SES - Banda Ka – Aplicações em Broadcast e Distribuição de Conteúdo: a Realidade Brasileira - Jurandir Pitsch

1. Banda Ka: Aplicações em
Broadcasting
Broadcast Day - SSPI
Maio 29, 2012

2. Introdução
 Definição Ka: Denominação das faixas para satélite Geoestacionário:
Enlace de Descida : 17.7 GHz a 20.2 GHz , e
Enlace de Subida : 27.0 GHz a 30.0 GHz
Sob consulta pública na Anatel (CP – 61).
A Banda Ka já está em operação em diversos países e os equipamentos já estão
amplamente disponíveis : Europa, Estados Unidos, Canada, Austrália, Oriente Médio,
Partes da Ásia
2
5GHz
10GHz
15GHz
20GHz
25GHz
1GHz
30GHz
35GHz
40GHz

3. Disponibilidade de espectro: chave para o
crescimento
Espectro de Uso Geral : FSS
 Principais Bandas em Uso em Satélite
 Banda Ku para Aplicações com
antenas pequenas(VSAT & DTH, etc.)
 Banda C para aplicações com antenas
maiores– ‘industrial grade’
12.2
11.7
12.7
12.2
17.8
17.3
21.2
17.8
20.2
19.7
GEO Spectrum
ITU Region 2
Downlink Channel (GHz)
4.2
3.7
7.75
7.25
10.7
10.95
11.2
11.45
11.7
C FSS
standard
X-Band
Military
Allotment Ku
Extended Ku
Extended Ku
Allotment Ku
Ku FSS
standard
Ku BSS
US DBS
Ka BSS
US RDBS
Ka FSS
Main band
Ka FSS
Supplemental band
50-33 Q band
75-50 V-band
Frequências de Uso Específico
• Ku BSS – antenas pequenas(45-60cm)
para DTH – maior potência e maior
espaçamento orbital.
• Ka BSS – Banda Ka adicional
complementando o espectro Ku BSS
para aplicações em DTH.
• Ka FSS – Banda de frequência maior
do que a Ka BSS – implementação de
spot beams para sistemas ponto a
ponto, e banda larga.
5/29/2012 3PROPRIETARY & CONFIDENTIAL INFORMATION

4. A banda Ka BSS para expansão de Sistemas
DTH
 A maioria dos países nas Américas tem este
espectro potencialmente disponível para DTH
(na subida é necessário o uso de antenas
grandes).
 Nos Estados Unidos a FCC exige 4 graus de
separação, permitindo o uso de antenas de
pequeno porte. Esta banda ainda não está
regulamentada na maioria dos demais países.
 Satélites em banda Ka BSS não podem operar
co-localizados com Ku BSS uma vez que a
freqencia de descida é a mesma usada na
subida Ku-BSS (no mínimo um espaçamento de
0.2 a 0.3 graus é necessário para evitar
interferências.
Ka BSS – D/L 17.3-17.8Ghz - U/L 24.75-25.25GHz
Small Ka BSS Development
Payloads
12.2
11.7
12.7
12.2
17.8
17.3
21.2
17.8
20.2
19.7
GEO Spectrum
ITU Region 2
Downlink Channel (GHz)
4.2
3.7
7.75
7.25
10.7
10.95
11.2
11.45
11.7
C FSS
standard
X-Band
Military
Allotment Ku
Extended Ku
Extended Ku
Allotment Ku
Ku FSS
standard
Ku BSS
US DBS
Ka BSS
US RDBS
Ka FSS
Main band
Ka FSS
Supplemental band
50-33 Q band
75-50 V-band
5/29/2012 4PROPRIETARY & CONFIDENTIAL INFORMATION

5. Echo-9 ANIK-F3 ViaSat-1 ANIK-F2 Jptr-1
(planned)
AMC-15 DTV-10 DTV-11DTV-9 SPWY-3 NQ-2 GLXY-28 AMC-16 NQ-4
WB-1
5/29/2012 5
Satélites em Ka FSS nos Estados Unidos
121° 119° 117° 115° 113° 111° 109° 107° 105° 103° 101° 99° 97° 95° 93° 91° 89° 87° 85° 82° 79° 77°
Ka Operator ES TS VS TS HNS SES DTV DTV DTV HNS TS IS SES TS ES
Ka User ES TS VS VS HNS ES/VS DTV DTV DTV HNS ES Bell
Ka Satellite
PROPRIETARY & CONFIDENTIAL INFORMATION

6. Exemplos de Sistemas em banda Ka
Legados
5/29/2012 6
Novos e Futuros
AMC-15 & 16 WildBlue-1 Spaceway-3 Anik-F2 Astra-1L Superbird-2
Jupiter-1 Viasat-1 Hylas 1 & 2 Astra 2E, 5B & 2G KaSat RSCCYahSat-1A NBN
PROPRIETARY & CONFIDENTIAL INFORMATION

7. Arquitetura do Sistema- Re-uso da Frequência
GW 1
Bent-pipe
H
V
250 MHz
f1
f2
19.7 GHz 20.2 GHz
2000 MHz
f3
f4
GW 2
Gateways necessitam de
separação geográfica
5/29/2012 7PROPRIETARY & CONFIDENTIAL INFORMATION

8. Evolução da Tecnologia Ka
5/29/2012
8
59.73
57
54
51
51
60.66
57
54
51
51
60.57
57
54
51
51
59.32
57
54
54
51
51
60.21
57
54
51
51
60.20
57
54
51
59.21
57
54
51
59.86
57
54
51
60.56
57
54
51
60.48
57
54
51
SATSOFT
SES Americom AMC-15 Ka-Band Spot Beam Coverage
-105° West Longitude FL Beam Moved EIRP Contour (dBW)
All beams boresited to -98° Long, 37.6° Lat, except Florida: -98.991° Long, 35.898° Lat
0 -140.00 -130.00 -120.00 -110.00 -100.00 -90.00 -80.00 -70.00 -60.00 -50.00 -40.00
East Longitude (Degrees)
Evolução da Arquitetura
1a Geração
 AMC-15 (2004), AMC-16 (2004), etc
 Satélites híbridos Ku/ Ka sa
 Menor potência e spots mais largos
limitavam o throughput a ~2 Gbps
(125MHz por spot beam)
AMC-16
WildBlue-1
ViaSat-1
2a Geração
 WildBlue-1 (2006), Spaceway-3
(2007), etc
 Satélites só em Ka
 63-125 MHz por spot beam na descida
 ~5-10 Gbps throughput
3a Geração
 ViaSat-1 (2011), Jupiter-1 (2012), etc
 Spot beams menores e mais próximos
permitem um melhor reu-uso da frequência
 500-1000MHz por spot beam de descida
 ~100 Gbps throughput
4a geração de sistemas Ka estão sendo projetados com spot beams com metade do tamanho da 3a Geração
PROPRIETARY & CONFIDENTIAL INFORMATION

9. 9
Características Principais
Reuso do espectro com a utilização
de spot beams
Alta densidade de potência : alta
eirp e G/T
Espectro disponível e com
capacidade bem maior que C e
Ku.
• Feixes de alta largura de
banda : 125, 250 ou 500 MHz
• Resultam em satélites de alta
capacidade (HCS) :
NOTA : Exemplo genérico. Não corresponde a
nenhum projeo específico

10. 10
Exemplo de um spot com 0.45˚ mostrando o
contorno de -4dB
 Spot beam sobre Buenos Aires
Capital Federal
~375Km
~285 Km
• Spot beam sobre Rio de Janeiro pode cubrir a
área metropolitana e parte do Estado do Rio

11. 11
Comparação capacidade/custo
 O custo do investimento por MHz é
bem menor em Ka do que em Ku
resultando em uma importante redução
do custo do MHz.
 Embora a principal aplicação será para
banda larga IP bidirecional, o setor de
broadcasting também poderá se
beneficiar.
• Aplicações em distribuição de cinema
digital
• Aplicações em SNG de alta velocidade e
baixo custo para notícias.
• DTH – regionais e micro
• Contribuição em alta capacidade
Ku FSS Ka FSS
Uma diferença de custo
entre 5 e 10 X pode ser
alcançada.
Comparison of Ku to Ka FSS for South America
500
1,000
1,500
2,000
2,500
3,000
3,500
4,000
4,500
5,000
5,500
6,000
6,500
7,000
7,500
864MHz
~8,000 MHz
(19 x 450MHz)
RelativeCapacityfromaSingleOrbitalLocation(MHz)
RelativeCost(CAPEX)perMHz

12. 12
A Questão da Chuva
 A banda Ka é ainda mais sensível às condições de umidade e chuva
da atmosfera do que a banda Ku.
 Maior eirp e G/T ajudam a aumentar a margem para chuva.
 Adoção de sistema de mitigação : UPC, ALC, ACM

13. 5/29/2012 13
A questão da chuva - ACM
 Em Condições de Céu Claro opera na máxima velocidade
 Durante condições de chuva o sistema reduz temporariamente
a velocidade (usando o mecanismo de ACM) evitando a
interrupção até que a condição fique muito severa.
 A modulação e o Código são ajustados dinamicamente, para
cada ponto de recepção (ou conjuntos de pontos). Isto é feito
pacote a pacote de depende de uma informação do ponto
remoto da condição da recepção.
 Mais adequado para sistemas bidirecionais. Para
Broadcasting é necessário o uso de estações de referência
por região, indicando a condição local de chuva.
16PSK 3/4 - 2/3
Alta Capacidade
Alta eficiência espectral
Condição céu claro
8PSK 3/4 - 3/5
atuação moderada do
ACM
Chuva Moderada/Leve Chuva Forte
QPSK 5/6 - 1/2
Nível máximo de
atuação do ACM
Descida

14. DVB-S2 com VCM
QPSK 1/2 8PSK 2/3 QPSK 1/2 8PSK 2/3
SD HD
CNR Variation at 20 GHz
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5
Percentage of time [%]
[dB]
Split Betzdorf Madrid
 Em um sistema convencional todos os
terminais são penalizados pela margem
mais alta. No caso de banda Ka esta
margem é muito elevada cancelando os
ganhos de custos.
 A combinação de Variable Code
Modulation e o H264 Escalável é uma
arma poderosa para minimizar o impacto
da margem em banda Ka para
broadcasting.
• Scalable video (Hierarchical source
coding):
– HD @ 8 Mbps  SD @ 2 Mbps +
HD @ 6 Mbps
• Para 99% do tempo os sinais SD e
HD estão disponívies.
• Para 99.9 % do tempo o sinal SD
está disponível

15. 15
Aplicações em Broadcasting
• O maior uso atual da banda Ka, comercialmente, já é do setor de broadcasting. A
Direct TV possui 5 satélites em banda Ka nos Estados Unidos, para a distribuição
dos sinais em HD (o sinal em SD está em Ku). Os satélites em Ka já são
responsáveis por ¾ do faturamento da empresa nos Estados Unidos, ou seja
cerca de 20 bilhões de dólares.
• Outras aplicações importantes :
• Distribuição de conteúdo em alta velocidade ponto-multiponto : cinema digital
• Fornecimento de backbone IP para as cabeceiras de rede (triple play)
• Contribuição de sinais com alta qualidade, baixa compressão, a custos
razoáveis.
• SNG – para reportagens – rápidas de instalar (75 cm), permitem sinais em
HD e retorno (tecnologia IP bi-direcional)
• DTH regionais ou Micro DTH

16. O3b – Aplicações em Vídeo
O3b steerable beams:
• Baixa latência e alta
disponibilidade de banda.
• Beams podem ser re-apontados
rapidamente para cobrir eventos.
• Baixa latência permite entrevistas
ao vivo com melhor qualidade e
conforto.
• Menor custo por Mbps e acesso
direto aos Gateways IP da 03b.
O3b
16

17. 17
Disponibilidade no Brasil
• Em 2013 está previsto a entrada em operação de sistemas em banda Ka no
Brasil em pelo menos dois sistemas : a SES participa como investidora no
sistema em banda Ka: O3b que entrará em operação em 2013 oferecendo
circuitos em alta velocidade IP em banda Ka.
• No último leilão de posições orbitais da Anatel todas as quatro posições vendidas
tinham banda Ka : 45 oeste, 65 Oeste, 70 Oeste e 84 Oeste.
• O SGB – Satélite do Governo Brasileiro em início de planejamento terá banda Ka
e banda X (militar). A banda ka será usada para fins comerciais no PNBL,
provendo backbone IP de alta capacidade.
• A Anatel está finalizando a regulamentação do uso da Banda Ka por satélites
no Brasil que será publicada ainda em 2012.

18. Obrigado