Diseno Radio Enlaces

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Dise no Ra dio Enla c e s - slide pdf.c om

INTRODUCCIÓN El diseño y desarrollo de sistemas tecnológicos cada día alcanza un mayor auge y paralelo a ello evoluciona la sociedad, debido a la rapidez con la que avanza la tecnología, se hace necesario replantear los métodos de adquisición de conocimientos que están directamente asociados a ésta, en ello se afianza la realización de este tipo de proyectos. En el manejo de sistemas de telecomunicaciones, se debe tener en cuenta que la precisión, exactitud y seguridad son aspectos que deben ir a la par con el desarrollo de actividades y procedimientos que en ellos se efectúen. Por esto se deben usar equipos y sistemas de telecomunicaciones para un previo entrenamiento, de manera que se garantice el conocimiento y manejo de un sistema de radio enlace de microondas de baja capacidad. Para crear un sistema que busque resolver un problema o que intente mejorar otro existente, es necesario conocer la base del problema que se requiere solucionar, conocer las necesidades reales y cuales son los puntos estratégicos que se deben atacar, de esta forma se pueden presentar soluciones concretas que satisfagan las exigencias de lo que se quiera desarrollar. El presente trabajo muestra el desarrollo de un proyecto factible, que tiene por objetivo principal realizar un diseño de un radio enlace de microondas para capacitar

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y entrenar a estudiantes de telecomunicaciones en la empresa Cooperativa Bolivariana Educatel. El sistema a desarrollar, es un sistema moderno e innovador que busca cambiar el concepto que se tiene en cuanto al aprendizaje y entrenamiento a nivel universitario, con equipos empleados en radio enlaces de microondas como lo es el sistema AS3030. El trabajo está estructurado en cinco capítulos cuyo contenido se reseña a continuación: El Capítulo I contiene toda la información referente al planteamiento del problema donde se explica el contexto en el cual se ubica el problema, así como los objetivos de la investigación, la justificación, alcances y limitaciones del diseño, explicando a cabalidad el problema que se presenta actualmente, de que no existe ninguna institución o empresa que entrene y capacite a estudiantes de telecomunicaciones con equipos específicos del área. El Capítulo II comprende la descripción de trabajos previos realizados sobre el problema de estudio y también se incluyen aspectos teóricos ligados a la investigación. En este capítulo se realiza un sustento teórico tanto de todo lo concerniente al diseño de un radio enlace de microondas de baja capacidad (PDH), como la descripción del sistema AS3030. En el Capítulo III se menciona la metodología aplicada, la naturaleza de la investigación y las diferentes fases de la misma, es un espacio dedicado


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exclusivamente a responder la interrogante de ¿cómo se hará? El Capítulo IV muestra el diseño del sistema mediante una descripción general del mismo, destacando sus partes principales y explicando cada uno de los procedimientos a seguir durante las prácticas a realizar en los entrenamientos, así como también se estudiará la presentación de la ingeniaría en detalles de un radio enlace de microondas a nivel profesional. En el Capítulo V se generan las conclusiones de diseño, donde se resumen los resultados y aportes del trabajo, incluyendo los detalles de importancia que marcaron pauta en la investigación, y también se realizan las recomendaciones pertinentes al proyecto.


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CAPÍTULO I EL PROBLEMA Planteamiento del Problema La evolución de la tecnología en el mundo de las telecomunicaciones se hace más notoria día a día. El desarrollo de los distintos métodos de estudio para la formación de profesionales competitivos en el área de telecomunicaciones es más amplio cada día, logrando una constante competencia tecnológica a nivel mundial. En Venezuela, actualmente son pocas las universidades que ofrecen la carrera de Ingeniería de Telecomunicaciones, en este caso son de especial importancia las Instituciones Universitarias que imparten ésta carrera, ya que constituyen un avance tecnológico en el área. La Universidad Fermín Toro es una institución educativa encargada de brindar al estudiante un amplio conocimiento en las diferentes áreas que allí se ofrecen. La misma está dotada de laboratorios en los que se realizan prácticas de algunas de las materias de la especialidad, colocándose a nivel de las mejores instituciones educativas del país, y en el contenido programático de algunas materias que allí se dictan como microondas, antena, radio enlaces, correspondientes a la carrera Ingeniería de Telecomunicaciones. Actualmente el laboratorio de telecomunicaciones de la Universidad Fermín Toro cuenta con herramientas tales como: analizadores de espectro, módulos de transmisión y recepción, distintos tipos de guías de ondas, atenuadores, entre otros.


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Mediante todas estas herramientas los estudiantes realizan prácticas en algunas de las materias de la especialidad, tales como microondas, en donde se realizan montajes simulando radio enlaces, y usando los atenuadores para simular el canal de transmisión, logrando observar y comprobar con la teoría, parámetros tales como la potencia recibida, pérdidas en el espacio libre, entre otros. Pero dichas herramientas no permiten el contacto del estudiante con equipos empleados en los radio enlaces implementados por las empresas de telecomunicaciones para prestar servicios, debido a que éstos equipos y herramientas que se encuentran en el laboratorio de Telecomunicaciones de la Universidad, son equipos creados para dar inducción a los estudiantes del área, y no para prestar servicios de voz, video o datos. Es por ello que se detecta la necesidad de crear un radio enlace de microondas para utilizarlo como un sistema de aprendizaje y entrenamiento para la adquisición de experiencia con equipos reales. Se denomina radio enlace de microondas a sistemas de radiocomunicaciones entre puntos fijos que proporcionan una capacidad de transmisión de información (voz, video o datos), efectuada por ondas electromagnéticas a frecuencias del orden de las microondas (desde 1 Ghz a 300 Ghz). Son de gran importancia para el desarrollo de las telecomunicaciones, ya que presentan varias ventajas sobre otras tecnologías de transmisión de información, y algunas de ellas es su alta y flexible capacidad de canales (desde unos pocos canales de voz, hasta varios canales de TV), cuentan con gran capacidad de expansión, corto tiempo de instalación, excelente


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adaptación a terrenos y barreras naturales. Actualmente en Venezuela los radio enlaces de microondas son usados para aplicaciones como servicios de voz y datos, servicio telefónico remoto, servicio de radiodifusión de televisión, estaciones de radio comercial AM y FM, manejo de flotas, despacho y control de operaciones en diferentes empresas. Es por ello que se piensa que esta tecnología es de gran importancia para los conocimientos de los especialistas en el área, y amerita el desarrollo práctico real. La necesidad de la creación de este proyecto surge primordialmente del siguiente punto: Actualmente en el transcurso de la carrera de Ingeniería de Telecomunicaciones en la Universidad Fermín Toro, se cursan materias teóricas, y teóricas- prácticas, como por ejemplo radio enlace del 9 no semestre, donde se estudia en teoría los parámetros de radio enlaces analógicos y digitales, se realizan proyectos de diseño, desarrollando conocimientos y habilidades en el área, pero no se permite la práctica con equipos reales usados para las telecomunicaciones. Según apreciación personal, luego de culminada la carrera de ingeniería de telecomunicaciones, el nuevo profesional se encuentra en la mayoría de los casos con muy poca experiencia en el trabajo y manejo de equipos de comunicaciones. Con el diseño y el estudio de factibilidad del radio enlace de carácter educativo, se crearía un sistema de aprendizaje, entrenando a estudiantes en la configuración de los radios de comunicaciones, alineación de las antenas y verificación de tráfico,


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puesta a tierra de un sistema de radio enlace, espectrometrías, ingeniería de detalles, entre otros. Este sistema es de gran importancia ya que proveerá información técnica y práctica, necesario para el trabajo en campo, así como el contacto directo con equipos de transmisión, recepción, conectores, antenas de microondas, guías de onda y la puesta en práctica de las normativas de diseño, seguridad y mantenimiento de radio enlaces de microondas. El estudio de este proyecto se basa en un estudio a través de una encuesta informal del alumnado de telecomunicaciones, donde se le presentara de manera sencilla y clara una serie de preguntas que permitan determinar la necesidad de obtener conocimientos sobre equipos reales de telecomunicaciones y a la vez desarrollar habilidades en el área laboral, proporcionando el contacto directo con empresas de telecomunicaciones para una futura relación estudiante – empresa. También se realizará una serie de entrevistas a especialistas en el área de telecomunicaciones como el Ing. Jesús Alvarado, Ing. Julio Moratinos, Ing. Naudy Arteaga, y la Ing. Silcar Pérez, la cual consiste en investigar y conocer la opinión de especialistas y específicamente conocer que opinan de este sistemas de aprendizaje donde se le permita a los estudiantes universitarios tener entrenamiento con los equipos reales de telecomunicaciones. Debido a esta problemática presentada, se plantea el diseño de un radio enlace de microondas con el fin de enseñar, capacitar y entrenar a estudiantes de


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telecomunicaciones, este entrenamiento se va a realizar a través de la realización de prácticas, donde cada práctica estudiará un punto en específico, como por ejemplo, configuración de un radio, alineación de antenas, entre otros. Todas estas prácticas en conjunto conforman un curso, donde por medio de este se realiza la capacitación, y el entrenamiento sobre radio enlaces de microondas. Por otra parte, la empresa Cooperativa Bolivariana Educatel constituida a los treinta (30) días del mes de septiembre del año dos mil cinco (2005) tiene como objetivos la prestación de servicios en el área de telecomunicaciones: Instalación, reparación,

mantenimiento,

entrenamiento,

proyectos,

asistencia

técnica,

asesoramientos de: sistemas de radio enlaces, redes comunitarias y puesta a tierra, entre otros. El domicilio principal de la Cooperativa es en la ciudad de Barquisimeto, carrera 3A entre calles 1 y 2 # 1-31 Pueblo Nuevo, Parroquia Juan de Villegas, Jurisdicción del Municipio Autónomo Iribarren, Estado Lara de la República Bolivariana de Venezuela. Dicha empresa es la encarga la proporcionar los equipos de comunicaciones empleados para establecer el radio enlace de microondas, así como también de impartir el entrenamiento de los estudiantes de telecomunicaciones. Durante el diseño y planificación del trabajo de grado nacen unas series de incógnitas que conllevan a seguir ciertos pasos para lograr el desarrollo del mismo, estas incógnitas son: ¿Es necesario el diseño de un radio enlace de microondas para el entrenamiento de estudiantes de telecomunicaciones?, ¿Es operativamente, económicamente, técnicamente y académicamente factible, el diseño de un radio


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enlace de microondas para entrenar a estudiantes de telecomunicaciones?, ¿Para establecer el diseño de un radio enlace es necesario calcular una serie de parámetros?, ¿Para lograr un entrenamiento en el área de radio enlaces de microondas, es necesario estudiar en forma práctica ciertos aspectos del área? Objetivos de la Investigación Objetivo General

Diseñar un radio enlace de microondas para capacitar y entrenar estudiantes de telecomunicaciones en la empresa Cooperativa Bolivariana Educatel. Objetivos Específicos

a)

Diagnosticar la necesidad de diseñar un radio enlace de microondas con fin

educativo

para

capacitar

y

entrenar

a

estudiantes

de

telecomunicaciones. b)

Realizar un estudio de factibilidad técnica, operativa, económica y académica del diseño del radio enlace de microondas.

c)

Calcular los parámetros necesarios para establecer el diseño del radio enlace de microondas.

d)

Diseñar las prácticas usadas para el entrenamiento de los estudiantes de telecomunicaciones.


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Justificación e Importancia Actualmente se esta presenciando un rápido crecimiento y desarrollo de avanzadas tecnologías en telecomunicaciones, y Venezuela se esta integrando en la competencia, un ejemplo de ello, es la implementación de fibra óptica por parte de la empresa CANTV en casi todo el territorio venezolano, migraciones de tecnologías celulares de CDMA a GSM, implementación de radio enlaces de alta capacidad para diferentes aplicaciones, entre otros. Es por ello que surge la gran necesidad de abrir horizontes creando técnicas de estudio innovadoras que permitan un mayor desarrollo de profesionales en el área, y por ende el nacimiento de nuevas tecnologías nacionales. En Venezuela se están empezando a formar ingenieros de telecomunicaciones, y por lo tanto existen pocos venezolanos especializados en el área, es por ello que se busca preparar y desarrollar profesionales venezolanos que se encarguen de dirigir los adelantos en las tecnologías del país, sin necesidad de requerir a especialistas de otros países. Por consiguiente, se detecta la ausencia de un modelo que permita por medio de la práctica, aprender la forma en la cual se implementa un radio enlace de microondas teniendo en cuenta todos los estados posibles que nos podríamos encontrar en la vida real. En muchas universidades de Venezuela donde se imparten carreras como medicina, los estudiantes se integran en los hospitales y clínicas mucho antes de haber culminado la carrera, teniendo trato directo con la vida real y enfrentando problemas que se le pueden presentar en un futuro. Igualmente en las


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carreras de ingeniería eléctrica, ingeniería mecánica, ingeniería civil, entre otras, donde los estudiantes cuentan con grandes plantas eléctricas, cuartos de máquinas y obras civiles donde pueden realizar prácticas y se van relacionando con anticipación a lo que seria su trabajo en los próximos tiempos. Por lo tanto se piensa que en la carrera de ingeniería de telecomunicaciones también seria conveniente estudiar la manera de relacionar los estudios en la universidad con entrenamientos de campo que proyecten y amplíen las destrezas y experiencias en el área. En este sentido, se piensa que no es necesario esperar culminar su formación profesional, y así poder trabajar directamente con equipos y aplicaciones reales, logrando evitar tropiezos a la hora de llegar a una empresa por falta de experiencia, y de igual manera se estaría promoviendo a la formación de profesionales de mayor nivel. El desarrollo del radio enlace de microondas, con el fin de capacitar y entrenar estudiantes de telecomunicaciones constituye una innovación en el área educativa a nivel superior, además de contribuir a la preparación y extensión de habilidades y destrezas de los estudiantes de ingeniería en el campo de las comunicaciones. El proyecto pertenece a la línea planificación, desarrollo y mantenimiento de redes radiocomunicaciones; en beneficio de la sociedad y su convivencia armónica, se ubica en el polo de investigación Hombre, Ciudad y Territorio, en el eje conceptual Sistemas de radiocomunicaciones, sub-línea analizar, desarrollar e implementar


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estudios de radio enlaces. Dicho polo tiene como objetivo estudiar y analizar las alternativas tecnológicas de desarrollo para la ciudad, en pro del bienestar del hombre, como ciudadano responsable de su ambiente humano y territorial. El diseño del radio enlace de microondas para entrenar estudiantes del área de telecomunicaciones pertenece a este polo, debido a que este proyecto tiene influencia sobre la población, ya que se basa en el desarrollo de tecnologías para el beneficio de la sociedad, con el fin de elevar y perfeccionar el nivel de educación y experiencia de los estudiantes y profesionales en el área de telecomunicaciones. Alcances y Limitaciones Alcances

El diseño del radio enlace permitirá capacitar, preparar y entrenar a los estudiantes de telecomunicaciones, enseñando a los mismos las últimas tendencias y tecnologías de punta. De otra manera también se logra el tacto directo con equipos como radios de comunicaciones, antenas, conectores, sistemas de aterramiento, y todos los elementos que componen un radio enlace. En el transcurso del proyecto se están realizando conversiones para la formalización de convenios con la empresa Cooperativa Bolivariana Educatel y la Universidad Fermín Toro. Los convenios que se están estudiando libran a la universidad de todo tipo de responsabilidad con la empresa anteriormente mencionada o con los estudiantes de la universidad, debido a que para esto, se


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necesita la aceptación y formalización de los directivos y autoridades de la universidad. El principal beneficio para dicha empresa seria la captación directa de profesionales en el área de telecomunicaciones, absorbiendo nuevos profesionales con experiencias en manejo de equipos y tecnologías propias de cada empresa de telecomunicaciones. Otros beneficios para dichas empresas son aspectos como, la renovación empresarial, donde se podría aprovechar la inquietud, motivación y conocimientos técnicos de los jóvenes universitarios en cuanto a la creatividad, tan necesaria para la renovación empresarial. Este proyecto será planeado con prácticas de diseño, instalación, y mantenimiento de radio enlaces de microondas, con la finalidad de enseñar y capacitar de una manera clara y precisa los fundamentos prácticos indispensables para la comprensión del funcionamiento, el análisis y el diseño, en donde se podrán estudiar diferentes parámetros sobre telecomunicaciones como propagación de ondas electromagnéticas, sistemas de transmisión, microondas, antenas, cálculos del perfil del terreno, guías de onda, entre otros. Será de fácil entendimiento, debido a que se realizara la descripción detallada de todo el laborioso proceso de estudio, y diseño de un radio enlace. Por otra parte, podrá ser motivo para abrir nuevas puertas que conduzcan a convenios estudiantes – empresas, relacionando ambas partes para un mejor desarrollo de técnicas de estudio para los profesionales egresados de la universidad.


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Como beneficio para la Universidad Fermín Toro, primero que nada se convertiría en la primera universidad en Venezuela que cuente con convenios de este tipo específico, donde se relaciona directamente el estudiante – empresa, dándole un alto reconocimiento de esfuerzo a la universidad por proveer de alta calidad de servicio educativo. También se estudia la posibilidad de realizar convenios para que los estudiantes de la Universidad gocen de descuentos especiales para la realización de dicho entrenamiento de aprendizaje sobre radio enlaces de microondas. Sin embargo, la puesta en servicio al entrenamiento de los estudiantes y profesionales no depende de los convenios con la Universidad, por ello la empresa Cooperativa Bolivariana Educatel se encargará de proveer los equipos, y posteriormente dirigir y administrar

el curso a través de las prácticas, dejando claro la liberación de

compromisos y responsabilidades de la Universidad Fermín Toro con dicha empresa. Limitaciones

La implementación del sistema de radio enlace presenta algunas posibles limitantes, primero económicamente, debido a que el costo de los equipos necesarios para instalar un radio enlace es muy elevado y aparte no se fabrican en nuestro país, por lo tanto implica grandes inversiones, y la importación de equipos. Otro factor limitante presente en el diseño del radio enlace es la ubicación de los puntos de ubicación del radio enlace, es decir, ciertas permisologías y requisitos necesarios para instalar antenas, y radios de comunicaciones en cada estación.


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CAPÍTULO II MARCO TEÓRICO Antecedentes El continuo avance del ser humano ha influido de una manera determinante en el desarrollo de nuevas tecnologías, por ello son muchos los investigadores que cada día se integran a la búsqueda de técnicas avanzadas que impulsen el desarrollo de las telecomunicaciones. A continuación se presentan investigaciones realizadas recientemente que de alguna manera contribuyen con la realización de este proyecto: Arciniegas E. y Montemurro A. (2007) realizaron una tesis titulada “Diseño de una Red de Microondas para C.A. ENELBAR” en la Facultad de Ingeniería de la Universidad Fermín Toro, como trabajo de grado requerido para optar al título de Ingeniero de Telecomunicaciones. La finalidad de esta tesis es diseñar la red de microondas de la empresa C.A. ENELBAR y presentar sugerencias que permitan mejorar la calidad de algunos de los radio enlaces existentes en la red de dicha empresa. Durante el desarrollo del trabajo de grado se diagnosticaron las posibilidades de nuevos sitios de repetición para el diseño de la red, se determinó el software de aplicación de radio enlace más óptimo para el diseño de la red, y se realizó un estudio de factibilidad técnica, operativa, económica y legal para el desarrollo de la red propuesta. Este proyecto resulta de gran aporte, ya que en él se realiza un diseño de una red de radio enlaces de microondas, y ésto permite realizar


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diversas comparaciones como procedimientos a seguir para realizar un radio enlace, tipo de software usado para el mismo, cálculo de pérdidas de propagación, estudio del perfil topográfico. Ávila O. (2004), realizó un trabajo titulado “Diseño de un Radio Enlace Digital” que une a las ciudades de Bucaramanga y Cúcuta, y es desarrollado con la intención de afianzar los conocimientos adquiridos en la materia Telecomunicaciones II (propagación) en la ciudad de Bogotá, cuyo objetivo general fue diseñar un radio enlace de telecomunicaciones digital en la banda de microondas. Realizado bajo el esquema de Proyecto Factible, cuya finalidad básica es diseñar y estudiar por medio de la práctica, la forma real en la cual se implementa un enlace de microondas teniendo en cuenta todos los estados posibles que nos podríamos encontrar en la vida real. El proyecto de Ávila contribuye con ésta investigación debido a que en él se ejercen acciones similares a las necesarias para el diseño del radio enlace de microondas, como lo son: cálculos del enlace, cálculos de perfil, análisis de temperaturas, estudio de equipos de comunicaciones, análisis de costos. Arellano R. (2004), desarrolló una investigación a la que tituló “Diseño de un Sistema para la Alineación Automática de un Enlace de Microondas con Estación Transportable” en la Universidad Nacional del Táchira. El objetivo general del mismo fue diseñar un sistema que permitiera la alineación automática en


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un enlace de microondas motivado fundamentalmente por la necesidad que presento Emgitel C.A. de acuerdo a los cambios y avances de las Telecomunicaciones en Venezuela, dirigido hacia cualquier sector profesional. Tiene la finalidad de establecer una conexión temporal de forma rápida y que a su vez permita, garantizar la correcta alineación del enlace terrestre de microondas entre una estación fija y una estación transportable, bajo la modalidad de Proyecto Factible, para el cual realizó una investigación de campo y documental y finalmente presentando el diseño del equipo. Basándose en el estudio de factibilidades para la resolución del problema. El sistema de Arellano es capaz de mejorar el tiempo de puesta en servicio y la calidad de alineación de un enlace de telecomunicaciones, sobre todo, en aplicaciones de uso temporal, utiliza tecnología más barata y con un excelente rendimiento, para sacar el mayor provecho de los equipos de telecomunicaciones que Emgitel C.A. usa rutinariamente. En conclusión, es un sistema que puede ser totalmente elaborado y puesto en servicio, para el beneficio de toda una población que necesite una cantidad de información, donde las telecomunicaciones son el puente para acortar esa distancia. El estudio de la alineación que deben tener las antenas que se están comunicando, para lograr así la máxima ganancia, por esto sirve de apoyo para la realización de este proyecto. Burguete C. (2005), realizó una tesis profesional titulada “Simulación de Zonas de Fresnel para Enlaces de Microondas Terrestres” en la Facultad de Ingeniería de la Universidad de las Américas, en la ciudad de Puebla, México, como


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trabajo de grado requerido para optar al título de Ingeniero en Electrónica y Comunicaciones, bajo la metodología de Proyecto Factible que se basa en un estudio de factibilidades técnica, operativa y económica para solucionar el problema del control del motor y se apoyó en la investigación de campo y documental. Éste proyecto tiene como objetivo general el diseño de un simulador de microondas terrestres en base a la graficación de las zonas de fresnel y a modelos de propagación, el motivo de hacer la simulación es predecir la implementación de los radio enlaces antes de ser desarrollados físicamente, también es capaz de calcular la potencia de recepción que se tendrá en el enlace tomando en cuenta las pérdidas introducidas por obstáculos existentes, y arrojó como conclusiones que, el análisis previo a cualquier enlace de microondas puede facilitar la construcción del sistema de comunicaciones ya que se pueden obtener datos muy acertados a la realidad. También se puede concluir que las zonas de fresnel son realmente importantes en los enlaces de microondas ya que llegan a tener radios significativos aún en las frecuencias de los Giga-hertz, siendo éstos del orden de metros, por ésto es que el nivel de obstrucción de las zonas juega un papel importante en los enlaces de microondas. La investigación de Burguete sirve de guía para la realización de éste proyecto ya que incluye estudio de la propagación de ondas electromagnéticas, graficación de las zonas de fresnel, cálculos de potencia recibida en un enlace de microondas. Torres J. (2006) elaboró un “Estudio de Radio Propagación VHF Extendido


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y Ubicación de Antena para Comunicación Tierra-Aire” la investigación fue realizada en la Facultad de Ingeniería Electrónica de la Universidad Pontífica Bolivariana, en la ciudad de Medellín, y fue un trabajo de grado presentado como requisito para optar al título de Ingeniero Electrónico. Torres concluye que mediante la realización de su proyecto se comprueba la importancia de estudiar y analizar previamente a través de algún software (Radio Mobile) la óptima elección del lugar para colocar los equipos de microondas, en donde se realizaron estudios de propagación, y se tomaron en cuenta las recomendaciones de la ITU utilizadas en los enlaces de microondas. Este proyecto tiene la utilidad de que nos brinda en forma muy clara y precisa los parámetros que deben tomarse en cuenta antes de realizar un diseño de un radio enlace de microondas, así como también la descripción general de los equipos necesarios para un enlace, todo ésto regido por las recomendaciones de la ITU. Se pudo observar además el uso del software (Radio Mobile) uno de los más populares software en el modelado de radio enlace de microondas. Bases Teóricas Radiocomunicaciones

Ondas

Una onda es una forma de propagación de una perturbación en un medio,


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acompañada de una transmisión de energía, pero no de materia. Ver Figura 1. Sus características principales son las siguientes: A: Amplitud de la onda. f: Frecuencia de la onda. λ: Longitud de onda. v: Velocidad de transmisión. T: Período.

Figura 1 Forma de Onda Característica Cualquier transmisión de voz, video o datos se hace a través de ondas electromagnéticas.


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Ondas Electromagnéticas

Podemos definir una onda electromagnética como una perturbación de energía que se propaga en un medio, y que posee dos componentes fundamentales que van a ser perpendiculares en todo momento: el campo eléctrico y el campo magnético. La existencia de las ondas electromagnéticas, fueron predichas por Maxwell en 1864, a partir de sus famosas Ecuaciones de Maxwell. Ver Figura 2.

Figura 2 Onda Electromagnética

La orientación del campo eléctrico de una onda electromagnética se le denomina la polarización de la onda electromagnética. En general la polarización se describe por una elipse. Dos casos especiales de la polarización elíptica son la polarización lineal y la polarización circular. La polarización inicial de una onda de radio es determinada por la antena. Con la polarización lineal, el vector del campo eléctrico se mantiene en el


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mismo plano todo el tiempo. El campo eléctrico puede dejar la antena en una orientación vertical, horizontal, o en algún ángulo entre los dos. La radiación polarizada verticalmente se ve ligeramente menos afectada por las reflexiones en el camino de transmisión. Con la polarización horizontal, tales reflexiones causan variaciones en la intensidad de la señal recibida. Las antenas horizontales tienen menos probabilidad de captar interferencias generadas por el hombre, normalmente polarizadas verticalmente. En la polarización circular el vector del campo eléctrico aparece rotando con un movimiento circular en la dirección de la propagación, haciendo una vuelta completa para cada ciclo de RF. Esta rotación puede ser hacia la derecha o hacia la izquierda. El tipo de la polarización es una de las elecciones de diseño disponibles para el diseñador del radio enlace de microondas. Espectro Radioeléctrico

El espectro de frecuencias radioeléctricas es el conjunto de ondas cuyas frecuencias están comprendidas entre 3 kilohertzios y 3000 Giga hertzios. El espectro de frecuencias radioeléctricas se divide, de acuerdo con el Reglamento de Radiocomunicaciones, en las siguientes bandas:


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Cuadro 1 Espectro de Frecuencias Radioeléctricas Longitud de onda Frecuencia Valores Denominación Valores Denominación 100km => frecuencias muy ondas miliamétricas 3 khz => 30 khz 10km bajas 10 km => 1 30 khz => 300 ondas kilométricas Frecuencias bajas km khz 1000 m => 300 Khz => 3000 ondas hectométricas Frecuencias medias 100 m Khz 100 m => 10 3 Mhz => 30 ondas decamétricas Frecuencias altas m Mhz 30 Mhz => 300 Frecuencias muy 10 m => 1 m ondas métricas Mhz elevadas 100 cm => 10 300 Mhz => Frecuencias ultraOndas decimétricas cm 3000 Mhz elevadas 10 cm => 1 3000 Mhz => Frecuencias superOndas centimétricas cm 30000 Mhz elevadas Fuente: Tomasi (2003)

Siglas V.L.F. L.F. M.F. H.F. V.H.F. U.H.F S.H.F.

Podemos hacer otro tipo de clasificaciones, como la que se suele hacer con las ondas de radio (Ondas largas, ondas cortas y ondas medias) Radio Propagación

Existen diferentes formas en que las ondas pueden propagarse en el espacio. Aunque las ondas electromagnéticas viajan en línea recta, su trayectoria rectilínea puede ser alterada por la tierra y la atmósfera. Existen tres formas de propagación de las ondas electromagnéticas en el espacio: ondas de tierra, ondas de espacio y ondas de cielo, pero en nuestro caso solo estudiaremos las ondas espaciales. Ondas Espaciales


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Moratinos (2007), considera que las ondas de espacio son aquellas que parten

de la antena del emisor y llegan hasta la antena del receptor a través del propio aire pero sin llegar a la ionósfera. Según su trayectoria pueden ser: ondas directas y ondas reflejadas. Onda Directa

Son las ondas que viajan en línea recta de la antena transmisora a la receptora sin tocar el terreno ni la ionósfera. La atenuación es mínima, siendo únicamente la que se produce por el espacio abierto o agentes meteorológicos (lluvia, nieve, entre otros). Ver Figura 3. En los radio enlaces de microondas (SHF o frecuencias >3GHz) es imprescindible que haya visión directa para establecerse la comunicación.

Figura 3 Onda Directa Onda Reflejada


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Son ondas electromagnéticas que son emitidas del transmisor y llegan al receptor después de reflejarse en la tierra (o mar) y generalmente degradan el rendimiento del sistema, pues difiere en fase de la onda directa (debido a la diferencia de trayectoria), y sufre gran atenuación por la propia naturaleza del terreno. Ver Figura 4.

Figura 4 Onda Reflejada Por otra parte, en la atmósfera de la tierra, la propagación del frente de onda puede alterarse por efectos ópticos como la refracción, reflexión e interferencia. A continuación se describen cada uno de estas propiedades ópticas de las ondas. Refracción

Es el cambio de dirección de un rayo conforme pasa oblicuamente de un medio a otro, con diferentes velocidades de propagación. El fenómeno de refracción también ocasiona que las ondas se curven cuando viajan por la troposfera, por lo que la trayectoria de las ondas no es rectilínea en ella, factor que se debe considerar al


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diseñar un radio enlace. Este fenómeno se toma en consideración mediante un parámetro llamado factor de corrección de radio equivalente de la tierra Ver Figura 5.

Figura 5 Fenómeno de Refracción Reflexión

Mavares (2007), Afirma que la reflexión electromagnética ocurre cuando una onda incidente choca con una barrera existente entre dos medios y parte de la potencia incidente no penetra el segundo material. Las ondas que no penetran al segundo medio, se reflejan. Ver Figura 6. En un radio enlace de microondas existirá en general un rayo directo y al menos un rayo reflejado. Al diseñar un radio enlace, se seleccionan inicialmente las alturas de las antenas, y a partir de ellas se determina, entre otras cosas, el punto de reflexión, de tal manera que podamos seleccionar un punto de reflexión adecuado a nuestras necesidades. Generalmente la onda reflejada degrada el rendimiento del sistema, por


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lo que nos interesa bloquear la onda reflejada o escoger un punto donde se produzca la reflexión difusa.

Figura 6 Fenómeno de Reflexión Interferencia

La interferencia de ondas ocurre cuando dos o más ondas electromagnéticas se combinan de tal forma que el funcionamiento del sistema se degrada. Ver Figura 7. El fenómeno de interferencia establece una limitación en el uso de comunicaciones inalámbricas, al tener que compartir los usuarios un espectro radioeléctrico limitado. Al diseñar un enlace, cualquiera que sea su naturaleza, debe tenerse en cuenta inicialmente la interferencia que podrían producir enlaces cercanos, así como la interferencia del propio sistema, llamada sobre-enlace.


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Figura 7 Fenómeno de Interferencia Microondas

Microondas se denomina a las ondas electromagnéticas en el espectro de frecuencias comprendido entre 1 GHz y 300 GHz. Las microondas tienen longitudes de onda aproximadamente en el rango entre 30 centímetros (frecuencia=1 GHz) a 1 milímetro (300 GHz). El rango de las microondas incluye las bandas de radiofrecuencia de UHF (ultra-high frequency, frecuencia ultra alta) (0.3-3 GHz), SHF (super-high frequency, super alta frecuencia) (3-30 GHz) y EHF (extremely high frequency, extremadamente alta frecuencia) (30-300 GHz). Radio Enlace de Microondas

Moratinos (2007) define un radio enlace de microondas como cualquier interconexión entre un transmisor y un receptor efectuado por ondas electromagnéticas en el rango de las microondas. Si los terminales son fijos, el servicio se le denomina como tal y si algún terminal es móvil, se lo denomina dentro de los servicios de esas características.


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Se puede definir al radio enlace del servicio fijo, como sistemas de comunicaciones entre puntos fijos situados sobre la superficie terrestre, que proporcionan una capacidad de información, con características de calidad y disponibilidad determinadas. Típicamente estos enlaces se explotan entre los 800 MHz y 42 GHz. El radio enlace, establece un concepto de comunicación del tipo dúplex, en donde se deben transmitir dos portadoras moduladas: una para la transmisión y otra para la recepción. Al par de frecuencias asignadas para la transmisión y recepción de las señales, se lo denomina radio canal. Los enlaces se hacen básicamente entre puntos visibles, es decir, puntos altos de la topografía. Cualquiera que sea la magnitud del sistema de microondas, para un correcto funcionamiento es necesario que los recorridos entre enlaces tengan una altura libre adecuada para la propagación en toda época del año, tomando en cuenta las variaciones de las condiciones atmosféricas de la región. Un radio enlace terrestre provee conectividad entre dos sitios (estaciones terrenas) con línea de vista (LVD o Line-of-Sight, LOS) usando equipos de radios con frecuencias de portadora por encima de 1 GHz. La mayor parte de los sistemas de radio por microondas están comprendidos dentro de tres categorías principales: Sistemas de Línea de Vista (LDV), sistemas sobre el horizonte y sistemas satelitales, donde sólo estudiaremos el primer caso.


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Los enlaces de microondas son diseñados para transmitir a distancias de varios miles de kilómetros con anchos de banda de 10 MHz y altos estándares de calidad y confiabilidad, requerimientos esenciales para comunicaciones de largo alcance (nacionales o internacionales). Un sistema LDV (línea de vista) puede extenderse, sobre terrenos favorables sin grandes barreras naturales, hasta los 7000 kms, usando varios enlaces. La distancia cubierta por cada enlace, sin embargo, está limitada a distancias cortas que oscilan entre 50 y 80 km. Los sistemas LDV proveen un amplio rango de aplicaciones, por ejemplo, desde sistemas con un pequeño número de canales telefónicos de corto alcance hasta sistemas con varios cientos de canales telefónicos o varios canales de TV con altos estándares de calidad y confiabilidad, exigidos para formar los circuitos troncales nacionales e internacionales, con alcance de varios miles de kilómetros. Algunas ventajas de los sistemas LVD son: Alta y flexible capacidad de canales (desde unos pocos canales de voz hasta varios canales de TV), Capacidad de expansión, Corto tiempo de instalación, Excelente adaptación a dificultades de terrenos y barreras naturales. Las principales aplicaciones de los sistemas LDV son: a)

Sistemas fijos integrados para telefonía multicanal o televisión, formando parte de redes nacionales e internacionales.

b)

Sistemas fijos no integrados para telefonía o televisión, no


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interconectados a las redes nacionales o internacionales c)

Sistemas móviles, conectados o no a las redes nacionales e internacionales.

Los elementos básicos de un sistema de radio multi-sección usando LVD se muestra en la Figura 8.

Figura 8 Elementos de un Sistema de Radio Donde: f1: Frecuencia de Operación de la Estación Terminal 1. f2: Frecuencia de Operación de la Estación Terminal 2. Este sistema incluye dos estaciones terminales. En la estación terminal (transmisor) se genera una portadora de microondas, que se modula por la señal de telefonía multicanal o televisión, se amplifica a unos pocos vatios y con ella se alimenta una antena direccional para que se radie a la estación terminal (receptor). La señal de microondas en la estación terminal distantes es amplificada, demodulada, y


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de esta manera se recupera la señal banda base. En el sistema de la Figura 8 se utilizan dos frecuencias, f1 y f2, para evitar interferencia proveniente de los transmisores adyacentes, en donde una frecuencia se utiliza para transmitir, y otra frecuencia para recibir. En un sistema de microondas, las especificaciones de ruido son de particular importancia, ya que estas determinan la potencia de transmisión, el tamaño de la antena y otros parámetros del sistema. Además del ruido térmico inherente a los equipos, pueden introducirse ruidos adicionales, entre otros, producto de la intermodulación de señales de diferentes canales. Este ruido es máximo cuando todos los canales están activos, o sea, en las horas pico. Los niveles permitidos de ruido están definidos internacionalmente en termino de circuitos de referencia hipotéticos de 2500 Km. de largo con un número específico de estaciones de modulación y de demodulación. Tipos de Ruido en un Sistema de Microondas Ruido fijo

Este tipo de ruido se aparecía aún si se suprimiera el canal de comunicación colocando al transmisor y al receptor muy cercano. El ruido fijo está compuesto por: a)

Ruido de intermodulación, el cual es producto de las no linealidades en los


transceptores,

módems,

multiplexores,

amplificadores

y

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conmutadores. b)

Ruido plano (ruido térmico blanco), introducido por todos los circuitos. El fabricante suministra valores de potencia de ruido plano.

Ruido Esperado o Desvanecimiento

Si observamos la señal recibida en un enlace de microondas durante un intervalo largo de tiempo, podemos distinguir entre dos condiciones de propagación: a)

La propagación prácticamente sin perturbación llamada transmisión de espacio libre.

b)

La propagación perturbada con desvanecimiento típico. Por otra parte, para que un sistema de radio enlaces transporte diferentes

tipos de información es necesario que se ejecute una técnica donde se pueda canalizar esta información en diferentes formatos tanto analógicos como digitales. La multicanalización es la técnica que se utiliza para transmitir varias fuentes de información, bien sea voz, datos, o vídeo sobre un mismo canal de comunicación. El multicanalizador, frecuentemente llamado mux, es un equipo de comunicación utilizado para este propósito. Existen varias técnicas de multicanalización, las más comúnmente usadas son: FDM (Frequency División Multiplexing: Multicanalización por División de Frecuencias), TDM (Time División Multiplexing: Multicanalización por División de Tiempo), OFDM (Orthogonal Frequency División Multiplexing:


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Multicanalización por División de Frecuencia Ortogonal), en nuestro caso particular describiremos ésta última. Arteaga (2007), define la Multiplexación por División de Frecuencias Ortogonales como un método de modulación digital en el cual cada señal se separa en varios canales de banda angosta a diferentes frecuencias. La tecnología se concibió inicialmente en los años 60 y 70 durante investigaciones para minimizar la interferencia entre canales cercanos uno al otro en frecuencia. En algunos aspectos, el OFDM es similar a la multiplexación por división de frecuencia tradicional (FDM), con la diferencia básica siendo la forma en que las señales se modulan y remodulan. La prioridad se le da a la minimización de interferencia o cruce entre los canales y símbolos en flujo de datos. Se le da menos importancia al perfeccionamiento de los canales individuales. La tecnología se presta generalmente para el envío de señales de televisión digital, y también se considera como una forma de obtener transmisión de datos a alta velocidad en los radio enlaces de microondas. Estructura de un Radio Enlace de Microondas

Un radio enlace esta constituido por varios equipos terminales, todo depende de la capacidad del radio enlace. En nuestro caso estudiaremos solo radio enlaces de mediana y baja capacidad conocidos como PDH.


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Sistema de Microondas Digital PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy)

La Jerarquía Digital Plesiócrona, conocida como PDH, es una tecnología usada en telecomunicaciones tradicionalmente para telefonía que permite enviar varios canales telefónicos sobre un mismo medio (ya sea cable coaxial, radio o microondas) usando técnicas de multiplexación por división de tiempo y equipos digitales de transmisión. También puede enviarse sobre fibra óptica, aunque no está diseñado para ello y suele usarse en este caso SDH (Sinchronous Digital Hierarchy: Jerarquía Digital Síncrona). El término plesiócrono se deriva del griego plesio (cercano) y chronous (tiempo) y se refiere al hecho de que las redes PDH funcionan en un estado donde las diferentes partes de la red están casi, pero no completamente sincronizadas. La tecnología PDH permite la transmisión de flujos de datos que, nominalmente están funcionando a la misma velocidad (bit rate), pero permitiendo una cierta variación alrededor de la velocidad nominal gracias a la forma en la que se forman las tramas. Jerarquías de Multiplexación

PDH se basa en canales de 64 Kbps. En cada nivel de multiplexación se van aumentando el número de canales sobre el medio físico. Es por ello que las tramas de distintos niveles tienen estructuras y unas duraciones diferentes. Además de los canales de voz en cada trama viaja información de control que se añade en cada nivel de multiplexación, por lo que el número de canales transportados en niveles


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superiores es múltiplo del transportado en niveles inferiores, pero no ocurre lo mismo en el régimen binario. Dentro de PDH existen tres jerarquías de multiplexación distintas: la europea, la americana y la japonesa. La europea usa la trama descrita en la norma G.732 de la UIT-T mientras que la americana y la japonesa se basan en la trama descrita en G.733. Al ser tramas diferentes habrá casos en los que para poder unir dos enlaces que usan diferente norma haya que adaptar uno al otro, en nuestro caso siempre se convertirá la trama al usado por la jerarquía europea, por ello solo estudiaremos la jerarquía europea. Jerarquía Europea

En la norma europea cada nivel de multiplexación se denomina E1, E2… que significa estándar europeo. La velocidad básica de transferencia de información, o primer nivel jerárquico, es un flujo de datos de 2,048 Mbps (generalmente conocido de forma abreviada por “2 megas”). Para transmisión de voz, se digitaliza la señal mediante MIC (Modulación por Impulsos Codificados) usando una frecuencia de muestreo de 8 KHz (125 µs) y cada muestra se codifica con 8 bits con lo que se obtiene un régimen binario de 64 Kbps (abreviado como “64K”). Agrupando 30 canales de voz más otros dos canales de 64 Kbps, utilizados para señalización y sincronización, formamos un flujo PDH E1. De forma alternativa es posible también utilizar el flujo completo de 2 megas para usos


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no vocales, tales como la transmisión de datos. Por otra parte, en un radio enlace de esta capacidad es necesario equipos principales tales como antenas (usadas en radio enlaces de microondas), radios (ODU) e (IDU), cable coaxial, cables de alimentación (conductor calibre 12 AWG), sistema de puesta a tierra, todo esto en cada uno de los sitios (transmisor y receptor). Adicionalmente se necesitan elementos para la puesta en servicio del sistema, tales como: racks, escalerillas, brekers, soportes para las antenas, torres, entre otros. A continuación se explica el sistema de radio enlace de microonda a instalar. Sistema Airspan AS3030

El modelo AS3030 de Airspan Networks, es un sistema de microondas de nueva generación, versátil, fácil de instalar y administrar, con capacidad de transportar tráfico TDM (hasta 8 E1) e IP (hasta 48 Mbps). Este sistema opera en la bandas de frecuencia 5.4 Ghz y 5.8 Ghz. Soporta OFDM (Orthogonal Frecuency Division Multiplexing), lo cual le permite tener un área de cobertura de 80 Km (LOS) Y 10 Km (NLOS). El sistema AS3030 presenta un gran número de funcionalidades, entre las que podemos mencionar: a)

Manejo de tráfico TDM (hasta 8 E1) y tráfico IP (hasta 48 Mbs).

b)

Modulación automática.

c)

El modo de operación puede ser tanto Punto a Punto (TDM + IP) como


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Punto a Multipunto (IP), manejando una portadora de 20 Mhz en el aire (72Mbs). d)

Bajo consumo de energía.

e)

Variedad de herramientas de configuración por software (HTTP, TELNET, SNMP).

A continuación en la Figura 9, se muestran los componentes del AS3030:

Figura 9 Sistema AS3030 (IDU, ODU y Antena). A continuación se muestra un Cuadro (Cuadro 2) referencial basado en la relación modulación – velocidad – distancia, a ser alcanzadas con el sistema AS3030: Cuadro 2 Relación Modulación – Velocidad – Distancia del Sistema AS3030 MODULACION DATA RATE RANGO RANGO (Mbps) (km) / LOS (km) / OLOS BPSK 8.6 50 40 QPSK 16 45 34 QAM16 33 32 24 QAM64 49 13 8 Fuente: Manual de Operación del Sistema AS3030 (2005)


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El sistema AS3030 tiene un alto desempeño, posee baja latencia, muy necesario para soportar aplicaciones en tiempo real, como TDM, video, VoIP, entre otros. Algunas de las aplicaciones del AS3030 son: acceso a Internet, transporte de radio bases (CDMA, GSM, UMTS, entre otros), extensiones y backup de fibra óptica, extensiones de líneas E1/T1. En la Figura 10 se muestra la IDU.

Figura 10 IDU (Unidad de Radio Interno) Las antenas del sistema AS3030 son de tipo flat panel direccional, para usar en configuración punto a punto, con un ancho de la base de 9 grados. Tiene un diámetro de 30cm x 30 cm, posee una ganancia de 23 dBi. Tiene polarizacion vertical u horizontal, depende de la elección del diseño. Posee un VSWR de 1.7:1 y un radio de F/B de -32 dB. En la Figura 11 se muestra la ODU y la antena Flat Panel.


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Figura 11 ODU (Unidad de Radio Externo) y Antena Flat Panel A continuación se muestra la forma básica de cómo se hace la conexión de todas las interfaces del radio AS3030 con la antena y con la ODU. Así como también se aprecian las conexiones del puerto Ethernet, los puertos TDM, la conexión del cable de puesta a tierra, y el cable de alimentación. Ver Figura 12.

Figura 12 Conexión del Sistema AS3030 La unidad interna del sistema AS3030 se debe colocar en un Racks (para


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equipos de telecomunicaciones), la cual es el “closet” o estante donde se va a instalar o fijar la IDU, en la parte interna de la caseta de telecomunicaciones. El sistema debe ser alimentado con cables de alimentación (conductor calibre 12 AWG). La conexión a tierra que debe tener el sistema debe realizarse con cable (conductor Nº 6 AWG). El cable de IF que debe utilizar el sistema es un cable RG-8 o RG-11, los cuales presentan pérdidas de 10 dB y 5 dB cada 30 metros, y el conector necesario para los radios es LRC- SNS 6. En el Anexo B (figuras B-1- B-6) se muestran algunas tablas con las especificaciones generales, especificaciones TDM, características físicas del sistema AS3030, entre otros. Aspectos a Estudiar en un Radio Enlace de Microondas

Los aspectos a estudiar durante la realización de este proyecto son: Sistemas de puesta a tierra, barrido de frecuencias (Espectrometría), alineación de antenas, software usado para el análisis de redes y sistemas inalámbricos (Radio Mobile), Google Earth (Software usado para la visualización de perfiles topográficos). Sistemas de Puesta a Tierra

El sistema de puesta a tierra se puede definir como el conjunto de elementos que establecen el esquema básico y los componentes necesarios para proporcionar protección tanto a los usuarios como a las infraestructuras y equipos en los cuartos de telecomunicaciones, lo cual se logra con un sistema correctamente configurado e instalado.


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Para lograr el objetivo del sistema de puesta a tierra se debe utilizar la norma de TIA/EIA 607, la cual dispone el esquema básico y los componentes necesarios para proporcionar protección eléctrica a los usuarios e infraestructura de las telecomunicaciones y la Norma IRAM 2184 en la cual se especifican las consideraciones para la instalación de la línea de pararrayos. Según la norma TIA/EIA 607: Los componentes básicos de aterramientos son: a)

TBB (Telecommunications Bonding Backbone): Es un conductor de cobre usado para conectar la barra principal de tierra de telecomunicaciones (TMBG) con las barras de tierra de los armarios de telecomunicaciones y las salas de equipos (TBG). La función principal de la misma es reducir o igualar diferencias de potenciales entre los equipos de los armarios de telecomunicaciones. Este se debe diseñar de manera de minimizar las distancias.

b)

TGB (Telecommunications Grounding Busbar): Esta es la barra de tierra ubicada en la sala de equipos. Su función es de punto central de conexión de tierra de los equipos de la sala. Debe ser una barra de cobre con dimensiones mínimas establecidas y su longitud puede variar dependiendo de la cantidad de equipos a conectar a dicha barra.

c)

TMBG (Telecommunications Main Grounding): Barra principal de tierra,


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ubicada en las “facilidades de entrada”, es la que se conecta a la tierra de la infraestructura. Actúa como punto central de conexión de los TGB (típicamente hay un solo TMGB). Esta barra debe ser de cobre, con dimensiones mínimas establecidas y cuyo largo puede variar con relación a la cantidad de cables que deban conectarse a ésta. d)

BC (Bondign Conductor): Es el puente de conexión equipotencial utilizado para unir la puesta a tierra del edificio a la barra de puesta a tierra principal de telecomunicaciones.

El elemento principal de puesta a tierra del cuarto de equipos es la barra TMGB, este backbone debe ser utilizado para conectar a tierra todos los cables mallados, equipamientos, rack, gabinetes, bandejas y otros equipos que tengan un potencial asociado y que actúe como conductor. El cuarto de equipo es equipado con una barra TGB. El objetivo de este sistema es proveer un sistema de puesta a tierra equipotencial de forma que las corrientes de falla se disipen convenientemente a tierra, protegiendo así a los usuarios y a los equipos. El TBB debe ser instalado independientemente al sistema eléctrico de la infraestructura y su diseño se debe basar en las normas respectivas (TIA/EIA 607). Todos los rack, partes metálicas, cajas, bandejas, escalerillas, entre otros, que se encuentren en el cuarto de telecomunicaciones deben conectarse a la respectiva barra de tierra TMGB usando como mínimo cable de tierra de 10mm y los conectores


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correspondientes. Todos los cables de puesta a tierra deben identificarse con un aislamiento verde. Los cables sin aislamiento deberán identificarse con una cinta adhesiva verde de cada lado de las terminaciones. Todos los cables y barras de aterramiento deberán identificarse y etiquetarse de acuerdo con el sistema de documentación especificado. En la Figura 13 se muestra un ejemplo de cómo deberían ser las conexiones de puesta a tierra para una sala de equipos de telecomunicaciones.

Figura 13 Ejemplo de un Sistema de Puesta a Tierra para un Cuarto de Telecomunicaciones


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Debe tenerse en cuenta, que un sistema de protección contra descargas eléctricas atmosféricas no puede impedir la formación de rayos. Por lo tanto es necesario instalar en un sistema cualquiera de telecomunicaciones, un sistema de pararrayos, que según la norma IRAM 2184 especifica todo lo referente a la instalación de la línea de pararrayos. Sistema de Protección contra el Rayo (Spcr)

Es un sistema completo que permite proteger una estructura contra los efectos del rayo; consta de un sistema externo y de un sistema interno de protección contra el rayo. Un Spcr podrá estar formado solamente por un sistema externo o por un sistema interno. El sistema externo comprende un dispositivo captor (terminal aéreo), las bajadas y un sistema de puesta a tierra. El sistema interno comprende todos los dispositivos complementarios al anterior con el objeto de reducir los efectos electromagnéticos (voltajes inducidos) de la corriente de rayo dentro del espacio a proteger. Barrido de Frecuencia

La espectrometría o barrido de frecuencia es un estudio donde se monitorean una serie de espacios del espectro radioeléctrico y que tiene como objetivo principal determinar la existencia de posibles interferencias en la banda de frecuencia y/o


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azimut de operación del enlace a instalar, así como la presencia de otros sistemas operando en la misma banda que impliquen la existencia de portadoras ajenas que puedan ocasionar problemas de interferencia en un enlace. Por medio de los resultados obtenidos se puede establecer y/o verificar los canales que están siendo ocupados y las posibles frecuencias a utilizar. Método de Medición

Las mediciones se efectúan empleando antenas directivas, con polaridad simple y con rango de operación que cubra la banda de frecuencia que se desea estudiar barriendo un ángulo en el azimut del enlace. La señal recibida en la antena es amplificada a través de un pre-amplificador de bajo ruido (LNA) y de esta manera se incrementa la sensibilidad del sistema receptor. El objetivo fundamental es conocer las características de cada portadora presente en cuanto a las siguientes variables: nivel isotrópico (dBm), frecuencia (GHz), canal (según la canalización de CONATEL) y polarización (H/V). En la figura 14 se indican los equipos a utilizar para la ejecución de las mediciones en los sitios, así como su interconexión.


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Figura 14 Configuración Utilizada para Realizar un Barrido de Frecuencias 1.

Antena tipo Horn.

2.

Cable coaxial flexible de baja pérdida.

3.

Preamplificador LNA.

4.

Cable RF.

5.

Analizador de espectro.

Ganancia del Sistema

La ganancia del sistema es el valor resultante de la suma algebraica de los valores aportados tanto en ganancia como en atenuación de los equipos que conforman la configuración del sistema de medición usado en el barrido de frecuencia. Esta se calcula de la siguiente manera:


Gs

=

Gp

+

Ga

Pa

−

(Ec.1)

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Donde: Gs: Ganancia del sistema. (dBi) Gp: Ganancia del pre-amplificador en la banda de operación. (dBi) Ga: Ganancia de antena Horn en la banda de operación. (dBi) Pa: Atenuación de accesorios (misceláneos). (dB)

Nivel de Señal Isotrópico

El nivel de señal isotrópico es la diferencia entre los niveles medidos de la señal recibida y la ganancia neta del sistema.

Ev

Eh = Gs + Fh

=

Gs + Fv

(Polarización vertical)

(Ec.2)

(Polarización horizontal)

(Ec.3)

Donde: Ev: Nivel de señal medido isotrópico en Eh: Nivel de señal medido

polarización vertical. (dBm)

isotrópico en polarización horizontal. (dBm)

Gs: Ganancia del sistema. (dBi) Fv: Nivel de señal obtenido en polarización vertical. (dBm)


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Fh: Nivel de señal obtenido en polarización horizontal. (dBm)

Alineación de Antenas de Microondas

La alineación de antenas es sencillamente el hecho de mantener los lóbulos principales de cada una, apuntándose entre si en la misma dirección. La alineación de antenas de un radio enlace de microondas se realiza en azimut y elevación, para lograr una mayor recepción de la señal. Actualmente existen varios métodos bastantes modernos y eficientes para alinear antena, pero el método mas tradicional es utilizando un multitester, y guiándose por lo valores de voltaje en DC que este arroja a medida que se va moviendo la antena en azimut y elevación. Radio Mobile

Radio Mobile es un programa de simulación de propagación de uso libre para predecir la pérdida básica en sistema de radiocomunicaciones: radio enlaces móviles, radiodifusión, entre otros. El programa está basado en el modelo de propagación ITM (Iregular Terain Model: Modelo de Terreno Irregular) de Longley y Rice y es válido para la gama de frecuencias de 20 MHz a 20 GHz. Entre las características y aplicaciones que posee este software se tienen: a)

Es un programa gratuito que permite el análisis y simulación del área de cobertura de un sistema de radio frecuencia (RF) y traza el perfil de las posibles trayectorias.


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b)

Predice

mediante

herramientas

CAD

(Diseño

Herramientas

Computacionales) la cobertura de un sistema de radio. c)

Se usan herramientas y mapas digitales (elevaciones) y sistemas GIS. (Sistema de Información Geográfica)

d)

Puede trabajar en múltiples sistemas operativos entre los que están: Windows 95, 98, ME, NT 2000 y XP.

e)

Usa mapas con elevaciones de terreno en forma digital que se descargan gratuitamente de Internet desde diversas fuentes como el Shuttle Radar Mapping Mission (STRM) de la NASA, con la que se calcula el área de cobertura, indicando así los niveles de potencia recibida en enlaces de radio, determina los puntos de reflexión de un enlace, y calcula el nivel de potencia (link budget).

f)

El radio Mobile automáticamente construye el perfil de un enlace de radio entre dos puntos conocidos de forma digital, emplea una extensa base de datos de elevaciones para determinar la existencia de LOS (Line Of Sing: línea de vista) entre dos puntos.

g)

Ejecuta los cálculos que permite automatizar cualquier enlace en cualquier banda de frecuencia, desde HF hasta SHF, y permite observar el efecto de cambiar la ganancia de las antenas, alturas de las mismas,


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atenuación de los cables, entre otros. h)

Una vez trazado el perfil, calcula el despeje del 60% de la primera zona de Fresnel que permite una buena comunicación. Calcula el Path Loss (Pérdida en el Espacio Libre).

i) j)

Puede crear redes de diferentes topologías: Redes (Master/Slave) Maestro/Esclavo, (PTP) Point to Point: Punto a Punto, y (PMP) Point to Multipoint: Punto a Multipunto.

k)

Calcula el área de cobertura de una radio base (Sólo para sistemas PMP punto- multipunto).

Pasos para la Creación de una Red

En primer lugar, se crea el mapa en el cuadro de diálogo Map Properties en el menú Files, dentro es necesario indicar en Elevation data source el formato de datos y la dirección de Internet o el subdirectorio donde localizar los mapas. Aquí también se selecciona el tamaño y la resolución. El centro del mapa se puede indicar mediante las coordenadas o seleccionando una ciudad. (Ver Anexo D, figuras D-1 y D-2). Para situar los componentes de la red se utiliza el cuadro de diálogo Unit Properties

del menú File. Se puede indicar la posición de distintas maneras:

introduciendo la latitud y longitud manualmente (en la opción Enter LAT LON or


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QRA)

o mediante la posición del cursor (en la opción Place unit at cursor position).

(Ver Anexo D, figuras D-3 y D-5). Luego se configura los parámetros y la topología de la red en el cuadro de diálogo Network Properties del menú File allí mismo se configura el o los sistemas que conforman la red. (Ver Anexo D, figura D-4). Con la opción Show networks del menú View, se muestran los enlaces entre las estaciones en rojo (si no hay transmisión) o en verde (si hay transmisión). (Ver Anexo D, figura D-6). Para el análisis de la comunicación entre dos estaciones determinadas se usa la opción Radio Link del menú Tools, allí se puede observar datos como las pérdidas del camino, campo eléctrico, niveles de señal, umbrales de recepción, entre otros. (Ver Anexo D, figura D-7). Google Earth

Es un programa que se instala en nuestro ordenador y se comunica con una potente base de datos residente en un servidor compartido con Google Maps. Mediante la tecnología stream el programa se conecta al servidor y despliega los contenidos solicitados en el ordenador. El programa Google Earth está disponible en varias versiones:


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a)

Según el nivel de prestaciones: estas se dividen en dos versiones de pago y una versión gratuita.

b)

Según el sistema operativo: Google provee versiones para Windows (XP y 2000) y, la novedad de 2006, es la versión para sistema operativo Mac OS. El 12 de junio de 2006, Google lanzó la primera versión (Beta 4) de Google Earth para Linux.

Características

Google Earth permite introducir el nombre de un hotel, colegio o calle y obtener la dirección exacta, un plano o vista del lugar. También se puede visualizar imágenes vía satélite del planeta. También ofrece características 3D como dar volumen a valles y montañas, y en algunas ciudades incluso se han modelado los edificios. La forma de moverse en la pantalla es fácil e intuitiva, con cuadros de mando sencillo y manejable. Además, es posible compartir con otros usuarios enlaces, medir distancias geográficas, ver la altura de las montañas, ver fallas o volcanes y cambiar la vista tanto en horizontal como en vertical. Google Earth también dispone de conexión con GPS (Sistema de Posicionamiento Global), alimentación de datos desde fichero y base de datos en sus versiones de pago.


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Conceptos de Diseño de un Radio Enlace de Microondas

Moratinos (2007), Establece que el diseño de un radio enlace de microondas involucra cinco pasos básicos: 1.

Elección del sitio de instalación.

2.

Levantamiento del perfil del terreno.

3.

Cálculos del radio enlace, estudio de la trayectoria del mismo y los efectos a los que se encuentra expuesto.

4.

Instalación del Radio Enlace de Microondas

5.

Prueba de errores de transmisión, para una posterior puesta en servicio con tráfico real.

Para iniciar el diseño de un radio enlace es necesario contar con algunos datos tales como: número de canales, ancho de banda, frecuencia de operación, potencia del transmisor, desviación eficaz de frecuencia en cualquier canal telefónico para una señal de 1 mW y 800 Hz en un punto de nivel relativo cero (Recomendación 401-1 CCIR), umbral del receptor, factor de ruido del receptor (considerando ruido térmico y ruido de intermodulación), margen de CAG (control automático de ganancia) del receptor, diagramas de radiación de las antenas, pérdidas en el sistema (guía de ondas, filtros, entre otros).


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La figura 15 muestra el diagrama de bloques del enlace de microondas indicando las principales variables que se involucran en el sistema de comunicación.

Figura 15 Diagrama de Bloques del Enlace de Microondas Donde las ganancias son: Gt: es la ganancia de la antena transmisora (Tx). [dB] Gr: es la ganancia de la antena receptora (Rx). [dB] Y las pérdidas son: Lp: son las pérdidas en la trayectoria del espacio libre. [dB]. Lf: son las pérdidas en la línea de transmisión (Tx y Rx). [dB] Lb: son las pérdidas por diversidad. [dB] Fm: es el margen de desvanecimiento. [dB]


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Alluvia: es la atenuación por lluvia. [dB] Aveg: es la atenuación por vegetación. [dB] Para ser un poco más específicos en los pasos a seguir para el diseño de un radio enlace, sería según el siguiente procedimiento: 1)

2)

Determinar la ubicación de las antenas, y esto incluye:

a)

Inspección del lugar (vegetación, líneas de alta tensión).

b)

Inspección de accesibilidad.

c)

Inspección de servicios.

d)

Solicitud de permisos.

Para determinar la factibilidad de instalar el enlace en la localidad y la frecuencia deseada, debe realizase previamente un estudio de interferencia (espectrometría), basándose en información sobre las características de enlaces cercanos, diagrama de las antenas, capacidad (ancho de banda), potencia, área de cobertura, entre otros.

3)

Estimación inicial del número de vanos y sus longitudes: Se realiza en base a los requerimientos del sistema.

4)

Lectura de perfiles topográficos.


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5)

Cálculo de la zona de Fresnel: La zona de Fresnel es una zona de despeje adicional que hay que tener en consideración además de haber una visibilidad directa entre dos antenas. La obstrucción máxima permisible para considerar que no hay obstrucción es el 60% de la primera zona de Fresnel.

Figura 16 Zonas de Fresnel en un Radio Enlace Para establecer las zonas de Fresnel, primero debemos determinar la línea de vista de RF, que en términos simples es una línea recta entre la antena transmisora y la receptora. Ahora la zona que rodea la línea de vista de RF es la zona de Fresnel. El radio de la sección transversal de la primera zona de Fresnel tiene su máximo en el centro del enlace. En este punto, el radio (r) se puede calcular como sigue:


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r = 17 ,31 ×

d 1 × d 2 f × D

(Ec.4)

Donde: r: radio de Fresnel (mt) d 1 y d 2: distancias en kilómetros. (Km) f : frecuencia transmitida en megahercios. (MHz) D: distancia total en kilómetros. (Km)

6)

Altura de las antenas: A distancias mayores de 10 Km. se debe tomar en cuenta el radio de curvatura de la tierra para garantizar que haya línea de vista entre antenas Tx y Rx.

Figura 17 Altura de las Antenas para Liberar el Radio de Curvatura de la Tierra


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El radio horizonte de línea de vista para una sola antena es: d =

(Ec.5)

2h

Donde: d : es la distancia a radio horizonte.(Km) h: es la altura de la antena sobre el nivel del mar.(mt)

Para una antena Tx y Rx, la distancia entre las dos antenas se expresa como: d = d 1

+

(Ec.6)

d r

Y en función de ht y hr se expresa como:

d

=

2ht

+

2hr

(Ec.7)

Donde: d : es la distancia entre antenas.(Km) h ,t hr : son las alturas de las antenas Tx

y Rx.(mt)

Se puede establecer una altura inicial de las antenas de 15 mt. Este valor puede aumentar de acuerdo al cumplimiento o no de los requerimientos de diseño, pero no es recomendable que se coloquen antenas en torres con alturas menores, para evitar las posibles obstrucciones de edificios o


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vegetación cercana a las estaciones. 7)

Cálculo de despeje: Mavares (2007), define el despeje como la distancia entre la línea de vista (trayecto directo entre transmisor y receptor) y el perfil del terreno a lo largo de un vano que permita la recepción del 60% de la primera zona de Fresnel. Sin embargo, para garantizar que tengamos libre este porcentaje de la primera zona de Fresnel es necesario tomar en cuenta las variaciones atmosféricas, que consideramos al estimar el factor de corrección de radio de la tierra (k ), y que modifican la distancia entre el perfil del terreno y el haz que va del transmisor al receptor.

Figura 18 El Despeje y su Variación con Respecto a K. Para vanos sobre la tierra, tenemos que el k mínimo esperado (condición más desfavorable) es de ¾, por lo tanto, el despeje resultante es:

c (metros )


=

19

λ d 1 d 2

d

+

d 1 d 2 39

(Ec.8)

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8)

Cálculo de la ubicación del punto de reflexión: La deducción del cálculo del punto de reflexión es un procedimiento largo que conduce a una ecuación entrelazada de tercer orden. Para el diseño de radio enlaces, generalmente se usa un método práctico para el cálculo de la ubicación del punto de reflexión.

Figura 19 Punto de Reflexión Se calculan los siguientes parámetros:

q =

−

h2

h1

+

h2

(Ec.9)

h1 + h2

=

Q

h1

25.6k

d 2

(Ec.10)

Donde: Q: Variable para obtener el valor de A1 y A2.


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q: Variable para obtener el valor de A1 y A2. h1: es la altura de la antena

1 respecto al punto de reflexión

h2: es la altura de la antena 2 respecto al punto de reflexión. k : es el factor de corrección del

radio de la tierra.

Con estos dos parámetros se busca en la siguiente gráfica los valores de A1 y A2, obteniéndose d 1 y d 2 mediante las siguientes ecuaciones:

Figura 20 Gráfica para Ubicar los Valores de A1 y A2


d 1

=

A1

d

(mt)

(Ec.11)

2

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d 2

=

A1

(mt)

d 2

(Ec.12)

Para calcular q y Q, se necesita saber cuales son las alturas de las antenas relativas al punto de reflexión, por lo que es necesario conocer la ubicación de este, que es lo que queremos conseguir. Por lo tanto este problema debe solucionarse en forma iterativa, suponiendo conocido el punto de reflexión para obtener h1 y h2, calculando luego d 1 y d 2. Finalmente, se comparan los valores supuestos de d 1 y d 2 con los valores calculados, concluyendo cuando la diferencia sea menor a un determinado valor. 9)

Cálculo de rugosidad: Una variable a considerar en el diseño de radio enlaces es la rugosidad, que definimos como la desviación estándar de las alturas del perfil sobre el nivel del mar, tomando muestras cada cierta distancia y excluyendo los extremos. La expresión matemática es:

Ri =

1

∑i 1 ( xi n −1 n −1 =

−x

)

2

(Ec.13)

Donde: Xi: la altura del punto i. (mt) Ri: rugosidad. (mt)


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X : valor

promedio de todos los puntos del vano excluyendo los extremos

(metros), y esta definido por: x =

1

n −1

(Ec.14)

∑i 1 xi n −1 =

Un vano que tenga alta rugosidad presentará condiciones de propagación favorables, pues los terrenos irregulares atenúan o eliminan la onda reflejada en tierra. 10) Cálculo de potencia recibida y transmitida: La potencia a la entrada del

receptor sin obstrucciones y suponiendo que no existe desvanecimiento, expresada en dBm, viene dada por: P r (dB )

=

P T

+

GT

+

G R

L P

−

L F

−

−

Lb

(Ec.15)

Donde: Gt : ganancia de la antena transmisora. (dB) Gt : ganancia de la antena receptora. (dB) Lp: pérdidas de trayectoria de espacio

libre. (dB)

Lf : pérdidas del alimentador de guías de ondas entre la red de distribución

y su antena respectiva. (dB) Lb:


pérdidas totales de acoplamiento en los circuladores, filtros y red de

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distribución entre la salida de un transmisor o la entrada de un receptor y su alimentador de guías de ondas respectivo. (dB) Pt : potencia salida. (dB)

La potencia a la salida del transmisor, expresada en dBm, viene dada por: P T

=

GS

+

C min

(Ec.16)

Donde: Gs: ganancia

del sistema. (dB)

C min: umbral del receptor.

(dBm)

Las pérdidas en las guías de ondas pueden tomarse en general como de 0.5 dB/mt, si no se tienen especificaciones exactas del fabricante. Las pérdidas por filtros también deben ser especificadas por el fabricante, siendo Lb la suma de las pérdidas en cada filtro, circulador y distribuidor. Sin embargo, de no contar con las especificaciones, se puede estimar que no deben ser mayores a 2.4 dB. Las pérdidas de trayectoria de espacio libre se definen como las pérdidas sufridas por una onda electromagnética conforme se propaga en una línea recta a través del vacío sin ninguna absorción o reflexión de energía de los objetos cercanos. La expresión para la pérdida de trayectoria de espacio libre ( Lp) es:


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L P

=

20 log

4 fDπ c

(Ec.17)

Donde: Lp: pérdida de trayectoria de espacio

libre. (dB)

D: distancia. (mt) f : frecuencia. (Hz) c: velocidad de la luz en el espacio libre (3 x 10 8 mt/s).

11) Cálculo del PIRE (Potencia Isotrópica Radiada Efectiva): PIRE ( dBm )

=

P T GT

(Ec.18)

Donde: P T: Potencia del transmisor. (dB) Gt : Ganancia del transmisor. (dB)

12) Cálculo de las pérdidas por lluvia: Para frecuencias mayores a 10 GHz,

existen otros factores que afectan la propagación de las señales de microondas, como la absorción por Gases y Vapor de Agua [Freeman, 1987], la atenuación por Lluvia [Pratt, 1986] y la atenuación por Vegetación [Seville, 1995] y [Al-Nuaimi, 1998], entre otras. Considerando una tasa de distribución de lluvia R, se puede calcular la


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atenuación específica como [Pratt, 1986]. Alluvis

=

aR b

(Ec.19)

Donde: Alluvia : R: es

a=

es la atenuación por lluvias. (dB/Km)

la tasa de lluvia de la región. (mm/h)

4,21 x 10-5 ƒ 2,42 2.9 GHz ≤ ƒ ≤ 54 GHz 4,09 x 10-2 ƒ 0,699 54 GHz ≤ ƒ ≤ 180 GHz

b=

1,41 ƒ -0,0799 8,5 GHz ≤ ƒ ≤ 25 GHz 2,63 ƒ -0,272 25 GHz ≤ ƒ ≤ 164 GHz

Para enlaces terrestres con trayectorias mayores a 6 Km, la atenuación debido a la distancia entre antenas es menor de lo que muestra esta cifra cuando la lluvia afecta solo una parte de la trayectoria del enlace. Por lo tanto es necesario aplicar un factor de reducción para la distancia efectiva del enlace, el cual está dado por [Freeman, 2007] como: r =


90 90 + 4d

(Ec.20)

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Donde: r : al factor de reducción.

(Adimensional)

d : a la distancia real entre las antenas TX y Rx.

(Km)

Por lo tanto la ecuación más exacta para el cálculo de la atenuación por lluvia es:

lluvis

A

( dB )

=

b

(Ec.21)

aR dr

13) Cálculo del umbral del receptor: La sensibilidad del receptor es la

potencia mínima de portadora de banda ancha (C min) a la entrada de un receptor que produzca una salida útil de banda base, esta se puede calcular con la siguiente ecuación: C min ( dB )

=

C + N dBm N

NF

+

(Ec.22)

Donde: C min : Sensibilidad del Receptor. (dB) C N

: es la relación señal a ruido del receptor. (dB)

N dBm: es la potencia de ruido del receptor NF : es la figura de ruido del receptor


(dBm)

(dB)

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14) Determinación del margen de desvanecimiento: Es un factor incluido en

la ecuación de ganancia del sistema que considera las características no ideales y menos predecibles de la propagación de ondas de radio [Barnett – Vignant, 1969], tal como la propagación de múltiples trayectorias, sensibilidad a superficie rocosa, condiciones climatológicas, objetivos de confiabilidad y es válido para una distancia máxima de 400 Km. El M se calcula como: M = 30 log D +10 log( 6 ABf ) −10 log( 1 − r ) − 70

(Ec.29)

Donde: M : margen de desvanecimiento. (dB) D:

es la distancia entre las antenas Tx y Rx (Km)

f : es

la frecuencia del enlace de microondas (GHz)

r : es el objetivo de confiabilidad del enlace. A: es el factor de rugosidad de la trayectoria:

4 sobre agua o terreno muy parejo A=

B:


1 sobre terreno normal 0,25 sobre terreno montañoso

es el factor para convertir la probabilidad del peor de los meses en

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probabilidad anual: 1 para clima muy lluvioso y con mucha neblina B=

0,25 para clima normal 0,125 para áreas muy secas o montañosas

15) Cálculo de la potencia de ruido en el receptor:

Se define como: N ( watts )

=

KTB

(Ec.30)

Donde: N : es la potencia

de ruido (Watts).

K : es la constante de Boltzman B:

(1.38x10-23 J/°K).

es el ancho de banda de ruido (Hz).

De no cumplirse con los requerimientos de diseño (ya sea que no se cumpla con la calidad deseada del enlace o con las especificaciones del ITU-R, ITU-T), se pueden intentar varias soluciones, dentro de las que están: a)

Incluir un sistema de diversidad

b)

Elevar la altura de las antenas

c)

Aumentar la potencia de transmisión


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d)

Colocar repetidores pasivos adicionales

e)

Colocar repetidores activos adicionales

f)

Sustituir el equipo receptor

g)

Colocar antenas de mayor ganancia

h)

Cambiar ubicaciones de las estaciones repetidores y/o terminales.

La solución a adoptar, generalmente depende de criterios particulares, económicos y/o de condiciones geográficas. Sin embargo, lo más común es incluir un sistema de diversidad y/o aumentar la altura de las antenas, pero si aún no se han adquiridos los equipos, pueden cambiarse las características de los equipos considerados en el diseño. Generalmente se toma como última opción el cambio de ubicación de los puntos de repetición y/o estaciones terminales. En todo caso, el diseño de radio enlaces, como todo diseño, es un proceso iterativo, y por lo tanto, al variar las condiciones de los problemas buscando cumplir con los requerimientos de diseño, se debe retomar el procedimiento en el punto en que se realizó el cambio. Calidad del Radio Enlace de Microondas

La calidad del radio enlace está dada por la relación señal a ruido en presencia de desvanecimiento y tomando en cuenta el ruido que se genera en los equipos para todo el radio enlace; debemos entonces calcular el ruido total plano y el ruido de intermodulación, para luego


compararlos

con

parámetros internacionales

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establecidos, que definirán cual es la calidad del radio enlace. Confiabilidad del Radio Enlace de Microondas

La confiabilidad de un radio enlace se determina por el porcentaje de tiempo para el que la relación señal a ruido especificada se mantiene. El valor promedio de porcentaje de tiempo de desvanecimiento durante un mes es 0.0223 %, por lo que la relación señal a ruido se mantendrá por lo menos durante el 100 − 0.0223 = 99.9777%, del tiempo, valor que corresponde a la confiabilidad del radio enlace.


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Definición de Términos Básicos Analizador de Espectro: Es un instrumento electrónico que permite visualizar en una pantalla las componentes espectrales de las señales presentes en la entrada, pudiendo ser esta cualquier tipo de ondas eléctricas, acústicas u ópticas. Ancho de Banda: Margen de frecuencias capaz de transmitirse por una red de telecomunicaciones. Antena Horn: Llamadas también bocinas son antenas que se usan de forma generalizada a frecuencias de microondas. Básicamente, estas son una transición entre una guía de onda y el espacio libre. Comúnmente usadas como alimentador de las antenas parabólicas. Atenuación: En telecomunicaciones, se denomina atenuación de una señal, sea esta acústica, eléctrica u óptica a la pérdida de potencia sufrida por la misma al transitar por cualquier medio de transmisión. Azimut: Se define como el ángulo de apuntamiento horizontal de una antena. Se toma de referencia el Norte como cero grados, y si continuamos girando en el sentido de las agujas del reloj, hacia el Este, llegaremos a los 90° de Azimut, hacia el sur tendremos 180° de Azimut, hacia el Oeste los 270° y por último llegaremos al punto inicial donde los 360° coinciden con los 0° del Norte. Backbone: Columna Vertebral: Línea o serie de conexiones de alta velocidad


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que forman una ruta dentro de una red. Bit Error Rate: Tasa de Error de Bit (BER): Es una de las mediciones más frecuentes en sistemas de transmisión digital, y se define como la relación entre el número de bits errados al ser recibidos por el receptor y el bits de números totales transmitidos en un determinado intervalo de tiempo durante una comunicación. Bit: Unidad mínima de información, dentro de una señalización digital (0 y 1). Byte: Conjunto de bits definidos como la unidad. Normalmente un byte es equivalente a ocho bits. Campo Electromagnético: Es la región del espacio en que se manifiestan las fuerzas eléctricas y magnéticas de una señal; en particular, dícese del campo asociado a una radiación electromagnética, que se manifiesta como dos campos, uno eléctrico y otro magnético que avanzan en dirección de la propagación, manteniéndose perpendiculares entre sí. Decibel Isotrópico (dBi): Corresponde a la ganancia de una antena ideal (teórica) que realmente irradia la potencia recibida de un equipo, al cual está conectado y transmite al mismo equipo las señales recibidas desde el espacio, sin considerar pérdidas o ganancias externas o adicionales de potencias. dBm:

Es

una

unidad

de

medida

utilizada,

principalmente

en

telecomunicaciones, para expresar la potencia absoluta mediante una expresión


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logarítmica. El dBm se define como el nivel de potencia en decibelios en relación a un nivel de referencia de 1 mW. Demodulación: Proceso para transformar la información, previamente modulada, a su forma original. La demodulación se lleva a cabo en un receptor, en el circuito llamado demodulador. Enlace Punto a Punto: Se entiende la comunicación bidireccional establecida entre dos transceptores ubicados en dos puntos fijos mediante la emisión de radiofrecuencia de microondas. Espectro Electromagnético: Gama de frecuencias radioeléctricas de las ondas hertzianas que sirven de medio de transmisión en la radiocomunicación celular, la radio búsqueda, las comunicaciones por satélite, la radiodifusión y otros servicios. Ethernet: Describe el nivel físico y el subnivel MAC (Control de Acceso al Medio) de una familia de redes de área local que usan un medio de transmisión de difusión (con topología de bus en su origen) al que acceden las estaciones según un protocolo de acceso aleatorio de tipo CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection: Acceso Multiple con Detección de Portadora y Detección de Colisión) Frequency División Multiplexing: Multicanalizacion por División de Frecuencia (FDM): Es un tipo de multiplexación utilizada generalmente en sistemas


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de transmisión analógicos. La forma de funcionamiento es la siguiente: se convierte cada fuente de varias que originalmente ocupaban el mismo espectro de frecuencias, a una banda distinta de frecuencias, y se transmite en forma simultánea por un solo medio de transmisión. Frecuencia: Número de períodos por unidad de tiempo; si la unidad de tiempo es un segundo, la frecuencia se mide en Hertz. Global Positional System: Sistema de Posicionamiento Global (GPS): Es un sistema vía satélite, por el que, según unas coordenadas básicas de altitud y longitud se establece la posición exacta de un punto en el globo terráqueo. Indoor Unit: Unidad de Radio Interna (IDU): Contiene las funciones de banda base y frecuencia intermedia (IF). Internet Protocol: Protocolo de Internet (IP): Es el protocolo central y unificador en la suite de TCP/IP. Provee el mecanismo básico de envío de paquetes de información enviados entre todos los sistemas en Internet a pesar de que si los sistemas se encuentran en la misma habitación o en sitios opuestos en el mundo. Los aparatos de redes utilizan una única dirección IP para distinguirse entre ellos. Low Noise Amplifier: Amplificador de Bajo Ruido (LNA): Intensificador de señales de bajo ruido utilizado para amplificar señales débiles. Longitud de Onda: Se puede definir longitud de onda como la mínima


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distancia entre dos puntos de onda que están en fase. También se puede entender como la distancia entre dos puntos máximos o mínimos consecutivos. Su símbolo es “λ”. Modulación: Proceso para transformar la información de su forma original a una forma adecuada para su transmisión. Outdoor Unit: Unidad de Radio Externa (ODU): Es la unidad que dispone las funciones de radiofrecuencia y de la antena. Potencia Isotrópica Radiada Efectivamente (PIRE): Producto de la potencia suministrada a la antena por su ganancia en relación con una antena isotrópica (ideal, radiando en todas las direcciones) en una dirección dada. Propagación en Espacio Libre: Propagación de una onda electromagnética en un medio dieléctrico ideal homogéneo que puede considerarse infinito en todas las direcciones. Radio Propagación: Conjunto de fenómenos físicos que permiten intercambiar información entre el transmisor y el receptor a nivel de ondas electromagnéticas de radio. Receptor: Circuito o dispositivo que sirve para recibir las señales eléctricas, telegráficas, telefónicas o radiadas.


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Ruido: Son las perturbaciones indeseadas que tienen a oscurecer el contenido de información en una señal. Time División Multiplexing: Multicanalización por División de Tiempo (TDM): Es la técnica donde, el ancho de banda total del medio de transmisión es asignado a cada canal durante una fracción del tiempo total (intervalo de tiempo). Transmisor: Circuito o dispositivo que sirve para transmitir las señales eléctricas, telegráficas, telefónicas o radiadas. Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT): Es el organismo especializado de las Naciones Unidas encargado de regular las telecomunicaciones, a nivel internacional, entre las distintas Administraciones y Empresas Operadoras.


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CAPÍTULO III MARCO METODOLÓGICO Naturaleza de la Investigación El presente trabajo esta fundamentado y responde a la modalidad de proyecto factible, y en los lineamientos de automatización de procesos en tiempo real, el cual utiliza estrategias de desarrollo enfocadas a la elaboración de una proposición apoyada en un modelo operativo viable para solucionar un problema específico. Un proyecto factible de acuerdo al Manual de Normas para la Presentación de Trabajo de Grado de la Universidad Fermín Toro (2000) “es una propuesta basada en la factibilidad para la resolución de un problema dado. Puede apoyarse tanto en la investigación de campo como documental o un diseño, que incluye ambas modalidades”. Para cumplir con los objetivos establecidos en el proyecto, obtener la información necesaria para el estudio del diseño y alternativas disponibles para poder recopilar la información teórica y técnica usada para el diseño del radio enlace de microondas, se realizará una serie de consultas tomando como fundamento teórico la investigación documental, sustentada en el uso de libros, contenido de programas de las materias, manuales técnicos, guías, revistas, trabajos de grado y sitios de Internet, todo ésto partiendo de la opinión del mencionado normativo de la Universidad Fermín Toro (2000), el cual considera que el propósito de este tipo de investigación


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es “ampliar y profundizar el conocimiento de su naturaleza, con apoyo, principalmente, de trabajos previos, información y datos divulgados por medios impresos, audiovisuales o electrónicos”. Según la misma normativa para la presentación de trabajo de grado de la Universidad Fermín Toro (2000), la investigación de campo “emplea datos de fuentes primarias, ya que es el investigador quien los recaba directamente, sin embargo, utiliza datos de fuente secundaria en ciertas ocasiones y situaciones”. Fases de la Investigación El modelo de estudio Proyecto Factible se desarrolla en tres fases que cubren la elaboración del trabajo, estas son: Fase I: Diagnóstico, Fase II: Factibilidad, Fase III: Diseño. Fase I: Diagnóstico

Esta fase permite determinar la necesidad de diseñar un radio enlace de microondas para capacitar y entrenar estudiantes de telecomunicaciones. Actualmente la Universidad Fermín Toro, no cuenta con un sistema de entrenamiento con equipos reales de telecomunicaciones, al igual que ninguna otra institución educativa o empresa de la región Larense. La investigación o diagnóstico se basa en la búsqueda de información en forma directa, específicamente en la Universidad Fermín Toro, donde se recopilará


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información referente a las bases teóricas, y usos de radio enlaces de microondas, así como también normas y procedimientos para la instalación de los equipos empleados en un radio enlace, y sobre todos los aspectos de aplicación pedagógica, esto se logrará realizando algunas entrevistas de tipo informal a profesores y técnicos expertos en el área, siendo éstas últimas una herramienta de levantamiento de información que consiste en realizar de manera directa algunas preguntas al entrevistado. Además se realizara una encuesta en la cual se tomara como población a los alumnos del

8vo, 9no y 10mo semestre de la carrera de Ingeniería de

Telecomunicaciones, con el fin de determinar el grado de conocimiento e interés sobre radio enlaces de microondas. En este sentido se elaborará un instrumento cuyos ítems hacen referencia al nivel de valoración por parte de los alumnos sobre las estrategias de enseñanzaaprendizaje práctica en el área y el entrenamiento con equipos reales usados en las telecomunicaciones. Durante el desarrollo de éste proyecto se ha tomado en cuenta conocimientos básicos sobre radio enlaces. Fase II: Factibilidad

El estudio de factibilidad comprende la especificación y verificación de la importancia y viabilidad del proyecto, tomando en cuenta para ello la factibilidad técnica, operativa y económica.


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Factibilidad Operativa

El sistema se considera operativamente factible porque su uso esta garantizado, al igual que su operación. Es importante resaltar que los estudiantes están en su totalidad, interesados en el uso de estas tecnológicas, hecho que facilitará el proceso. El diseño posee un manual para explicar de manera descriptiva y detallada cada uno de los pasos a seguir para el diseño y estudio de un radio enlace de microondas, así como también un conjunto de prácticas para ser utilizadas en los entrenamientos por parte de la empresa Cooperativa Bolivariana Educatel. En caso de ser necesario se ofrecerán cursos de adiestramiento a los instructores o profesores asignados para entrenar y capacitar a los estudiantes de telecomunicaciones. El proyecto también se considera de gran factibilidad operativa a nivel del uso de la frecuencia a usar para trasmitir y recibir debido a que se va a usar la banda de frecuencia libre, específicamente la banda de 5,8 Gigahertz. Factibilidad Técnica

Con el estudio de factibilidad técnica se persigue verificar si el proyecto es totalmente factible para el diseño y estudio de fallas presentadas en un radio enlace real.


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Con relación a los equipos empleados en el diseño del radio enlace, se utilizaran equipos existentes en el mercado y de fácil adquisición, esto con la finalidad de que en caso de ser necesario el reemplazo de cualquier equipo será fácil la ubicación del mismo, además para el diseño se aplican conocimientos y fundamentos de ingeniería de telecomunicaciones. El proyecto se considera técnicamente factible, ya que los elementos necesarios para llevar acabo su desarrollo (equipos empleados en el radio enlace tales como antenas, radios, cable coaxial, conectores, sistemas de aterramiento, programas para el cálculo de radio enlaces de microondas, entre otros) pueden adquirirse dentro del mercado nacional. En tal sentido, el mantenimiento del sistema se podrá hacer de una manera rápida y efectiva, por cualquier persona que posea los conocimientos en el área. También se considera factible técnicamente, debido a que el lugar de ubicación del radio enlace a instalar, están ubicados estratégicamente en zonas de fácil acceso, y cuentan con seguridad para los equipos. Factibilidad Económica

La elaboración de este proyecto se considera económicamente factible, ya que los componentes necesarios para el diseño del proyecto (equipos de comunicaciones tales como antenas, radios, cable coaxial, conectores, sistemas de aterramientos, entre otros) son accesibles y la empresa Cooperativa Educatel tiene la disponibilidad para


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proporcionar los equipos necesarios para la implementación del radio enlace. Además, se cuenta con los recursos técnicos y humanos requeridos para el desarrollo de esta propuesta por lo que se puede afirmar que el proyecto es factible desde el punto de vista económico. Para el análisis de costo de producción se toma en cuenta la cantidad de horas invertidas en el diseño del proyecto, en el desarrollo a nivel de cálculos y utilización del programa Radio Mobile. Fase III: Diseño

Esta fase es de gran importancia y requiere de tiempo para el diseño de cada una de las etapas que conforman el sistema, para así obtener el diseño esquemático factible. Los pasos a seguir para desarrollar el diseño son: 1.

Determinación del lugar de los puntos del Radio Enlace de Microondas. En esta parte se hará un estudio de factibilidad operativa, y económica para la elección de los dos puntos de comunicación del radio enlace, tomando en cuenta la seguridad del lugar y la accesibilidad al mismo. Los puntos posibles de ubicación del radio enlace son: la sede principal de la empresa Cooperativa Bolivariana Educatel, y algún otro lugar de ubicación cercano a dicho punto. Esta evaluación se basa en un estudio topográfico para levantar


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información específica de la zona (elevaciones, vegetación, entre otros), con esto puede identificarse una amplia gama de información sobre la superficie del terreno y seleccionar el punto estratégicos para la instalación de los equipos. 2.

Cálculo del Radio Enlace de Microondas. Una vez ubicado el lugar se procederá al inicio de los cálculos para el diseño del radio enlace, tales como el estudio del perfil topográfico, pérdidas del enlace, y todos los factores que influyen en el diseño de un radio enlace de microondas. Estos factores a calcular son los siguientes: a)

Cálculo de la longitud de cada trayecto.

b)

Pérdidas por el espacio libre.

c)

Mapas de perfiles topográficos.

d)

Cálculo de la altura de antenas.

e)

Cálculo del margen de desvanecimiento.

f)

Cálculo del punto de reflexión.

g)

Cálculo del despeje.

h)

Cálculo de la zona de Fresnel.


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i)

j)

Cálculo de la potencia recibida en el espacio libre. Cálculo de atenuación.

k)

Cálculo de la relación señal-ruido.

l)

Cálculo de la Rugosidad.

m)

Cálculo del PIRE (Potencia Isotrópica Radiada Efectiva).

Los cálculos se realizaran a través de software y método tradicional con el fin de comparar los resultados obtenidos. 3.

Ingeniería de Detalles: Es el diseño detallado de cada estación, de manera de que se pueda construir los elementos constitutivos en forma lógica cumpliendo los requerimientos técnicos de la instalación. La ingeniería de detalle, se debe realizar conforme a recomendaciones normas adecuadas, así como también y criterios de seguridad. La metodología a aplicar en este punto consiste en un trabajo de campo donde se tomarán muestras necesarias para el diseño e implementación de la estación.

4.

Diseño y elaboración de las diferentes prácticas para ser usadas en el entrenamiento y capacitación de los estudiantes, donde se estudien diferentes parámetros presentados en los radio enlaces de microondas


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reales. El diseño de dichas prácticas depende de las condiciones del radio enlace a diseñar, de los equipos a utilizar para la implementación, del perfil topográfico y sus condiciones, es por ello que debe hacerse un estudio a profundidad del diseño de cada una de las prácticas a realizar para cubrir las necesidades que se presentan. Las prácticas a realizar para el entrenamiento de estudiantes de telecomunicaciones son: a)

Diseño y cálculo de un radio enlace de microondas PDH. En esta práctica se pretende instruir al alumno sobre el cálculo de un radio enlace, así como la lectura de los perfiles topográficos, a través de la forma tradicional, y también usando el software antes nombrado. Para la lectura de los perfiles topográficos y ubicación de los puntos del radio enlace (latitud y longitud) se utilizará un GPS, así como también el respectivo software, y mapas.

b)

Estudio de interferencias en un radio enlace de microondas. En esta práctica se estudiara el método para realizar un estudio de interferencia o también conocido como espectrometría, así como también el uso y manejo de los equipos necesarios para esto, tales como antenas de bocina, analizador de espectro, entre otros.

c)


Alineación de antenas de microondas. En esta práctica se estudiaran

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y se implementara uno de los métodos más usados para la alineación de antenas, permitiendo el entrenamiento y adiestramiento del uso y manejo de antenas de microondas, así como también el uso de multi-tester para dicho procedimiento. d)

Configuración básica del sistema AS3030. En esta práctica se pretende entrenar sobre el manejo del software utilizado para realizar las configuraciones del radio, así como también el mantenimiento del mismo.

e)

Pruebas de conectividad IP. El objetivo de esta práctica es corroborar la conectividad IP entre los sistemas de radio AS3030 mediante el uso de ping.

f)

Configuración de tráfico TDM (E1). Mediante esta práctica se estudiara el método de configuración de la interfaz E1 estructurado, así como también las pruebas de tráfico TDM, es decir observar el desempeño del sistema AS3030 cursando tráfico E1.

g)

Pruebas de alarmas en el sistema AS3030. El objetivo de esta práctica es entender los procesos básicos de monitoreo del sistema, así como también realizar simulaciones de problemas para obtener buenos y sólidos conocimientos en el momento de una falla en un sistema de microondas.


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h)

Sistemas de puesta a tierra en un radio enlace de microondas. Se pretende enseñar sobre como debe ser un sistema de aterramiento en un radio enlace de microondas.

i)

Medición de potencia. El objetivo de esta práctica es realizar la medición de los niveles de potencia de transmisión y recepción y confrontar dichas mediciones con los cálculos teóricos.

j)

Pruebas de capacidad máxima de tráfico IP (THROUGHPUT). El objetivo de

esta prueba es comprobar la capacidad máxima de

transmisión de tráfico IP del sistema AS3030 k)

Prueba de transmisión de tráfico IP. El objetivo de dicha práctica es verificar que se pueden transferir archivos a través del sistema de radio AS3030 mediante el uso del protocolo FTP.


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CAPÍTULO IV ANÁLISIS DE RESULTADOS Diagnóstico de la Necesidad de Diseñar un Radio Enlace de Microondas para Entrenar a Estudiantes de Telecomunicaciones Al observar los resultados de la encuesta aplicada a algunos alumnos del 8vo, 9no y 10 mo semestre de la carrera de Ingeniería de Telecomunicaciones, donde la muestra fue de 70 alumnos, se puede apreciar la necesidad urgente de contar con un Radio Enlace de Microondas que permita el entrenamiento de estudiantes de telecomunicaciones, a través de equipos reales y de última tecnología, permitiendo a los estudiantes ser más competitivos y experimentados en el mercado laboral. La encuesta realizada esta estructurada de la siguiente manera: una primera parte que contiene los datos generales del estudiante (nombre, cédula, semestre, correo y teléfono). Y una segunda parte conformada por ocho (8) ítems, los cuales se especifican a continuación: 2.1 ¿Sabes que es un Radio Enlace de Microondas?, 2.2 ¿Conoces los equipos empleados para instalar, operar y entregar un Radio Enlace de Microondas?, 2.3 ¿Tienes idea de que es una Ingeniería de Detalles?, 2.4 ¿Sabes que es una Espectrometría, y como se realiza?, 2.5 ¿Tienes idea de los problemas o fallas que se presentan en un Radio Enlace de Microondas?, 2.6 ¿Sabes cual es el procedimiento para alinear antenas de microondas en un Radio Enlace?, 2.7 ¿Te gustaría aprender sobre Radio Enlaces de Microondas, como por ejemplo: Diseño de


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radio enlaces, configuración de radios, alineación de antenas, estudios de espectrometrías?, 2.8 ¿Te gustaría recibir entrenamiento y capacitación sobre Radio Enlaces de Microondas, empleando equipos reales de comunicaciones de última tecnología en el mercado?. La valoración de cada uno de los ítems nombrados anteriormente son: si, no y poco. El instrumento aplicado en la encuesta se muestra en el Anexo E, donde se puede observar que los ítems hacen referencia al nivel de valoración por parte de los alumnos sobre las estrategias de enseñanza-práctica en el área y el entrenamiento con equipos reales de telecomunicaciones. Al observar las variables que reflejan el conocimiento de los estudiantes referente al tema de las telecomunicaciones se puede observar que existen fallas en algunos temas que deberían tener la suficiente importancia, debido al desarrollo y uso que tienen en el área. En la figura 21 se muestran los resultados de la encuesta realizada, mostrando en el eje horizontal el número del ítem en la encuesta y por el eje vertical el porcentaje de los resultados obtenidos para cada ítem (0 % – 100 %).


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100 90

80 70 60

SI

50

NO

40

POCO

30 20 10 0 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6 2,7 2,8

Figura 21 Resultados de la Encuesta (Porcentaje – Número de Ítem)

Según los resultados arrojados por la gráfica mostrada en la figura 21, en los ítems 2,1 al 2,6 se observa que los alumnos presentan fallas y desconocimientos acerca de radio enlaces de microondas, equipos empleados para instalar, operar y problemas que se generan en el mismo, así como también en espectrometría, ingeniería de detalles y alineación de antenas de microondas. En los ítems 2,7 y 2,8 se analiza que el 100% de los estudiantes presentan un total interés en aprender sobre el diseño de radio enlaces de microondas y recibir entrenamiento con equipos reales de telecomunicaciones.


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Estudio de Factibilidad

Después de definir la problemática presente y establecer las causas y necesidades que ameritan un Sistema de Microondas para el entrenamiento de estudiantes de telecomunicaciones, es pertinente realizar un estudio de factibilidad para determinar la infraestructura tecnológica y la capacidad técnica que implica la implantación del sistema en cuestión, así como los costos, beneficios y el grado de aceptación que la propuesta genera en la Empresa Cooperativa Bolivariana Educatel. Este análisis permitió determinar las posibilidades de diseñar el sistema propuesto y su puesta en marcha, los aspectos tomados en cuenta para este estudio fueron clasificados en tres áreas, las cuales se describen a continuación: Factibilidad Técnica

La factibilidad técnica consistió en realizar una evaluación de la tecnología existente en la empresa, éste estudio estuvo destinado a recolectar información sobre los componentes técnicos que posee la empresa y la posibilidad de hacer uso de los mismos en el desarrollo e implementación del sistema propuesto y los requerimientos tecnológicos que deben ser adquiridos para el desarrollo y puesta en marcha del sistema. De acuerdo a la tecnología necesaria para la implantación del Radio Enlace de Microondas de la Cooperativa Bolivariana Educatel se evaluó bajo el enfoque del Hardware, específicamente si cumple con los requerimientos mínimos establecidos en


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el desarrollo del enlace de microondas propuesto. Es importante destacar que la empresa requerirá realizar una inversión para la adquisición de los equipos que satisfagan dichos requerimientos, agregando que estos equipos se encuentran en el mercado actualmente a unos precios aceptables. En el cuadro 3 se muestra la descripción técnica de los equipos necesarios para la implementación del sistema, la cual es un Sistema de Microondas de baja capacidad (hasta 8 E1) de la marca AIRSPAN, como se explica en el Capitulo II. Cuadro 3 Datos Técnicos del Enlace AS3030 Datos Técnicos Rango de Frecuencia Modulación Capacidad

Enlace AS3030 (AIRSPAN) 5,4 Ghz – 5,8 Ghz (QPSK, BPSK, QAM16, QAM64) Hasta 8E1 y trafico IP (48 Mbps)

Potencia de salida de RF

-20 dB a 20 dB

Sensibilidad de recepción

- 86 dB

Rango de frecuencia dinámico

> 50 dB

Bit Rate Error (BER)

10 -6

Rango de temperatura

-40 a +60 º C

Fuente: Smahin (2008) Como resultado de este estudio técnico se determinó que al adquirir los equipos mencionados, la empresa contará con la infraestructura tecnológica (Hardware) necesaria para el desarrollo y puesta en funcionamiento del diseño propuesto.


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Factibilidad Operativa

La factibilidad operativa permite predecir, si se pondrá en marcha el sistema propuesto, aprovechando los beneficios que ofrece, a todos los usuarios involucrados con el mismo, ya sean los que interactúan en forma directa con este, como también aquellos que reciben entrenamiento a través del sistema. Es importante destacar que se comprobó que los ingenieros y técnicos de la Empresa Cooperativa Bolivariana Educatel cuentan con la suficiente experiencia y conocimiento en todas las áreas que abarca el entrenamiento a dictar por dicha empresa. Esta comprobación se realizo a través de reuniones informales con los mismos, en donde se discutieron los temas tratados en el diseño. Factibilidad Económica

A continuación se presenta un estudio que dio como resultado la factibilidad económica del desarrollo del diseño del radio enlace de microondas. Se determinaron los recursos para desarrollar, implementar y mantener en operación el sistema, haciendo una evaluación donde se puso en manifiesto el equilibrio existente entre los costos del enlace y los beneficios que se derivaron de éste, lo cual permitió observar de una manera más precisa las bondades del sistema. Análisis Costos-Beneficios

Este análisis permitió hacer una comparación entre la relación costos del


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sistema y los beneficios que éste causaría, conociendo de antemano las ventajas que ofrece la nueva tecnología. A continuación se presenta un resumen de los costos del radio enlace y una lista de los costos que conlleva implantar el mismo y los costos de operación. Luego a través de un análisis se determinaron los beneficios para el diseño del enlace. Cuadro 4 Costo de los Equipos (Sistema AS3030) Gastos Generales

Costo Aproximado

Cantidad

Total BsF

85.000

1

85.000

Sistema de Radio Enlace de Microondas AS3030, para enlace punto a punto en la banda de radio de 5 GHz, incluye antenas y cable coaxial. Fuente: Smahin (2008) Cuadro 5 Costos para la Instalación del Sistema AS3030 Descripción del Trabajo Instalación y puesta en marcha de un enlace Punto a Punto PDH AS3030.

Costo Aproximado

Total BsF

3.000

3.000

Fuente: Smahin (2008)


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Cuadro 6 Costo de Suministro e Instalación de Torre Descripción del Trabajo Suministro e instalación de torre venteada T30 de telecomunicaciones de 20mt. de

Cantidad

Costo Aproximado

Total BsF

1

10.000

10.000

altura. Fuente: Smahin (2008) Cuadro 7 Costo de Suministro e Instalación de un Sistema de Puesta a Tierra Descripción del Trabajo

Cantidad

Costo Aproximado

Total BsF

1

12.000

12.000

Suministro e instalación de un sistema de puesta a tierra para un sistema de Radio Enlace de Microondas AS3030. Fuente: Smahin (2008) Según lo explicado anteriormente el costo total del enlace de Microondas es de 110.000,00 BsF. Beneficios de la Cooperativa Bolivariana Educatel

La implementación de este sistema proporciona muchos beneficios para la empresa, entre ellos que se convertiría en la empresa pionera en implementar un sistema como tal, con el fin de entrenar a alumnos y profesionales del área, beneficiando enormemente a la misma, debido a que va a generar mucho interés y será mayormente reconocida en la comunidad estudiantil y empresarial. El diseño del


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radio enlace de microondas para entrenar estudiantes presentara también beneficios monetarios, debido a que es una idea innovadora y necesaria para una mejor formación de profesionales en el área. Relación Costo Beneficio

La Cooperativa Bolivariana Educatel, estableció un costo para el entrenamiento de estudiantes de telecomunicaciones de aproximadamente 1000 BsF, este entrenamiento se realiza en un lapso de tiempo de un mes, y la empresa tiene una capacidad para entrenar 10 estudiantes mensualmente. Por lo tanto, se estima que para un lapso de un año aproximadamente la inversión inicial ya se habrá recuperado, y a partir de este tiempo las ganancias serán netas, teniendo en cuenta los gastos de mantenimiento, entre otros. Determinación del Lugar de los Puntos del Radio Enlace de Microondas En primer lugar, el diagnóstico de los puntos del radio enlace se realizó por medio de un recorrido a los dos puntos de ubicación del enlace, los cuales son: a)

Centro de Entrenamiento: Ubicado en la Ciudad de Barquisimeto, Pueblo Nuevo, Carrera 3ª entre calles 1y 2, Local # 1 -31.

b)

Manzano: Ubicado en la Ciudad de Barquisimeto, Sector Bello Monte, Kilómetro 11y 12, Calle Las Antenas.


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En dicha inspección se constató todos los aspectos pertinentes y necesarios para la instalación de un radio enlace de microondas. Específicamente, se realizó una Ingeniería de detalles, donde se hace una descripción del sistema a instalar, perfil del terreno, cálculos del enlace, descripción de cada estación, datos de los equipos instalados en cada estación, información del sistema de energía, información del sistema de puesta a tierra, registros fotográficos, entre otros (Ver Anexo A).

El diseño del levantamiento de información del perfil topográfico, permite determinar los puntos de ubicación que contempla el proyecto. La ubicación de éstos puntos geográficos, se realizó con un sistema de posicionamiento global (GPS), para posteriormente ubicarlos en mapas digitales y así determinar el vano establecido en el diseño. Los puntos fueron tomados en la ubicación exacta donde se establecerán los equipos de transmisión, la lectura expresada por el sistema de posicionamiento global (GPS), es denotada en latitud norte, longitud oeste (grados, minutos y segundos) y altitud sobre el nivel del mar. A continuación se presentará un cuadro con las coordenadas geográficas correspondientes a los puntos que se emplearan en el diseño. Cuadro 8 Coordenadas Geográficas de los Puntos de Ubicación de la Red Ubicación Latitud Longitud Altitud (mt) Centro de 10º03'14,3" N 69º21'50,0" W 612 Entrenamiento Manzano 10º00'42,2" N 69º20'11,4" W 860 Fuente: Smahin (2008) La ubicación de los puntos en mapas digitales, se realizó con la ayuda del


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software usado para el diseño de radio enlaces de microondas conocido como Radio Mobile y a través de otro software (Google Earth) usado para mostrar imágenes desde satélites de cualquier punto sobre la tierra. La ubicación de los puntos en el mapa digital georeferenciado en la zona involucrada en el diseño se muestra en la figura 22:

Figura 22 Ubicación de los Puntos en el Mapa Digital usando Google Earth. Con la ubicación de los puntos en el mapa de la zona a estudiar, se define el vano involucrado en el proyecto. El diseño estará conformado por un solo vano, al cual se le estudiará el perfil topográfico, con éste a su vez se podrá determinar


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aspectos muy importantes como: distancia entre ambos puntos del enlace (El Centro de Entrenamiento y El Manzano), altitud y rugosidad del terreno. El vano definido a través del Software Radio Mobile se presenta en la figura 23.

Figura 23 Representación del Vano: Centro de Entrenamiento – Manzano Hay que destacar que para la ubicación de las estaciones, se realizó un levantamiento de información extenso debido a que esta zona debía poseer una serie de requisitos importantes como: Línea de vista libre de obstáculos, vialidad, servicio de energía eléctrica y agua. La zona en donde se ubicaron los puntos, es una zona donde existen torres de


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antenas y la empresa Cooperativa Bolivariana Educatel se encargó de tramitar la solicitud de permiso para la instalación de los equipos de comunicaciones. La herramienta para el diseño de radio enlaces Radio Mobile, genera perfiles de nivel georeferenciados, el cual aporta características importantes como distancia del vano, altitud sobre el nivel del mar, consideraciones de zonas de Fresnel y altura tentativa que deben poseer los mástiles para la colocación de las antenas. Todo ésto luego de una previa configuración explicada paso a paso en el Capítulo II titulado “Pasos para la Creación de una Red”. El Software Radio Mobile, necesita de los siguientes parámetros para realizar los cálculos del enlace: a)

Frecuencia de operación: Se va a trabajar en la banda de frecuencia de SHF (Super Hihg Frequency: Súper Alta Frecuencia), específicamente en la frecuencia de 5,8 GHz puesto que ésta no necesita de permisos de CONATEL para operar en este rango de frecuencia, así como también por la razón de que es una de las dos bandas de operación del sistema AS3030.

b)

Polarización: En este caso la polarización a usar será la vertical.

c)

Ganancia de las antenas: La ganancia usada, en este caso es la que indica los equipos del sistema AS3030 (ver anexo D) para una antena de 0.6 mt


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de diámetro, la cual tiene un valor de 28 dBi. d)

Pérdidas por Filtros, Circuladores y Distribuidores: La hoja de datos de los equipos AS3030 no cuenta con los valores de pérdidas que generan los filtros, circuladores y distribuidores, pero según la guía de Diseño de Radio Enlaces del profesor Dimas Mavares, éstas se pueden estimar en 2.4 dB.

e)

Potencia de Transmisión: La potencia de transmisión a usar es 20 dBm, la cual es la indicada por los manuales del sistema AS3030 (ver anexo D).

f)

Sensibilidad del Receptor: La sensibilidad del receptor es indicada por el fabricante de los equipos (AIRSPAN) en su hoja de especificaciones generales (ver anexo B), la cual indica que éste sistema tiene una sensibilidad de -86 dBm.

g)

Topología del Sistema: La topología del sistema se seleccionó para la red de datos, en configuración (Master-Slave: Maestro- Esclavo). Se eligió esta topología debido a que es la más adecuada por lo planteado en el diseño, aunque es importante indicar que este parámetro no influye en los cálculos realizados por el software.

Nota: En el anexo E se muestran ventanas del software Radio Mobile, las cuales nos permite conocer como introducir los parámetros de diseño del radio enlace, para


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el cálculo de éste. Al introducir todos estos datos en el software Radio Mobile, arrojó los resultados que se detallan más adelante. En las figuras 23, 24 y 25 se muestran pantallas del software donde se aprecian varias características del enlace, algunas de éstas son: el perfil del terreno del enlace; en ésta se aprecia que existe línea de vista (línea continua verde) entre el Centro de Entrenamiento y el Manzano, también se observa el sesenta por ciento (60%) de la zona de Fresnel (elipse alrededor de la línea verde), la cual nos indica que esta libre de obstáculos.

Figura 24 Vano Centro de Entrenamiento - Manzano Generado por Radio Mobile El software Radio Mobile tiene la característica de invertir el orden de los


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puntos del enlace, esto se hace con la finalidad de visualizar algunos parámetros tales como: Elevación sobre el nivel del mar de cada punto, Azimut de cada punto, entre otros. En la figura 25 se muestra el mismo vano generado por el software Radio Mobile, pero con los puntos del enlace invertidos (haciendo clic en la ventana Swap).

Figura 25 Vano Manzano - Centro de Entrenamiento Generado por Radio Mobile Como se muestra en las figuras 24 y 25, el enlace posee las siguientes características: a)

Distancia entre el Centro de Entrenamiento y el Manzano = 5,58 Km.

b)

Altura sobre el nivel del mar en el Manzano = 860 mt.


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c)

Altura sobre el nivel del mar en el Centro de Entrenamiento = 612 mt.

d)

Pérdidas por el Espacio Libre = 122.7 dB

e)

Pérdidas en la Línea = 1 dB.

f)

Potencia de Recepción = - 48,7 dBm

g)

Radiated Power (Potencia Radiada) = 50,12 W

h)

Altura de la Antena (Manzano) = 20 mt.

i)

Altura de la Antena (Centro de Entrenamiento) = 12 mt.

j)

E Field (Campo Eléctrico) = 76,7 dBµV/m

k)

Ganancia de las Antenas = 28 dBi.

l)

Potencia de Transmisión = 20 dBm.

m)

Frecuencia Máxima = 5825 Mhz.

n)

Frecuencia Mínima = 5725 Mhz.

o)

Sensibilidad de Recepción = -86 dBm.

p)

Azimut (Manzano) = 147,3º

q)

Azimut (Centro de Entrenamiento) = 327,3º


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El software Radio Mobile también permite mostrar un resumen de otros datos que no se muestran en las pantallas mostradas anteriormente. En la figura 26 observamos otros datos suministrados por el software Radio Mobile, las cuales son: Azimut Norte Verdadero, Azimut Norte Magnético, Angulo de Elevación, Variación de elevación del terreno, Pérdidas por obstrucción, Ganancia del Sistema, entre otros.

Figura 26 Pantalla de Detalles del Enlace Generado por el Software a)

Azimut Norte Verdadero (Manzano) = 147,3º

b)

Azimut Norte Magnético (Manzano) = 157,1º

c)

Angulo de Elevación (Manzano) = 2,60 º


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d)

Variación de Elevación del Terreno =307,0 mt

e)

Pérdidas por Obstrucción = 0,2 dB

f)

Pérdidas Total por Propagación =122,6 dB

g)

Ganancia del Sistema =160 dB.

Realizando la inversión de los puntos del Radio Enlace a través de la ventana “Swap”, del menú de la pantalla del software Radio Mobile, se muestran los mismos datos, pero en el Punto; Centro de Entrenamiento, el cual posee las siguientes características: a)

Azimut Norte Verdadero (Centro de Entrenamiento) = 327,3º

b)

Azimut Norte Magnético (Centro de Entrenamiento) = 337,1º

c)

Angulo de Elevación (Centro de Entrenamiento) = -2,65 º

d)

Variación de Elevación del Terreno = 307,0 mt

e)

Pérdidas por Obstrucción = 0,2 dB

f)

Pérdidas Total por Propagación =122,6 dB

g)

Ganancia del Sistema =160 dB. Cálculos para el Diseño del Radio Enlace


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Con los datos obtenidos de la lectura de los perfiles topográficos de cada vano, y las especificaciones que determina el software Radio Mobile para los equipos, se procede a comparar estos datos calculados por el software con los datos calculados usando las ecuaciones para cada punto, ya explicadas en el Capítulo II. El Centro de Entrenamiento se abreviara con Punto 1 (P1) y El Manzano con Punto 2 (P2). A continuación se procede a calcular algunos parámetros del Radio Enlace de Microondas. a)

Cálculo de la Primera Zona de Fresnel. Debido a que no existe ningún obstáculo que interfiera con la línea de vista del vano, se tomó como referencia un punto cualquiera del mismo. El punto para calcular la zona de Fresnel se ubicó a 1,50 Km. en sentido Centro de Entrenamiento - Manzano. Primero es necesario identificar los datos para luego aplicar la ecuación (Ec. 4) para el cálculo de Fresnel, los cuales son: d1= 1500 mt (Distancia en metros del P1 al Punto donde se desea calcular la zona de Fresnel) d2= 4080 mt (Distancia en metros del Punto donde se desea calcular la zona de Fresnel al P2) f = 5,8 Mhz (Frecuencia de operación del enlace)


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D= 5,58 Km. (Distancia total en metros del enlace) r 1 ( metros )

=

17 ,31 ×

d 1 × d 2 f × D

Sustituyendo los datos del enlace en la ecuación anterior, se obtiene el radio de Fresnel: r 1 = 17 ,31 ×

1500 × 4080

5800 ×5580 r 1 = 7,52 mt

Este valor nos indica que la primera zona de Fresnel tiene un radio de 7,52 mt, y por lo tanto se puede apreciar que esta bastante despejado el rayo directo y mucho mas del 60 % de la zona de Fresnel, lo que nos asegura la transmisión y recepción del enlace.

b)

Pérdida de Atenuación por Propagación en el Espacio Libre. Para realizar este cálculo es necesario conocer los datos a usar en la ecuación (Ec. 17), los cuales son:

f = 5,8 Ghz (Frecuencia de operación del enlace)

d = 5,58 Km. (Distancia total del enlace) Lp ( dB ) = 92 ,4 + 20 log f (GHz ) + 20 log d ( Km )


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Sustituyendo los datos en la ecuación anterior, se obtiene las pérdidas de atenuación por propagación en el espacio libre: Lp = 92 ,4 + 20 log( 5,8) + 20 log( 5,58 ) Lp =122 ,6 dB

Las pérdidas de atenuación por propagación en el espacio libre son de 122,6 dB, este valor de perdidas esta entre los valores esperados por atenuación del espacio libre, lo que nos indica que existen pérdidas normales en el enlace c)

Pérdida de Atenuación por Cable Coaxial en el Transmisor. Las pérdidas de atenuación por el cable coaxial es aproximadamente de 18 dB. El cable coaxial a usar en el diseño es de tipo RG-6 marca Times Fiber, y las pérdidas que presenta este cable es de 10 dB/30 mt, la cual fué tomado de las especificaciones generales del sistema AS3030 en el anexo B.

d)

Margen de Desvanecimiento. Para el cálculo del margen de desvanecimiento es necesario tener conocimiento de las características del terreno y del clima en la cual se va diseñar el radio enlace de microondas. Dichas características del terreno son: montañoso, por lo tanto se selecciona 0.25 como el factor de


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rugosidad del terreno “A”. El clima en la zona donde se esta diseñando el enlace presenta características de un clima normal, por lo tanto se elige 0.25 como valor del factor de análisis climático anual “B”. Para el diseño del enlace, la Empresa Cooperativa Bolivariana Educatel ha requerido un factor de confiabilidad del 99,99%. A continuación se especifican los datos necesarios para este cálculo.

f = 5,8 Ghz (Frecuencia de operación del enlace)

d = 5,58 Km. (Distancia total del enlace) R= 0,9999 es el objetivo de confiabilidad del enlace. A= 0,25 (factor de rugosidad de la trayectoria)

B=

0,25 (factor para convertir la probabilidad del peor de los meses en

probabilidad anual) M = 30 log d ( km ) +10 log( 6 ABf (GHz ) −10 log( 1 − R ) − 70

Sustituyendo los datos proporcionados en la ecuación anterior, se obtiene un margen de desvanecimiento de: M = 30 log( 5,58 ) +10 log( 6 ×0,25 ×0,25 ×5,8) −10 log( 1 −0,9999 ) −70 M = 4,22 dB

e)

Cálculo de Potencia Recibida (Ecuación de Balance de Energía).


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Este cálculo se realiza usando la ecuación (Ec. 15), en la cual es necesario conocer los siguientes datos, para luego hacer la sustitución de los mismos en la ecuación. Gt = 28 dBi (ganancia de la antena transmisora) Gr =

28 dBi (ganancia de la antena receptora)

Lp = 122, 6 dB (pérdidas de trayectoria de espacio libre) Lf =

2,4 dB (pérdidas del alimentador de cable coaxial entre la red de

distribución y su antena respectiva. Lb

= 1 dB (pérdidas totales de acoplamiento en los circuladores, filtros y

red de distribución) Pt = 20 dB (potencia salida del

P r ( dB )

=

P T

transmisor)

+

GT

+

G R

L P

−

L F

−

−

Lb

Sustituyendo los datos en la ecuación anterior, se obtiene el valor de la potencia que se esta recibiendo en el receptor: P r (dB )

=

20 + 28 + 28 − 122 ,6 − 2,4 − 1 = −50 dB

La potencia de recepción calculada nos indica que el enlace de


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microondas esta recibiendo la señal desde el transmisor, ya que la sensibilidad de recepción de este sistema es de -86 dB.

f)

Altura de las Antenas. Para distancias mayores de 10 Km. se debe tomar en cuenta el radio de curvatura de la tierra para garantizar que haya línea de vista entre las antenas del transmisor y receptor, pero como es evidente no es necesario para este enlace debido a que sólo tiene una distancia de 5,58 Km. La altura del mástil de la antena en la estación El Centro de Entrenamiento es de 12 mt y en El Manzano es de 20 mt.

g)

Cálculo del Despeje. Primero hay que calcular la longitud de onda, la cual viene dado por la ecuación:

λ ( mt )

=

c f

Donde las variables de la ecuación son: 9

f = 5,8 x 10


Hz (frecuencia de operación del enlace)

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8

c = 3 x 10

m/sg (velocidad de la luz)

Sustituyendo los datos en la ecuación anterior:

λ =

3 x10 8 =0.05 mt 5,8 x10 9

Ahora tomamos una altura en una distancia a lo largo del vano entre El Centro de Entrenamiento y El Manzano. El punto fue tomado a una altura de 672 mt a una distancia de 1,20 Km. Para realizar la sustitución de la ecuación (Ec. 8), es necesario conocer los datos que se muestran a continuación: d1 = 1, 20 Km. (distancia entre P1 y el punto donde se desea calcular el despeje) d2 = 4, 38 Km. (distancia entre el punto donde se desea calcular el despeje y P2) d = 5, 58 Km (distancia total del enlace) λ = 0,05 mt (longitud de onda)

c( metros )


=

19

λ d 1 d 2

d

+

d 1 d 2 39

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Sustituyendo:

c ( mt ) =19

(0,05 )(1, 20 )( 4,38 ) (1, 20 )( 4,38 ) + = 4, 25 mt (5,58 ) 39

Por lo tanto, se tiene una distancia entre el rayo directo y el perfil mayor que el despeje en todo punto, o sea, tenemos libre el 60% de la primera zona de Fresnel, como se puede observar en la figuras 24 y 25. h)

Cálculo del PIRE (Potencia Isotrópica Radiada Efectiva). Para calcular el PIRE, es necesario conocer los siguientes datos: Pt = 20 dB (potencia del transmisor) Gt = 28 dB (Ganancia

del transmisor) PIRE ( dBm )

=

P T

+

GT

Sustituyendo los datos en la Ec. 18, se obtiene el valor de PIRE en dB: PIRE ( dBm ) = 20 + 28 = 48 dB

i)

Cálculo de la Relación Señal a Ruido (S / N). Para el cálculo de la relación señal a ruido en el enlace, es necesario conocer la potencia de recepción, la cual se calculo anteriormente y es –


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50 dB. S / N (dB ) = Pr( dBm ) +105 .43 S / N = −50 +105 .43 = 55 ,43 dB

La calidad del radio enlace está dada por la relación señal a ruido en presencia de desvanecimiento y tomando en cuenta el ruido que se genera en los equipos para todo el radio enlace, por lo tanto según la relación señal a ruido presente en el enlace se concluye que éste presenta buena calidad en la transmisión y recepción. j)

Cálculo de la Potencia de Ruido Psofométrico. Para el cálculo del ruido psofométrico es necesario conocer el valor de la relación señal a ruido del enlace, la cual se calculo en el punto anterior. 90 −S / N

Pn ( pW )

=

10

10

Sustituyendo el valor de la señal a ruido en la ecuación anterior: 90 −55, 43

Pn ( pW )

=

10

10

=

2864 ,17 pW

Podemos ver que el ruido psofométrico, en presencia de desvanecimiento, tiene una magnitud dentro de los rangos normales debido a las características que presenta el enlace.


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k)

Cálculo de Rugosidad. Para calcular la rugosidad del terreno solo es necesario conocer las alturas del perfil del terreno, tomando cada cierta distancia al azar. 1

n −1

∑ 1 x n −1

x =

i=

i

x = 612 ,677966 mt

Ri =

1

∑i 1 ( xi n −1 n −1 =

− x

2

)

Ri = 284 ,6233996 mt

Donde: Xi: la altura del punto i. X : valor promedio de todos los puntos del vano excluyendo los extremos.

Podemos observar que el vano tiene baja rugosidad y por ende presentará condiciones de propagación favorables. l)

Cálculo del Punto de Reflexión. En este caso en particular, el perfil del terreno sobre el que se va a transmitir no posee punto de reflexión, ya que la simetría del perfil no permite que el rayo reflejado llegue al transmisor. En la figura 25 se


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observa el perfil del terreno y se comprueba lo dicho anteriormente. Podemos concluir realizando una comparación de los cálculos realizados a través de las fórmulas explicadas en el capítulo II, con los resultados arrojados por el por el software Radio Mobile. Cuadro 9 Comparación de Cálculos del Radio Enlace de Microondas Enlace: Centro de Entrenamiento – El Manzano Parámetros Pérdida de atenuación por propagación en el espacio libre Calculo de potencia recibida Cálculo del PIRE (Potencia

Parámetros Calculados por el software Radio Mobile 122,6 dB

Parámetros Calculados usando formulas.

-48,7 dB

-50 dB

50,12 w = 47 dB

48 dB

122,6 dB

Isotrópica Radiada Efectiva) Fuente: Smahin (2008) En el cuadro 9 se muestran los resultados de la comparación de los cálculos en el diseño del enlace. Los parámetros comparados son: pérdida de atenuación por propagación en el espacio libre, cálculo de potencia recibida y cálculo del PIRE (Potencia Isotrópica Radiada Efectiva), donde se concluye que estos valores se asemejan mucho con los valores arrojados por el software, por lo que se verifica que dicho software es realmente útil y confiable a la hora de realizar un diseño de un radio enlace de microondas. Aunque es importante destacar que éste software,


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presenta limitaciones debido a que no cuenta con la capacidad para mostrar o calcular muchos de los parámetros importantes y necesarios para el diseño de un radio enlace de microondas. Diseño de Prácticas para el Entrenamiento de Estudiantes de Telecomunicaciones Como se ha explicado en el Capítulo III, este entrenamiento se realizará por medio de once (11) prácticas, las cuales fueron diseñadas con el objetivo de preparar y capacitar a los estudiantes de telecomunicaciones, de manera que estos adquieran una mayor experiencia con equipos reales de comunicaciones. Los temas tratados en cada de una de las prácticas se eligieron tomando en cuenta las fallas de conocimientos prácticos observadas durante la aplicación de la encuesta. El diseño de las mismas consta de una estructura que esta enfocada sobre aplicaciones de campo real, y por lo tanto no están diseñadas de la misma forma como se acostumbra a visualizar en las prácticas universitarias de laboratorios, ya que el mismo se plantea como un entrenamiento de campo. Para recibir el entrenamiento a dictar por la Empresa Cooperativa Bolivariana Educatel, es necesario poseer como mínimo un grado de nivel académico de un octavo semestre de Ingeniería de Telecomunicaciones o carreras afines.


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Descripción de las Prácticas para el Entrenamiento de Estudiantes de Telecomunicaciones

Las once prácticas estudian diferentes temas sobre radio enlaces de microondas, las cuales están tituladas de la siguiente manera: Práctica N° 1 “Diseño y cálculo de un radio enlace de microondas PDH”, Práctica N° 2 “Estudio de interferencias en un radio enlace de microondas”, Práctica N° 3 “Alineación de antenas de microondas”, Práctica N° 4 “Configuración básica del sistema AS3030”, Práctica N° 5 “Pruebas de conectividad IP”, Práctica N° 6 “Configuración de tráfico TDM (E1)”, Práctica N° 7 “Pruebas de alarmas en el sistema AS3030”, Práctica N° 8 “Sistemas de puesta a tierra en un radio enlace de microondas”, Práctica N° 9 “Medición de potencia”, Práctica N° 10 “Pruebas de capacidad máxima de tráfico IP (THROUGHPUT)”, Práctica N° 11 “Prueba de transmisión de tráfico IP”. Las prácticas están estructuradas de la siguiente manera: primero el título de la práctica, seguido por los objetivos de cada una, luego sigue el área de conocimiento que debe poseer cada persona que realice la práctica para lograr el entendimiento de la misma. Inmediatamente siguen los requerimientos necesarios para la realización de la misma, y en el siguiente orden, la descripción que suministra el desarrollo de dicha práctica, resultados esperados, resultados obtenidos y por último las observaciones de cada práctica realizada. A continuación en las siguientes páginas se muestran las


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diferentes prácticas para ser usadas en el entrenamiento y capacitación de los estudiantes. Práctica Nº 1. Diseño y Cálculo de un Radio Enlace de Microondas PDH

El objetivo de esta práctica es instruir, y entrenar al alumno sobre el cálculo de un radio enlace, así como la lectura de los perfiles topográficos, a través de la forma tradicional, y también usando el software antes nombrado. Para la lectura de los perfiles topográficos y ubicación de los puntos del radio enlace (latitud y longitud) se utilizará un GPS, así como también el respectivo software, y mapas. Área de conocimiento: Conocimientos teóricos para el cálculo de radio enlace de microondas, manejo del GPS, del software Radio Mobile y el software Google Earth. Requerimientos para la Prueba

A continuación se indican los componentes necesarios para la realización de la prueba: a)

Computador

b)

GPS (Sistema de Posicionamiento Global)

c)

Software Radio Mobile

d)

Software Google Earth


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Descripción de la Prueba

Primero que nada es necesario tener conocimientos teóricos sobre radio enlaces de microondas, así como también las definiciones de todos los parámetros calculados. El diseño del radio enlace comienza primero que nada con la ubicación de las coordenadas geográficas de los puntos del radio enlace. La cual implica la visita a cada estación, y la toma de dichas coordenadas usando el GPS. Localidad A: ___________________ Latitud/Longitud

Localidad B: ___________________

LOCALIDAD A

LOCALIDAD B

Latitud(xx°yy’zz’’) N Longitud(xx°yy’zz’’) W

Luego que se tienen las coordenadas de los puntos, se procede a introducirlas en ambos software (Radio Mobile y Google Earth) para observar el perfil topográfico, así como también verificar si hay línea de vista directa entre los dos puntos a estudiar. El procedimiento a seguir para obtener el diseño del enlace usando Radio Mobile es: En primer lugar, se crea el mapa en el cuadro de diálogo Map Properties en el menú Files, dentro es necesario indicar en Elevation data source el formato de datos y la dirección de Internet o el subdirectorio donde localizar los mapas. Aquí también se selecciona el tamaño y la resolución. El centro del mapa se puede indicar mediante las coordenadas o seleccionando una ciudad.


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Para situar los componentes de la red se utiliza el cuadro de diálogo Unit Properties

del menú File. Se puede indicar la posición de distintas maneras: introduciendo la latitud y longitud manualmente (en la opción Enter LAT LON or QRA) o mediante la posición del cursor (en la opción Place unit at cursor position).

Luego se configura los parámetros (frecuencia, potencia del transmisor, ganancia de la antena, polarización, sensibilidad de recepción, pérdidas en cables y conectores, topología de la red) en el cuadro de diálogo Network Properties del menú File allí mismo se configura el o los sistemas que conforman la red. Con la opción Show networks del menú View, se muestran los enlaces entre las estaciones en rojo (si no hay transmisión) o en verde (si hay transmisión). Para el análisis de la comunicación entre dos estaciones determinadas se usa la opción Radio Link del menú Tools, allí se puede observar datos como las pérdidas del camino, campo eléctrico, niveles de señal, umbrales de recepción, entre otros. Luego de terminar de realizar el diseño con el Software, es necesario realizar los cálculos usando las siguientes fórmulas: a)

Cálculo de la primera zona de Fresnel

r 1 ( mt )


=

17 ,31 ×

d 1 × d 2 f × D

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Donde:

d1: Distancia en metros del P1 al Punto donde se desea calcular la zona de Fresnel. d2: Distancia en metros del Punto donde se desea calcular la zona de Fresnel al P2. f : Frecuencia de operación en Megahertz del enlace.

D: Distancia total en metros del enlace. b)

Pérdida de atenuación por propagación en el espacio libre Lp ( dB ) = 92 , 4 + 20 log f (GHz ) + 20 log d ( Km )

Donde:

f : Frecuencia de operación en Gigahertz del enlace.

d: Distancia total en Kilometros del enlace. c)

Margen de desvanecimiento: La siguiente ecuación es la que se usa para calcular el margen de desvanecimiento. M = 30 log d ( km ) +10 log( 6 ABf (GHz ) −10 log( 1 − R ) − 70


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Donde:

f : Frecuencia de operación del enlace.

d: Distancia total del enlace. R: objetivo de confiabilidad del enlace.

A: factor de rugosidad de la trayectoria. B:

factor para convertir la probabilidad del peor de los meses en

probabilidad anual. d)

Cálculo de potencia recibida (ecuación de balance de energía)

P r ( dB )

=

P T

+

GT

+

G R

−

L P

−

L F

−

Lb

Donde:

Gt : ganancia de la antena transmisora. Gr : ganancia de la antena receptora. Lp: pérdidas de trayectoria de espacio libre. Lf : pérdidas del alimentador de cable coaxial entre la red de distribución y


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su antena respectiva. Lb:

pérdidas totales de acoplamiento en los circuladores, filtros y red de

distribución. Pt : potencia salida del transmisor.

e)

Cálculo del despeje Primero hay que calcular la longitud de onda, la cual viene dado por la ecuación:

λ ( mt )

=

3 x10 8 f

Ahora tomamos dos alturas a dos distancias diferentes a lo largo del vano. c (mt )

=

19

λ d 1 d 2

d

+

d 1 d 2 39

Donde:

d1: distancia entre P1 y el punto donde se desea calcular el despeje. d2: distancia el punto donde se desea calcular el despeje y P2. d: distancia total del enlace.


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λ: longitud de onda. f)

Cálculo del PIRE (Potencia Isotrópica Radiada Efectiva) PIRE (dB )

=

P T

+

GT

Donde:

Pt : Potencia del transmisor. Gt : Ganancia del transmisor.

g)

Calculo de la relación señal a ruido S / N ( dB ) = Pr( dB ) +105 .43

Donde:

Pr: Potencia de recepción.

h)

Cálculo de la potencia de ruido psofométrico 90 −S / N

Pn ( pW )

=

10

10

Donde:


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S/N: Relación señal a ruido.

i)

Cálculo de Rugosidad

Ri =

1

∑i 1 ( xi n −1 n −1 =

x =

1

−x

)

2

n −1

∑i 1 xi n −1 =

Donde: Xi: altura del punto i. X : valor promedio de todos los puntos del vano excluyendo los extremos.

Es necesario llenar la siguiente tabla para hacer la comparación entre los cálculos realizados y los mostrados por el Software Radio Mobile. Enlace: Parámetros

Parámetros calculados

Parámetros

por el software Mobile Radio

calculados usando formulas.

Pérdida por propagación en el espacio libre (dB) Calculo de potencia recibida (dB)


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Cálculo del PIRE (Potencia Isotrópica Radiada Efectiva) (dB) Nota: Es necesario realizar una conclusión en base a los resultados obtenidos, así como también un resumen de los valores obtenidos a través del Software. Registre sus observaciones: ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ Práctica Nº 2. Estudio de Interferencias en un Radio Enlace de Microondas

El objetivo de esta práctica es estudiar y realizar una espectrometría o barrido de frecuencia, la cual es un estudio donde se monitorea una serie de espacios del espectro radioeléctrico y que tiene como objetivo principal determinar la existencia de posibles interferencias en la banda de frecuencia y/o azimut de operación del enlace a instalar, así como la presencia de otros sistemas operando en la misma banda que impliquen la existencia de portadoras ajenas que puedan ocasionar problemas de interferencia en un enlace. A continuación se indica la topología a utilizar:


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Área de conocimiento: estudio de espectrometría y manejo de equipos tales como: analizador de espectro, pre-amplificador LNA, antenas tipo horn.


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Requerimientos para la Prueba

A continuación se indican los componentes necesarios para la realización de la prueba, específicamente en el orden en que se enumeran, esto para hacer más fácil la conexión de los equipos de medición: 1.

Antena tipo Horn.

2.

Cable coaxial flexible de baja pérdida.

3.

Preamplificador LNA.

4.

Cable RF.

5.

Analizador de Espectro.


A continuación se procede a realizar el cálculo de la ganancia del sistema de medición. Las ganancias del pre-amplificador, antenas y accesorios son suministradas por el equipo de medición, por lo tanto se debe completar las siguientes especificaciones: a: ganancia del preamplificador en las bandas de: ________ (dB) b: ganancia de antena en las bandas de: ________ (dB) c: atenuación de accesorios (misceláneos): __________ (dB)


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Las variables a utilizar para el cálculo de la ganancia del sistema son: d: ganancia del sistema.(dB) ev: nivel isotrópico (polarización vertical).(dB) eh: nivel isotrópico (polarización horizontal).(dB) fv: nivel de señal obtenido en polarización vertical.(dB) fh: nivel de señal obtenido en polarización horizontal.(dB) Cálculo de la ganancia del sistema: d = a + b – c = _____ Nivel de señal isotrópico: ev = d + fv = ____ eh = d + fh = ____ El Barrido de frecuencia fue realizado en cada estación en las bandas: BANDA


SUB- BANDA

RECOMENDACION

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Para la lectura correspondiente al barrido en los 360º del punto de medición, se rota la antena en sentido horario desde el norte magnético (0º en brújula), haciendo pausa cada 10º para un mejor registro en el equipo. Al momento de aparecer alguna señal, se toma nota de la dirección y polarización de la misma, de manera de definir su posible proveniencia. Este procedimiento se realiza en polarización vertical y horizontal.

DIRECCION COORDENADAS COTA (AMSL) AZIMUT GEOMETRICO AZIMUT MAGNETICO DISTANCIA DEL ENLACE TORRE ESTRUCTURA ALTURA DE LA TORRE DIRECCION COORDENADAS COTA (AMSL) AZIMUT GEOMETRICO AZIMUT MAGNETICO DISTANCIA DEL ENLACE TORRE ESTRUCTURA ALTURA DE LA TORRE Resultados Obtenidos

Banda de frecuencia a estudiar: _________


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Estación:

Fecha:

Lugar: Recomendación ITU: Tipo de Antena:

Ganancia:

Tipo de Cable:

Pérdidas:

Tipo de Amplificador:

Ganancia

Tipo de Analizador de Espectro:

Ancho de Banda:

Nivel de Piso de Ruido: Comentarios:

Frecuencia a estudiar:

(Ghz)

Es necesario especificar el sentido en que se va ha realizar la medición (estación A- estación B o estación B- estación A): _______

Nivel de señal medido (dBm) N° Frecuencia

Frec. (MHz)


Canal ITU

Azimut

Pol V

Pol H

Nivel de señal Isotrópico (dBm) Pol V

Pol H

Comentario

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Banda de frecuencia a estudiar: _________ Estación:

Fecha:

Lugar: Recomendación ITU: Tipo de Antena:

Ganancia:

Tipo de Cable:

Pérdidas:

Tipo de Amplificador:

Ganancia

Tipo de Analizador de Espectro:

Ancho de Banda:

Nivel de Piso de Ruido: Comentarios:

Frecuencia a estudiar:

(Ghz)

Es necesario especificar el sentido en que se va ha realizar la medición (estación A- estación B o estación B- estación A): _______ Nivel de señal medido (dBm) N° Frecuencia

Frec. (MHz)


Canal ITU

Azimut

Pol V

Pol H

Nivel de señal Isotrópico (dBm) Pol V

Pol H

Comentario

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Es necesario ánalizar e interpretar a través de los resultados obtenidos, cuales canales están siendo ocupados e identificar las posibles frecuencias a utilizar. Nota: Se recomienda adjuntar las gráficas obtenidas en el barrido, así como también su respectiva conclusión.


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Práctica Nº 3. Alineación de Antenas de Microondas

El objetivo de esta práctica es estudiar e implementar uno de los métodos más usados para la alineación de antenas, permitiendo el entrenamiento y adiestramiento del uso y manejo de antenas de microondas, así como también el uso de multi-tester. Área de conocimiento: conocimientos teóricos sobre radio enlaces, manejo de antenas y multi-tester y conocimientos teóricos del sistema del enlace a alinear. Requerimientos para la Prueba


Enlace AS3030

b)

Computador

c)

Software de Navegación (Explorer)

d)

Cables y Conectores.

e)

Multi-tester.

f)

Dos teléfonos móviles o dos Walkie-talkies.

g)

Herramientas necesarias para aflojar y apretar los tornillos que sujetan a la antena en el soporte.


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h)

Manual de Instalación de la antena, así como también el manual de instalación de su respectivo montante.


Antes de empezar a realizar la alineación de las antenas de microondas, asegúrese de lo siguiente: a)

Las antenas en ambos extremos y ODUs estén correctamente fijados y configurados para la misma polarización.

b)

Las frecuencias y nivel de potencia se ha establecido correctamente.

c)

Transmisión automática de control de potencia (ATPC) este desactivado.

d)

Protección de conmutación está inhabilitado para proteger la diversidad y enlaces.

La alineación implica el ajuste de la dirección de cada antena hasta que la señal recibida alcance su nivel más alto en cada extremo del enlace de microondas. Para obtener resultados más óptimos y precisos se requiere la constante comunicación entre un técnico (ubicado en el equipo Indoor -IDU) y el alineador (encargado de girar la antena en azimut y elevación), a través de un par de teléfonos móviles o un par de Walkie-talkies. El alineador debe tener acceso directo a la visualización de la señal recibida en


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la ODU, obtenida a través del puerto de alineación ubicado en la antena. Por lo general se obtiene un RSSI (Received Signal Strength Indication: Indicador de la señal recibida), que permite la medición de tensión usando un multí-tester, este debe colocarse en DC (voltaje directo) oscilando el valor entre 0 Voltios y 2,8 Voltios. Es necesario configurar en las IDUs varios parámetros antes de iniciar el proceso de alineación. La herramienta de alineación “General Alignment” del sistema AS3030 en el lado Master, se debe cambiar de OFF a ON (Checkmark). Al igual que en el lado Slave. Según el manual del sistema de operación del sistema AS3030, es necesario deshabilitar la opción DFS, así como también la opción ATPC, esto hace más fácil el proceso de alineación. La potencia de Tx, es necesario cambiarla a 20 dBm. (Ver Anexo C, figuras C-1 y C-6). Para iniciar el proceso, se debe comenzar a aflojar los cuatro tornillos de alineación vertical y horizontal de la respectiva antena (Previamente estudiado el manual del sistema de alineación de la antena), luego se comienza a rotar hasta conseguir un valor de voltaje requerido, o bien hasta obtener la potencia recibida requerida. Luego que se tiene un valor aceptado de nivel de recepción comienza a girarse la antena vertical, hasta obtener un mejor valor que el anterior, aunque es importante destacar que por lo general los enlaces tienen una elevación de 0 º grados. Cuando se obtienen estos valores aceptables se comienza a apretar los tornillos para


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fijar la antena, para luego pasar a realizar el ajuste fino de azimut (ángulo horizontal) y elevación (ángulo vertical) de la antena, finalmente fijar la antena. Resultados Esperados

Se espera que sea posible la alineación de ambos lóbulos principales de cada antena, para así obtener valores de Voltajes de aproximadamente 2,3 Voltios (en el muti-tester) y valores de -42 dBm (visualizada en el software del sistema AS3030 a través del PC). (Ver Anexo C, figura C-3). Resultados Obtenidos

Localidad A: __________________ Localidades

Localidad B: ___________________

Valor de Voltaje (V)

Potencia Recibida (dBm)

Localidad A Localidad B

Según los resultados esperados en esta práctica realice un análisis e interpretación de los resultados obtenidos: ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________


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Práctica Nº 4. Configuración Básica del Sistema AS3030

El objetivo de esta práctica es entrenar a los estudiantes sobre el manejo del software utilizado para realizar las configuraciones del sistema AS3030. A continuación se indica la topología a utilizar:



Enlace AS3030

b)

Computador

c)


d)

Cables de red y conectores RJ45 o DB-9


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Esta prueba consiste en el acceso y configuración del sistema AS3030, bien sea por el puerto de consola (DB-9 o RS232) o usando el navegador WEB (HTTP). Si se accede por el puerto de consola se deben configurar los siguientes parámetros en la pantalla del Hyperterminal: a)

Bps: 9600

b)

Bits de Datos: 8

c)

Paridad: Ninguna

d)

Stop Bits: 1

e)

Flujo de Control: Hardware

Para acceder al sistema AS3030 a través del navegador WEB, primero se tiene que ejecutar el reset en ambos terminales, para colocar el sistema con parámetros por defecto. Se deben seguir los siguientes pasos: a)

Cambie la dirección IP del PC a 192.168.25.X (X puede ser cualquier numero entre 1 y 254, excluyendo el 2, debido a que es la dirección IP que trae configurada la IDU del sistema por defecto).

b)

Cambie la dirección de la subred en la PC a 255.255.255.0


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c)

Conéctese al Terminal del puerto ethernet del sistema AS3030 a través del cable de red.

d)

Escriba http:/192.168.25.2 en su browser (Internet Explorer)

e)

Al ejecutar el paso anterior se accede a la pantalla del Menú principal del sistema (AS3030 Main Menú). (Ver Anexo C, figuras C-1 - C-4).

La configuración de un sistema AS3030 se realizará con la interconexión de dos enlaces, introduciendo los siguientes parámetros a las IDUs de cada extremo. (Ver Anexo C, figuras C-1, C-5 y C-6). Parámetros Application Key Encriptation Key Master Mode Frecuency IP Address Gateway UBR Tx Power DFS Link Distance Link Length Adaptive Modulation ATPC

Master Ver Frontal del radio 0009020074D1 ON 5765 Mhz (Default) 192.168.25.2 192.168.25.3 36 Mb/s +10 dBm Chq Freq Kmts Auto Disabled ON

Slave Ver Frontal del radio 000902006EA4 OFF 5765 Mhz (Default) 192.168.25.3 192.168.25.2 36 Mb/s +10 dBm Chq Freq Kmts Auto Disabled ON

Verifique las configuraciones del sistema usando la tabla anterior.


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Registre las conclusiones interpretadas de la evaluación realizada al enlace: ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ Para realizar un cambio de frecuencia de operación del sistema AS3030, hay que ingresar en el Main Menu del sistema, como se explico anteriormente, y desde el usuario “Admin”, realiza el siguiente cambio (ver anexo C, figura C-6). Parámetros

Master

Slave

Frecuency

5810

Auto Scan

Nota: Es necesario iniciar el cambio de frecuencia en el lado Slave y luego en el lado Master. Registre las conclusiones verificando las configuraciones realizadas en la práctica: ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________


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Práctica Nº 5. Pruebas de Conectividad IP

El objetivo de esta práctica es corroborar la conectividad IP entre los sistemas de radio AS3030 mediante el uso de ping. A continuación se indica la topología a utilizar:



Enlace AS3030

b)

Computador (2)

c)


d)

Cables de red y conectores RJ45 o DB-9.


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Esta prueba tiene como comprobar la funcionalidad de tráfico IP (Trasparent Bridging) del sistema AS3030. Esta prueba consiste en la interconexión de dos PCs, a través del enlace AS3030 configurado en modo Transparent Bridging, de manera que permitan la comunicación entre las redes LAN de cada extremo (Simulados con dos PCs). Debido al método de encapsulación, los computadores deberán tener una dirección IP de la misma Subred de la IP asignada al puerto Ethernet de la IDU AS3030 correspondiente. Los computadores tendrán una dirección CIP (Classical IPLado WAN) pertenecientes a la misma Subred, permitiendo así la conexión entre las sub-redes (diferentes) asignadas en cada extremo. Se debe realizar la prueba con un envió de 1000 paquetes de 100 bytes de tamaño. Ver Anexo C, figura C-3. Resultados Esperados

Se espera que sea posible la conexión entre los dos computadores conectados a las IDUs AS3030 de cada extremo (Redes LAN). Dicha conexión podrá ser comprobada con el envío de paquetes ICMP (Ping). El tiempo no debe exceder de 500 milisegundos y si ocurre significa que el enlace presenta fallas.


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Resultados Obtenidos

Localidad A: ____________________ Identificación IP de los Radios

Localidad B: ___________________ LOCALIDAD A

LOCALIDAD B

LOCALIDAD A

LOCALIDAD B

Dirección IP (aaa.bbb.ccc.ddd) Mascara de Subred (aaa.bbb.ccc.ddd)

Identificación IP del Computador Dirección IP (aaa.bbb.ccc.ddd) Mascara de Subred (aaa.bbb.ccc.ddd)

Ping desde:

Ping a:

Tamaño del Paquete:

Computador en Localidad A

Radio en Localidad B

100bytes

Computador en Localidad B

Radio en Localidad A

100bytes


Tiempo de Transferencia (Promedio < 500ms)

Observaciones:

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Práctica Nº 6. Configuración de Tráfico TDM (E1)

El objetivo de esta práctica es estudiar el método de configuración de la interfaz E1 estructurado, así como también las pruebas de tráfico TDM, es decir observar el desempeño del sistema AS3030 cursando tráfico E1. (Ver Anexo C, figuras C-1, C-2, C-5 y C-7). Área de conocimiento: conocimientos teóricos sobre el sistema AS3030. Requerimientos para la Prueba


Enlace AS3030

b)

Computador (2)

c)


d)


A continuación se muestran las tablas con los valores a ser configurados en la IDU de cada sistema AS3030: Configuración Unframed: Configure el puerto 1 (TDM), basado en la siguiente configuración:


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Parámetros Puerto IP Address Vlan Priority Sync on (clock) Idle Code Coding Framing Loopback

Master 2 192.168.100.192 3 Rx loop mode 255 HDB3 CRC4 DISABLED

Slave 2 192.168.100.199 3 Internal 255 HDB3 CRC4 DISABLED

Master 33 33 1 31 192.168.100.199 20 256

Slave 33 33 1 31 192.168.100.192 20 256

Dso Bundle Unframed: Parámetros Bundle ip Destination bundle Begin ts Number ts Destination ip Jitter buffer Packet length

Revise las estadísticas del puerto 1 ¿que observa? ____________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ Revise los led de alarma ¿que observa? ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________


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Registre la evaluación realizada del enlace: ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ Ahora observaremos el desempeño del sistema AS3030 cursando trafico E1. (Ver anexo C, figuras C-6 y C-7). Es necesario configurar los parámetros que se muestran en la siguiente tabla en la IDU del sistema. Configuración Ber Test (Anritsu): Bit Rate Format Pattern Error Addition

2,048 Mbps HDB3 2x23-1 Single (bit)

Prueba de BER trama: a)

Coloque el BER en el puerto 1 del AS3030 Master

b)

Coloque Loopback físico en el puerto 1 del AS3030 Slave ¿qué observa? ___________________________________________________________ ___________________________________________________________

c)

Inserte 5 bits con errores en el BER ¿qué observa? ___________________________________________________________


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___________________________________________________________ ___________________________________________________________ d)

Remueva el loopback físico en el puerto 1 del AS3030 Slave, coloque un loopback “local” (software) en el puerto 1 del AS3030 Slave. ¿qué observa? ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________

e)

Inserte 5 bits de errores en el BER ¿qué observa? ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________

f)

Coloque un loopback físico en el puerto 2 del sistema AS3030 master y Slave. ¿qué observa? ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________

g)

Verifique las estadísticas del puerto 2 en cada uno de las IDUS. ¿qué


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observa? ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ h)

Registre la evaluación realizada del enlace: ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________


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Práctica Nº 7. Pruebas de Alarmas en el Sistema AS3030

El objetivo de esta práctica es entender los procesos básicos de monitoreo del sistema, así como también realizar simulaciones de problemas para obtener buenos y sólidos conocimientos a la hora de una falla en un sistema de microondas, específicamente el sistema AS3030. A continuación se indica la topología a utilizar:



Enlace AS3030

b)

Computador (2)

c)



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Cables de red y conectores RJ45 o DB-9. Descripción de la Prueba

Esta prueba tiene como objetivo entender los procesos básicos de monitoreo del sistema AS3030. (Ver Anexo C, figuras C-2, C-3 y C-4). Es necesario apagar la fuente de poder del sistema AS3030 en el lado del Master, observe el panel frontal de la IDU ¿Qué observa? ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ Revise la opción Log de alarma ¿Qué observa? ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ El instructor simulara un problema en el cable de IF, observe el panel frontal de la IDU ¿Qué observa? ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________


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Resultados Esperados

Se espera que sea posible el estudio de todas las alarmas presentes en el sistema AS3030, así como también su solución. Resultados Obtenidos

Localidad A: _________________ LOCALIDAD


PROBLEMA

Localidad B: _____________________ SOLUCIÓN

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Práctica Nº 8. Sistemas de Puesta a Tierra en un Radio Enlace de Microondas

El objetivo de esta práctica es capacitar al alumno sobre un sistema de puesta a tierra en un enlace de microondas, específicamente del sistema AS3030. Área de conocimiento: sistema de puesta a tierra en un radio enlace de microondas. Requerimientos para la Prueba


Enlace AS3030

b)

Sistema de Puesta a Tierra de comunicación.


El desarrollo de esta prueba consiste en la identificación de todos los elementos que conforman el sistema de puesta a tierra de un sistema de radio enlace de microondas. Se deben llenar las tablas que a continuación se muestran, luego de hacer la respectiva inspección a cada una de las estaciones, así como también se requiere realizar un informe donde se detallen los sistemas de aterramiento que se usa en las instalaciones visitadas.


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Localidad

Anillos de Aterramiento Interno

Localidad

Externo

Sistema de Pararrayos

Barras de Aterramiento Interna de la Caseta

Externa de la Caseta

En la Torre

Sistema de Aterramiento Rack

Equipos

Cable de IF


En función de lo realizado el alumno esta en la capacidad de identificar un sistema de puesta, así como también el conocimiento y experiencia de corroborar si una estación cuenta con un sistema de puesta a tierra completo.


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Práctica Nº 9. Medición de Potencia

El objetivo de esta práctica es realizar la medición de los niveles de potencia de transmisión y recepción y confrontar dichas mediciones con los cálculos teóricos. A continuación se indica la topología a útilizar:



Enlace AS3030

b)

Computador (2)

c)


d)



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Utilizando la facilidad de visualización de los parámetros generales configurados en el sistema AS3030-IP, realizar la medición de los niveles de potencia de transmisión y recepción y confrontar dichas mediciones con los cálculos teóricos. (Ver anexo C, figuras C-1, C-2 y C-3). Identificación del enlace: Localidad A: ___________________ Latitud/Longitud Latitud(xx°yy’zz’’) N Longitud(xx°yy’zz’’) W

Localidad B: _________________

LOCALIDAD A

LOCALIDAD B


Localidad A: ___________________

Valores Teóricos Potencia Transmitida (dBm) Potencia Recibida RSSI (dBm)


Localidad B: ___________________

LOCALIDAD A

LOCALIDAD B

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Localidad A: ____________________ Valores Medidos Potencia Transmitida (dBm) Potencia Recibida RSSI (dBm) SINADR (dBm) Frecuencia del Canal RF (MHz)

Localidad B: ___________________

Localidad A

Localidad B

Condiciones atmosféricas: ____________________________________________ Nota: Condición Atmosférica (Sol Radiante, Nublado, Bruma, Lluvia leve, Lluvia fuerte) Condición de Transmisión del enlace (LOS, OLS, NLOS): __________________ Nota: Condición de Transmisión del enlace (LOS: Con línea de vista, OLS: Con línea de vista óptica, NLOS: sin línea de vista) Registre las conclusiones verificando lo realizado en dicha práctica: ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________


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Práctica Nº 10. Pruebas de Capacidad Máxima de Tráfico IP (Throughput)

El objetivo de esta prueba es comprobar la capacidad máxima de transmisión de tráfico IP del sistema AS3030. A continuación se indica la topología a utilizar:



Enlace AS3030

b)

Computador (2)

c)


d)


e)

Software de generación de trafico UDP, como el Tfgen Traffic


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Generador. f)

Software de medición de tráfico UDP, como el NetPerSec.


El desarrollo de esta prueba consiste en comprobar la capacidad máxima de transmisión de tráfico IP (Throughput) del sistema de radio AS3030 en ambos sentidos. Para ello se requiere conectar un PC con los software de generación y medición de tráfico UDP a la unidad IDU del radio en ambos extremos del enlace, para inyectar tráfico IP y detectar la capacidad de tráfico transmitido. Utilizando la facilidad de visualización de los parámetros generales configurados en el sistema AS3030-IP, vía consola se puede visualizar el “Uncoded Burst Rate” en Mbps, y con la prueba se medirá el “Average Ethernet Rate” en Mbps. (Ver Anexo C, figuras C-2 y C-3). Por esta razón se anexa a continuación un cuadro resumen de Modulación/Throughput donde se pueden visualizar estos parámetros: Modulation Coding Rate BPSK

½

12

6

Average Ethernet Rate (Mbps) 4

BPSK

¾

12

9

7

QPSK

½

24

12

10

QPSK

¾

24

18

15

16QAM

½

48

24

20


Over the air Rate (Mbps)

Uncoded Burst Rate (Mbps)

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16QAM

¾

48

36

30

64QAM 64QAM

2/3 ¾

72 72

48 54

39 43


En función de lo visualizado a través del software el valor del “Uncoded Burst Rate” en Mbps, se confirmará con la prueba que se esta obteniendo del “Average Ethernet Rate” en Mbps correspondiente. Resultados Obtenidos

Localidad A: ________________ Uncoded Burst Rate (Mbps)

Localidad B: ___________________ Average Retransmisiones Ethernet Rate (Mbps)

Paquetes Perdidos

Enlace A → B Enlace B ← A

Registre las conclusiones verificando lo realizado en dicha práctica: ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________


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Práctica Nº 11. Prueba de Transmisión de Tráfico IP

El objetivo de esta práctica es verificar la transferencia de archivos a través del sistema de radio AS3030 mediante el uso del protocolo FTP. A continuación se indica la topología a utilizar:



Enlace AS3030

b)

Computador (2)

c)


d)



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e)

FTP Server, Como el Quick`n and Easy FTP Server.

f)

FTP Client, como el de la consola DOS.


El desarrollo de esta prueba consiste en comprobar la funcionalidad de tráfico IP (Transparent Bridging) del sistema AS3030. Esta prueba consiste en la interconexión de dos computadoras, a través el enlace AS3030, configurado en modo Transparent Bridging, de manera que permitan la comunicación entre las redes LAN, de cada extremo (simulados con los dos computadores). Debido al método de encapsulacion, las computadoras deberán tener una dirección IP de la misma subred de la IP asignada al puerto Ethernet de la IDU AS3030 correspondiente. Las computadoras tendrán una dirección CIP (Classical IP – lado WAN) perteneciente a la misma subred, permitiendo así la conexión entre las sub-redes (diferentes) asignadas en cada extremo del enlace. (Ver anexo C, figuras C-5 y C-6). Resultados Esperados

Se espera que sea posible la conexión entre los dos computadores conectados a las IDUs AS3030 de cada extremo (Redes LAN). Dicha conexión podrá ser comprobada con el establecimiento de sesiones FTP para la transferencia de archivos, y que los archivos enviados sean recibidos en el computador de destino. Los tiempos de transferencia máximos estimados se muestran en la siguiente tabla:


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Tamaño del

Tiempo de Transferencia en Seg. Dependiendo del “Uncoded

Archivo (MBytes)

Burts Rate” obtenido en el enlace.

1

24 Mbps 15,6seg

36 Mbps 10,4seg

48 Mbps 8seg

54 Mbps 7,2seg

10

43seg

30seg

24seg

22seg

100

390seg

260seg

200seg

180seg

500

1950seg

1300seg

1000seg

900seg


Localidad A: ____________________ Identificación IP de los Radios

Localidad B: ____________________ Localidad A

Localidad B


Identificación IP del Computador

Localidad A

Localidad B


El “Undecoded Burts Rate” obtenido en el enlace es: ______________ Mbps. A continuación se presentan las tablas para plasmar los resultados obtenidos:


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Prueba de transferencia desde localidad A hacia localidad B: Tamaño del Archivo (MBytes) 1 10 100 500

Tiempo de Transferencia (Seg.)

Prueba de transferencia desde localidad B hacia localidad A:

Tamaño del Archivo (MBytes) 1

Tiempo de Transferencia (Seg.)

10 100 500

Prueba de transferencia entre ambas localidades simultáneamente: Tamaño del Archivo (MBytes)

Tiempo de Transferencia (Seg.) Sentido A→B

Tiempo de Transferencia (Seg.) Sentido B→A

1 10 100 500

Registre las conclusiones verificando lo realizado en dicha práctica:


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____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________


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CAPÍTULO V CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES Conclusiones El diseño del radio enlace, así como también el diseño de las prácticas que van a ser usadas por la empresa Cooperativa Bolivariana Educatel para preparar a los alumnos y profesionales en el área, marcan una pauta de arranque para la realización de proyectos orientados al desarrollo de herramientas de aprendizaje y entrenamiento utilizando equipos de comunicaciones de última tecnología. Con satisfacción se puede afirmar que se han logrado los objetivos propuestos con el diseño. Las prácticas realizadas son de fácil operación y entendimiento, además, el estudio de factibilidades técnica permitió realizar la selección adecuada de los diferentes equipos del sistema, lo que permitió crear un sistema útil, completo y de fácil entendimiento para los estudiantes o profesionales interesados en la realización del entrenamiento. Como se dice anteriormente los objetivos planteados para el diseño del radio enlace de microondas, se cumplieron en su totalidad lo que permitió aportar soluciones al problema existente en el actualidad, el cual es un sistema de entrenamiento de radio enlace de microondas con equipos reales dirigido a estudiantes de telecomunicaciones, esto se logró con la colaboración del personal técnico e ingenieros del departamento de Ingeniería de la empresa Cooperativa


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Bolivariana Educatel. Se ha podido demostrar que la implementación de este sistema es totalmente viable y posible, ya que: 1.

Presenta

bastante

interés

por

parte

de

los

estudiantes

de

telecomunicaciones, así como también por parte de especialistas en el área dando como resultado una elevación del nivel de experiencia en los profesionales. 2.

Con el uso del software Radio Mobile se pudo determinar la ubicación de los sitios del radio enlace, además de garantizar la existencia de la línea de vista directa. Así como también se pudo conocer las herramientas que presenta el software para el diseño de radio enlaces de microondas, y proponerlo como software para el entrenamiento.

3.

Permite ayudar a mejorar el nivel académico, tecnológico, y práctico de los estudiantes y profesionales de telecomunicaciones a nivel regional.

4.

Antes de realizar el entrenamiento en sistema de microondas en la empresa Cooperativa Bolivariana Educatel, es necesario que el alumno o profesional tenga un nivel avanzado de conocimientos teóricos en cuanto al tema.

5.

Las prácticas diseñadas para el entrenamiento de estudiantes de


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telecomunicaciones están sujetas a estudios y cambios para perfeccionar dicho entrenamiento. Recomendaciones 1.

Elaborar prácticas para otras áreas de telecomunicaciones, tales como: Fibra Óptica, Redes Inalámbricas, Diseño de Antenas de Microondas, entre otros.

2.

Ampliar la gama de equipos usados en el entrenamiento de estudiantes o profesionales, ya que el mismo se realiza sólo con el uso del sistema de radio enlaces de microondas AS3030, Marca AIRSPAN. Algunos de los equipos que serían también ideales para el entrenamiento de estos sistemas, podría ser el Mini-Link E, de la marca ERICSSON, ya que son sistemas muy completos, muy potentes y son bastante usados por las empresas mas grandes de telecomunicaciones a nivel nacional.

3.

Diseñar, instalar y poner en servicio un sistema auxiliar de electricidad para casos de emergencia en las estaciones dedicadas a dar el entrenamiento, conformado por un equipo motogenerador, y la infraestructura suficiente y necesaria para su operación (caseta, tanque de combustible, tuberías, entre otras).

4.

De igual manera se recomienda hacer uso de otros software para el


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diseño, cálculo y estudio de radio enlaces de microondas, donde se profundice el estudio de esta área de las comunicaciones, y por ende se experimenta con otras herramientas computacionales. 5.

Suministrar e instalar una plataforma de gestión para la administración del sistema de microondas AS3030, con la idea de establecer una supervisión inmediata de alarmas debido a fallas de energía, alta o baja temperatura, alarma para intrusos, alarma de fallas del motogenerador, entre otras.

6.

Se recomienda aplicar a las prácticas que lo ameriten, el uso e implementación de seguridad industrial, para proteger a los estudiantes que recibirán el entrenamiento.


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REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Arciniegas E. y Montemurro A. (2007). Diseño de una Red de Microondas para C.A. ENELBAR. Trabajo de Grado para optar al título de Ingeniero de Telecomunicaciones. Facultad de Ingeniería. Universidad Fermín Toro. Cabudare (Venezuela). Ávila O. (2004). Diseño de un Radio Enlace Digital. Bogotá (Colombia). Arellano R. (2004). Diseño de un Sistema para la Alineación Automática de un Enlace de Microondas con Estación Transportable. Universidad Nacional del Táchira. (Venezuela). Barboza, Z. (1991). Antenas y Propagación. Universidad de Los Andes. Mérida (Venezuela). Bendito (2002). Diseño de Radio Enlace por Microondas. Universidad de los Andes. Mérida (Venezuela). Bianchi, A. (1997). Capítulo 1: Radiopropagación por encima de 1 GHz. Ingeniería de Telecomunicaciones II. Burguete C. (2005). Simulación de Zonas de Fresnel para Enlaces de Microondas Terrestres. Trabajo de Grado para optar al título de Ingeniero en Electrónica y Comunicaciones. Facultad de Ingeniería. Universidad de las Américas. Puebla (México). CANTV. (2006). Manual de Operación del Sistema AS3030. Teldealer. Barquisimeto (Venezuela). Hesselbach, X; Altés, J. (2002). Análisis de Redes y Sistemas de Comunicación. Barcelona: Ediciones UPC. Huidobro, J. y otros. (2005). Tecnologías de Telecomunicaciones. España: Creaciones Copyright. Mavares, D. (2007). Radio Enlace. Barquisimeto (Venezuela).


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Tomasi, W. (2003). Sistemas de Comunicaciones Electrónicas, Phoenix, Arizona, 4ta edición. Editorial Prentice hall. Torres J. (2006). Estudio de Radio Propagación VHF Extendido y Ubicación de Antena para Comunicación Tierra-Aire. Trabajo de Grado para optar al título de Ingeniero Electrónico. Facultad de Ingeniería Electrónica. Universidad Pontífica Bolivariana. Medellín (Colombia). Universidad Fermín Toro (2007). Manual de Normas para la Presentación de Trabajo de Grado. Cabudare (Venezuela). Referencia Electrónicas Bur, G. Guía de Radio Mobile e Instalador de Versión 7.6.3 [Programa de Computación en Línea]. Disponible: http://www.pizon.org/radiomobile/tutorial.index.html. [Consulta: Noviembre, 2007] Diseño de un Radio Enlace Digital, (2004). Disponible: http://www.monografias.com/trabajos17/radio-enlace/radio-enlace.shtml. [Consulta: Diciembre, 2007] Glosario de términos básicos de telecomunicaciones”, 1996. Disponible: http://omega.ilce.edu.mx:3000/sites/ciencia/volumen3/ciencia3/149/htm/sec_11.htm. [Consulta Febrero 2008] Planificación de radio enlaces con base en topografía digital. Disponible: http://sig.utpl.edu.ec/sigutpl/Staftpro/sig/radioenlace.PDF. [Consulta: Enero, 2008]


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ANEXOS


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Diseno Radio Enlaces

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