAT con la última tecnología con una propuesta de red basada en los estándares actuales, peor aún una herramienta de simulación que permita realizar simulaciones de diferentes y variados escenarios. Existe la tecnología, la definición de sus parámetros generales, pero no se tiene un modelo de usuario, un modelo de red o una configuración funcional en simulación que permita su validación. Es entonces objetivo de este libro proveer de estas características al estudiante o lector de esta obra y así tener una buena idea del por qué una solución satélite VSAT puede considerarse como una solución al problema planteado de acceso a internet en zonas rurales.

En el primer capítulo del libro se presenta al lector un estudio de la situación actual de las redes VSAT y su tendencia tecnológica sobre el estándar DVB para satélite. Esta etapa es importante para entender luego la fundamentación de la propuesta y el por qué utilizar satélites geoestacionarios y estaciones de pequeña apertura VSAT. Es la tecnología DVB-S/RCS la que más se utiliza en sistemas de redes satélite geoestacionarias actuales.

En el segundo capítulo se identifica que tipo de arquitecturas satélite podrían diseñarse tomando en cuenta las características técnicas del segmento terrestre y del segmento espacial con satélites geoestacionarios transparentes o con aquellos con procesamiento a bordo y sobre la base de los estándares estudiados en el capítulo anterior. Los estándares definen posibles escenarios generales de diseño, pero no especifican una parametrización de una arquitectura en particular o su adaptación a la utilización de múltiples estrellas VSAT.

En el tercer capítulo y una vez que se han descrito posibles arquitecturas se definen aspectos de un posible diseño de los niveles de adaptación y señalización que tendría la arquitectura sugerida, todo esto sobre la base del protocolo DVB-S2/RCS, su implementación utilizando el protocolo IP y qué mecanismos son indispensables para garantizar la calidad de servicio QoS de las aplicaciones, principalmente aquellas que son de tiempo real. La internet utiliza el protocolo IP, pero el cómo puede transportarse este protocolo sobre la red satélite se define en el nivel de adaptación, quien hace de interfaz entre la señalización satélite y los niveles superiores de la torre ISO/OSI. No solo queremos transportar datos sobre la red satélite, sino que estos datos tengan las herramientas para satisfacer sus restricciones de retardo y ancho de banda.

En el cuarto capítulo y mediante la utilización del Network Simulator NS se realiza un modelo de simulación de las arquitecturas satélite, este modelo incluye el nivel de adaptación y la estructura de la interfaz satélite que propone DVB-S/RCS. El simulador NS es muy didáctico y permitirá al lector entender mejor el funcionamiento del diseño y de toda la red propuesta. Se muestra adicionalmente cómo incorporar agentes a la arquitectura con las características de comportamiento y configuración adoptadas.

En el quinto capítulo y para poder evaluar la arquitectura de red se inicia presentando un modelo de usuario que define el comportamiento en cuanto al cómo y tipo de aplicaciones que inyectarán el tráfico en la red. El modelo de usuario es la entrada de datos al modelo de red implementado en el simulador NS y permite realizar simulaciones para evaluar el comportamiento de la arquitectura, así como también un análisis de sensibilidad de la red. El lector en este punto podría incorporar otros parámetros de uso y configuración de red para entender mejor el comportamiento de una red VSAT sobre la plataforma DVB-S/RCS.

Finalmente, se establecen algunas reflexiones finales sobre el libro y motivaciones para trabajos futuros tomando en cuenta la arquitectura de red y otras que podrían tener un gran impacto como es la utilización de satélites de órbita diferente a la geoestacionaria.

Lista de Acrónimos