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Científicos de Zacatecas desarrollan sistema de comunicación satelital

Por Érika Rodríguez

Zacatecas, Zacatecas. 10 de marzo de 2016 (Agencia Informativa Conacyt).- Especialistas del Centro de Investigación y Desarrollo en Telecomunicaciones Espaciales (CIDTE) de Zacatecas desarrollan un sistema de telecomunicación satelital que permitiría captar, codificar, encriptar, modular, transmitir, recibir señales y repetir el proceso en sentido inverso.

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Tarjeta ZedBoard.

En entrevista con la Agencia Informativa Conacyt, el doctor Jorge Flores Troncoso, líder del CIDTE, mencionó que el objetivo de este proyecto es que, una vez que funcione, se genere un chip patentado para comercializarlo en los mercados internacionales de tecnología, como un equipo reconfigurable de sistemas embebidos.

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Salvador Ibarra Delgado.

Por su parte, el maestro Salvador Ibarra Delgado, encargado del área de Diseño de Sistemas Embebidos, precisó que para la transmisión de señales satelitales, en su unidad se está desarrollando el hardware de tres circuitos electrónicos, llamados IP Cores. Para ello se hace uso de herramientas de diseño de alto nivel, una de ellas es el Vivado Xilinx, utilizado para el desarrollo del sistema embebido —software y hardware— sobre tarjetas de desarrollo ZedBoard conocidas como system on chip (SoC), dada la complejidad y tiempo de cómputo que requiere este tipo de implementaciones, el trabajo se desarrolla en estaciones de trabajo de alto rendimiento.

Ibarra Delgado aseveró que el diseño de IP Cores inició en 2015, derivando de tres tesis de licenciatura en ingeniería en comunicaciones y electrónica y una de maestría, en donde los proyectos son apoyados por fondos sectoriales de la Agencia Espacial Mexicana (AEM) y el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt).

“Los Cores pueden ser aplicados en cualquier sistema de telecomunicaciones, pero el objetivo del CIDTE es desarrollarlo e implementarlo en un satélite. Entonces, la información va a fluir en ambos sentidos desde una estación terrena a un satélite” describió.

Con estos Cores, lo que se hará finalmente es el transmisor y receptor de un módem en radio definida por software (SDR, por sus siglas en inglés), el cual es una tecnología compuesta por software y hardware, que puede ser reconfigurada dinámicamente para habilitar comunicaciones entre una amplia variedad de sistemas.

“Las ventajas que ofrece la SDR es que todos los núcleos son propietarios. Entonces, el usuario sabe cuándo aplicar modificaciones, cuándo hacer reconfiguración para ponerlo a trabajar en diferentes modos de acuerdo con las condiciones del medio. Y que todo, finalmente, pueda encapsularse en un solo circuito, que sea pequeño en tamaño físico y digital”, describió Ibarra Delgado.

Core de verificación por redundancia cíclica (CRC)

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Adriana Ordóñez Olivares.

El maestro Ibarra Delgado indicó que el CRC tiene como objetivo identificar que la información transmitida sea correcta. El desarrollo de este proyecto lo realiza la egresada de la carrera de ingeniería en comunicaciones y electrónica de la UAZ, Adriana Ordóñez Olivares, quien mencionó que este sistema identifica los errores, de manera que si se detecta una falla en la información, lo indique y superiores tomen la decisión de volver a retransmitirlo, con ello se asegura la certeza de la transmisión. “Para ello se implementan métodos de correctores de datos, que son sistemas que aseguran la información”, detalló.

El maestro explicó que la información se transmite de manera binaria —con ceros y unos— y se tiene que asegurar que llegue correctamente del transmisor al receptor. Entonces, se le agrega información adicional que se conoce como verificación, para que cuando el receptor obtenga la información original, él mismo recapture y compacte los datos, haciendo una comparación. Si son iguales, avisa que la información es correcta, en caso contrario, que hubo error. No detecta exactamente la causa, pero sí identifica el error.

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El Core interleaver tiene como objetivo recopilar las señales y verificar los datos para asegurar una mejor calidad de la información para transmitir. El proyecto está siendo desarrollado por el egresado de ingeniería en comunicaciones y electrónica, Eduardo Luján.

Al respecto, el maestro Ibarra Delgado describió: “En los sistemas de telecomunicaciones siempre se tienen que armar las dos partes, la que transmite —codificador— y la que recibe —decodificador—. Si en la información se detectara un error, ese error —que se dio en algún momento por una perturbación— va localizado en un cierto espacio de tiempo, entonces ese trozo de información en donde hubo ruido, se perdería. El Core interleaver considera el total del mensaje y si hubiera alguna pérdida, reconstruye la información con el contexto. Si es voz, por ejemplo, no se pierde el mensaje completo, habrá solo unos pequeños huecos en la transmisión, pero finalmente el mensaje es ‘entendible’”.

Core de sincronización

El Core de sincronización es el sistema encargado de detectar en qué momento existen datos válidos para recibir información. El maestro Ibarra Delgado aclaró que cuando hay una transmisión constante y el receptor está en espera de datos, desconoce el momento en que los recibirá; entonces se generan unas secuencias de inicio para la captura. Una vez que las detecta, el receptor puede identificar la información válida. Este diseño es realizado por el estudiante de ingeniería en comunicaciones y electrónica de la UAZ, José Gamboa del Real.

Core de cifrado de datos

Una vez que se sabe que la información llega de manera correcta, el problema presentado sería que estaría siendo transmitida por medios públicos y cualquier persona que tenga acceso a ellos, sabrá el mensaje. Para asegurar la información se está desarrollando el Core de cifrado de datos, encargado de codificarla.

Ibarra Delgado indicó que este algoritmo está siendo desarrollado tanto en software como en hardware; el hardware, por Laura García Luciano y el software, por Adriana Soriano.

Al respecto, describió: “El algoritmo en hardware y software es otro IP Core que se encapsularía en el dispositivo. En software se hace para manejarlo como una aplicación móvil y en hardware porque las tasas de transmisión que se pueden lograr son más altas. Entonces dependiendo de la aplicación en que se vaya a usar se puede decidir cuál opción utilizar. Por ello es importante contar con las dos implementaciones, de acuerdo con las necesidades de los usuarios”.

Radio definida por software

icon radio wavesEl término radio definida por software (SDR) fue acuñado por Joe Mitola en 1991 para referirse a “radios” reconfigurables. Es decir, una misma pieza de hardware capaz de realizar diversas funciones en diferente tiempo. De esta manera plantea el hecho de contar con un dispositivo de hardware de “propósito general” en el ámbito de comunicaciones. Este concepto ha logrado abrir un amplio panorama de oportunidades para la industria de las comunicaciones y la investigación en ese mismo sentido.

La tecnología SDR fue creada para mejorar la interoperabilidad entre diferentes servicios. La tecnología SDR está compuesta por software y hardware, y puede ser reconfigurada dinámicamente para habilitar comunicaciones entre una amplia variedad de normas de comunicaciones, protocolos y radio enlaces. La SDR permite crear dispositivos inalámbricos y equipo de redes multibanda y multifuncionales, que pueden ser dinámicamente reconfigurados, o a través de actualizaciones de software y reconfiguraciones de hardware.

Fuente: Repositorio digital de la Facultad de Ingeniería – UNAM.