¿Cuánta atenuación por lluvia ofrece un enlace descendente de 20 GHz en Londres con una disponibilidad del 99,9%?

Con una elevación de 30°, con polarización circular, la ITU-R P.618-13 con una tasa de lluvia P.837-7 para Londres (26,5 mm/h superaron el 0,01% del año) arroja 4,2 dB de atenuación de la lluvia que superó el 0,1% del año. El gas y las nubes añaden otros 1,9 dB, lo que supone una pérdida atmosférica total de 6,1 dB.

¿Qué modelos del UIT-R utiliza el presupuesto de enlace por satélite?

Lluvia: P.618-13 con coeficientes P.838-3. Gas: P.676-12, anexo 2. Nube: P.840-8. El clima se lee en los mapas del UIT-R del sitio: índice de lluvia P.837-7, altura de lluvia P.839-4, vapor de agua P.836-6, temperatura P.1510-1 y topografía P.1511-1. Las pérdidas se combinan, tal como se especifica en la sección 2.5 del P.618-13. El centelleo no se modela.

¿Qué significa una disponibilidad de enlaces satelitales del 99,9% en horas de interrupción por año?

La disponibilidad del 99,9% permite el 0,1% del año de interrupción, es decir, 8,76 horas. El 99,99% permite 52,6 minutos y el 99,999% permite 5,3 minutos.

¿Por qué se calcula la atenuación del gas y las nubes al 1% cuando el objetivo es del 0,1%?

La sección 2.5 de la UIT-R P.618-13 mantiene la atenuación de los gases y las nubes en sus valores del 1% para probabilidades de superación inferiores al 1%. A diferencia de lo que ocurre con la lluvia, no crecen en las épocas más raras, por lo que añadirlas al 0,1% exageraría la pérdida total.

Presupuesto de enlace satelital: lluvia, absorción y disponibilidad

Por qué los enlaces satelitales por encima de 10 GHz son diferentes

Un salto de microondas terrestre entre dos torres es casi aburrido una vez que se conoce la pérdida de trayectoria: añada unos cuantos dB de margen de lluvia y listo. Un enlace descendente por satélite de más de 10 GHz no lo es. La señal atraviesa toda la troposfera de forma inclinada, la atenuación de la lluvia aumenta considerablemente con la frecuencia y el objetivo de disponibilidad —digamos el 99,9% del año, lo que aún permite que se produzcan 8,76 horas de interrupción— se establece en función de las peores horas meteorológicas en un lugar determinado.

Este último punto es más importante que ningún otro. La lluvia, las nubes y el vapor de agua son propiedades del sitio, no de la banda de latitud en la que se encuentra. En este tutorial se diseña un enlace descendente directo a casa en banda Ka para una antena parabólica de 60 cm en Londres y se muestran todos los números que el Satellite Link Budget Analyzer utiliza a lo largo del recorrido.

Qué calcula la herramienta

El analizador lee el clima del sitio a partir de los mapas digitales del UIT-R y utiliza los métodos de predicción del UIT-R:

Cantidad	Recomendación
La tasa de lluvia superó el 0,01% del año, $R_{0.01}$	ITU-R P.837-7
Altura de la lluvia	ITU-R P.839-4
Agua líquida en forma de nube	ITU-R P.840-8
Densidad y contenido de vapor de agua superficial	ITU-R P.836-6
Temperatura media de la superficie	ITU-R P.1510-1
Altura de la estación	ITU-R P.1511-1
Atenuación específica por lluvia $k$ , $\alpha$	ITU-R P.838-3
Atenuación por lluvia inclinada	ITU-R P.618-13
Absorción gaseosa	ITU-R P.676-12 Annex 2
Atenuación de nubes	ITU-R P.840-8
Combinación de las pérdidas	ITU-R P.618-13 section 2.5

La implementación es una adaptación de la biblioteca ITU-RPY de código abierto y está de acuerdo con ella en un 0,001% en doce sitios de prueba. El centelleo troposférico no está incluido: el P.618 necesita el diámetro y la eficiencia de la antena receptora, y el resultado así lo indica.

El ejemplo: enlace descendente directo al hogar en banda Ka

Parámetro	Valor
Frecuencia	20,0 GHz
EIRP satelital	52 dBW
Sitio	Londres, 51,5° N, 0,1° O
Ángulo de elevación	30°
Rango de inclinación	38 612 km
Polarización	Circular
Reciba el plato	0,60 m, eficiencia del 65%
Temperatura de ruido del sistema	150 K
G/T	18,4 dB/K
Forma de onda	DVB-S2 8PSK 3/4 a 45 Msym/s = 101,25 Mbit/s
Eb/N0 requerido	4,4 dB
Disponibilidad objetivo	99,9 %

Tres de esos números son derivados, y vale la pena hacerlos una vez a mano.

Alcance inclinado Un satélite GEO situado a 35.786 km sobre el ecuador está más alejado que su altitud de cualquier punto que no sea el punto del subsatélite. Con un radio terrestre

R_E

= 6378 km y un radio de órbita

r

= 42.164 km:

d = \sqrt{r^2 - (R_E \cos\theta)^2} - R_E \sin\theta = 38{,}612\ \text{km at}\ \theta = 30°

G/T. Una antena parabólica de 0,60 m con una eficiencia del 65% tiene una ganancia de

10\log_{10}\left(0.65\,(\pi D f/c)^2\right)

= 40,1 dBi a 20 GHz. Con una temperatura de sistema de 150 K (21,8 dBK), G/T = 18,4 dB/K. Eb/N0. La ETSI EN 302 307-1 proporciona un Es/N0 ideal de 7,91 dB para 8PSK 3/4. Cada símbolo contiene 3 × 0,75 = 2,25 bits de información, es decir,

E_b/N_0 = 7.91 - 10\log_{10}(2.25) = 4.4

dB.

El clima del sitio

Antes de calcular cualquier atenuación, la herramienta lee el clima a 51,5° N y 0,1° W y muestra todos los valores que utilizó:

Valor climático	Londres	Fuente
$R_{0.01}$	26,5 mm/h	P.837-7
Altura de la lluvia	2,45 km	P.839-4
Altura de la estación	0,069 km	P.1511-1
Agua líquida en forma de nube (superada el 1% del año)	1,26 kg/m²	P.840-8
Densidad superficial del vapor de agua	13,6 g/m³	P.836-6
Contenido total de vapor de agua	33,3 kg/m²	P.836-6
Temperatura media de la superficie	283,6 K	P.1510-1

El mismo análisis de Singapur indica que $R_{0.01}$ = 100 mm/h. En Madrid, 25,1 mm/h, casi la cifra de Londres, pero con una altura de lluvia, clima nuboso y ángulo de elevación lo suficientemente diferentes como para cambiar la respuesta, como veremos más adelante.

El presupuesto está en el 99,9%

Línea	Valor
EIRP	+52,0 dBW
G/T	+18,4 dB/K
Pérdida de ruta en el espacio libre	−210,2 dB
Atenuación por lluvia (P.618-13)	−4,20 dB
Absorción de gases (P.676-12)	−1,03 dB
Atenuación de nubes (P.840-8)	−0,91 dB
Apuntación y polarización	−0,30 dB
C/N0	82,37 dBHz
C/N0 obligatorio = 4.4 + 10·log₁₀(101.25×10⁶)	84,45 dBHz
Margen de enlace	−2,09 dB

C/N_0 = \text{EIRP} + G/T - L_{fs} - A_T - L_{misc} + 228.6

El enlace no se cierra al 99,9%. Lluvia es el término atmosférico más utilizado, pero no tanto como sugiere el folclore: el gas y las nubes añaden otros 1,94 dB entre ellos.

¿Por qué se captan el gas y las nubes al 1% cuando el objetivo es el 0,1%? Porque así lo dice la sección 2.5 del P.618-13. El gas y las nubes no crecen como lo hace la lluvia en las capas más raras, por lo que por debajo del 1% de superación, el método los mantiene en sus valores del 1% y los combina con la atenuación de la lluvia según la probabilidad objetivo:

A_T(p) = A_G(1\,\%) + \sqrt{\left(A_R(p) + A_C(1\,\%)\right)^2 + A_S(p)^2}

con $A_S$ = 0 aquí porque el centelleo no está modelado.

La curva de disponibilidad

La herramienta evalúa todo el presupuesto en cada disponibilidad, no solo el objetivo:

Disponibilidad	Lluvia	Atmosférica total	Margen
99,0 %	1,01 dB	2,95 dB	+1,10 dB
99,5 %	1,61 dB	3,55 dB	+0,50 dB
99,7 %	2,23 dB	4,16 dB	−0,11 dB
99,9 %	4,20 dB	6,14 dB	−2,09 dB
99,95 %	6,02 dB	7,96 dB	−3,91 dB
99,99 %	12,29 dB	14,23 dB	−10,18 dB

Esta terminal de 60 cm cierra aproximadamente el 99,66% del año. Pasar del 99,9% al 99,99% cuesta otros 8,1 dB de atenuación por lluvia; cada nueve más es mucho más caro que el anterior.

Montecarlo: incertidumbre en torno al presupuesto nominal

Con una cuenta de pago, la herramienta ejecuta 100 000 pruebas, aproximadamente el presupuesto nominal (10 000 en la versión gratuita). Varía el EIRP y el G/T (σ = 0,3 dB cada uno), añade una pérdida de puntería (exponencial, media de 0,2 dB), escala la atenuación de la lluvia según un diferencial logarítmico de la tasa de lluvia normal (σ = 0,5) y añade un término de atenuación (|normal|, σ = 0,4 dB). Se trata de un modelo de incertidumbre que la herramienta aplica en torno al resultado de la UIT-R; no es en sí mismo un método de la UIT-R.

Para el diseño de 60 cm al 99,9%:

Percentil	Margen
p5	−8,02 dB
p50	−2,63 dB
p95	−0,07 dB

La mediana se sitúa por debajo de los −2,09 dB nominales porque el apuntamiento y el desvanecimiento solo restan. La cola p5 es larga porque la dispersión de la tasa de lluvia multiplica una atenuación que ya es de 4,2 dB: un año más lluvioso de lo previsto perjudica mucho más que uno más seco.

Cerrando el enlace

Cambiar	Margen del 99,9%	p5
60 cm, 8PSK 3/4 (línea de base)	−2,09 dB	−8,02 dB
Plato de 75 cm (G/T 20.3 dB/K)	−0,19 dB	−6,12 dB
Plato de 90 cm (G/T 21,9 dB/K)	+1,41 dB	−4,52 dB
60 cm, QPSK 3/4 a 45 Msym/s (67,5 Mbit/s, Eb/N0 2,3 dB)	+1,77 dB	−4,16 dB

Un plato de 90 cm o caer a QPSK 3/4 cierra el enlace nominalmente. Tampoco hace que el margen p5 sea positivo: si necesitas un 95% de terminales para alcanzar el 99,9% en un año más húmedo que la media, necesitarás aún más. La codificación y la modulación adaptativas, compatibles con DVB-S2, existen precisamente para esto: ejecutar 8PSK con cielo despejado y volver a utilizar QPSK en un abrir y cerrar de ojos.

¿Y el 99,99%? Incluso al plato de 90 cm le faltan 6,68 dB, con 12,29 dB de lluvia.

El sitio importa más que la latitud

Coloque la misma terminal 8PSK 3/4 de 60 cm en otro lugar (cada sitio en su propia elevación geográfica):

Sitio	Elevación	$R_{0.01}$	Lluvia al 99,9%	Margen
Londres	30°	26,5 mm/h	4,20 dB	−2,09 dB
Madrid	43°	25,1 mm/h	3,25 dB	+0,06 dB
Singapur	60°	100,2 mm/h	21,07 dB	−19,12 dB

Madrid y Londres tienen casi el mismo $R_{0.01}$ , pero la mayor elevación de Madrid y el clima nuboso más seco lo sitúan 2,15 dB por delante. Singapur, con un satélite casi en su cabeza, todavía tiene 19 dB de longitud: los enlaces tropicales en banda Ka necesitan un diseño completamente diferente.

Modo terrestre

Cambie el tipo de enlace a terrestre y la herramienta dejará de tratar el camino como una inclinación que atraviesa la capa de lluvia. La lluvia sigue el método ITU-R P.530-17 de reducción de trayectoria a lo largo de la trayectoria, y el gas es la atenuación específica a nivel del suelo multiplicada por esa longitud. Para un salto de 23 GHz y 15 km en el mismo sitio de Londres:

Disponibilidad	Lluvia (P.530-17)
99,0 %	2,71 dB
99,9 %	9,97 dB
99,99 %	26,43 dB

La absorción gaseosa añade 5,1 dB en los 15 km: 23 GHz se encuentran justo al lado de la línea de vapor de agua de 22,2 GHz. El resultado terrestre también indica lo que no incluye: la atenuación por trayectoria múltiple, que el P.530 predice a partir de datos geoclimáticos y del terreno de los que carece la herramienta.

¿Qué significa esto desde el punto de vista operativo

En el caso de un servicio de radiodifusión, lo normal es el 99,9% (8,76 h/año de interrupción) y, con frecuencia, se acepta el 99,7% en la banda Ka. Los enlaces aéreos o financieros necesitan un 99,99% (52,6 min/año) o más, y en Londres eso supone una pérdida atmosférica adicional de 8,1 dB a 20 GHz más allá del 99,9% previsto.

Analiza la situación en tu propio sitio web antes de dimensionar un plato. Una latitud y una «zona» de lluvia no son suficientes: los valores climáticos que muestra la herramienta son los que determinan las horas de inactividad.

*Actualizado el 2026-09-19. En una versión anterior de este artículo se utilizaba el clima de las zonas de lluvia, una tabla de coeficientes P.838 más antigua y un cálculo de cielo despejado que no coincidía con la herramienta. Todos los números anteriores ahora provienen del analizador corregido. *

Analizador de presupuesto de enlaces satelitales