PROYECTO: ENLACE MICROONDAS EL CHUMICAL – CHUMICAL – LA LA TRONOSA
UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE PANAMÁ FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA INGENIERÍA ELECTRÓNICA Y TELECOMUNICACIONES TELECOMUNICACIONES COMUNICACIONES COMUNICACIONES INALÁMBRICA PROYECTO FINAL SISTEMAS DE COMUNICACIÓN INALÁMBRICA PARA ÁREAS DE DIFÍCIL ACCESO
PROYECTO: ENLACE MICROONDAS EL CHUMICAL – CHUMICAL – LA LA TRONOSA
INTEGRANTES: Jossue Calvo 8-852-181 Alyssa De Gracia 8-856-170 Itzel Frías
Mario Martínez 9-736-1037 Adyanis Ríos 8-840-1560 Erasmo Sierra 8-844-2438 Carmen Torres
PRESENTADO A CONSIDERACIÓN DEL PROFESOR: Alberto Hidalgo
GRUPO: 1IT-251
2014
INTRODUCCIÓN Entre los sistemas de comunicación a distancia más utilizados en la actualidad, se encuentran los de microondas; que no son más que una tecnología para la transmisión de información o energía mediante el uso de ondas electromagnéticas de longitud de onda c orta.
La presente investigación propone un proyecto de enlace microondas para dar cobertura de telefonía móvil, o mejorarla, al poblado de El Chumical en la provincia de Veraguas, que ha sido objeto de estudio y seleccionado no sólo por su crecimiento poblacional, sino por la demanda de tecnología móvil registrada en los últimos años, que le da a su implementación, viabilidad económica y social.
Una de las partes fundamentales para la realización de este enlace de microondas depende del equipo que se utilice el cual se compone, de forma general, por antenas, equipo transmisor y receptor, torre, amplificadores, entre otros. Dicho equipo ha sido cuidadosamente estudiado para que sea el más óptimo posible y así evitar los sobrecostos sin desmejorar la calidad.
Para el desarrollo de este estudio, han sido de gran utilidad las aplicaciones existentes de cartografía y relieve, así como las fuentes de información de diferentes entidades del país que llevan el registro de datos importantes para el análisis de nuestro estudio; con el objetivo de
resolver la problemática que presenta el área de El Chumical referente al servicio de telefonía móvil.
ÍNDICE 1. Planteamiento del problema ● Tipo de enlace: descripción ● Beneficios del enlace escogido ● Resumen de nuestro proyecto 2. adyanis 3. Tecnologías Celulares ● Tecnologías existentes a nivel mundial ● Tecnologías existentes en nuestro país ● Tecnología escogida para nuestro proyecto 4. Diseño del sistema ● Regulaciones de la ASEP ● Comunidad que brindaremos el servicio ● Introducción a RadioMobile ● Resultados 5. Inventario y presupuesto de equipos ● Cuadro Financiero
●
Costos vs. Beneficios
6. Impacto en el área ● Beneficios logrados 7. Conclusión 8. Bibliografía 9. Anexos
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA De acuerdo a indicadores de la Dirección Nacional de Telecomunicaciones de la Autoridad Nacional de los Servicios Públicos, ASEP, en los últimos seis años la cantidad de usuarios de celular ha crecido en un 60%. Según los registros, Panamá cuenta con más de 6 millones de usuarios con telefonía celular; sin embargo, son muchas las áreas que aún no cuentan con señal para el uso de este servicio, limitando las comunicaciones y haciendo de la adquisición de estos equipos un gasto inútil. Por tal motivo, consideramos importante brindar la oportunidad a sectores del país que se encuentren en crecimiento, y cuente con las condiciones necesarias para poder implementar el uso de estos servicios, con el fin de mejorar la calidad del servicio de las comunicaciones en el país. Con miras a lograr la meta previamente presentada, nos enfocamos en el sector del Chumical, distrito de Soná en la provincia de Veraguas. Analizando los problemas que presenta este sector en el área de cobertura para telefonía celular, y considerando que el mismo se encuentra dentro de los sectores de la República cuyo aproximadamente el 60% de su población cuenta con un teléfono celular; presentamos en este proyecto una solución para la problemática de calidad de señal para telefonía celular en el sector.
SOLUCIÓN A LA PROBLEMÁTICA Nuestro proyecto se basa en brindarle un servicio de tecnología GSM a la comunidad del Chumical en Santiago la cual se va visto en los últimos censos su crecimiento tanto como de población como prosperidad entre sus habitantes. El enlace que se va a utilizar es el punto a punto, nuestra BTS o antena transmisora estará ubicada en La Tronosa, Santiago Centro y transmitirá hasta una distancia de 9.84 km con microondas.
DESCRIPCIÓN DEL FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA GSM es un protocolo de comunicaciones telefónicas móviles que permite formar circuito reales digitales por radioenlace. Se considera la segunda generación de sistemas de telefonía móvil, siendo la primera analógica y la tercera UMTS. El espacio geográfico es dividido en células con una estación base en su interior y un grupo de frecuencias propio. El usuario se comunica con la estación base que corresponde a la célula donde se encuentra. Cada canal soporta 8 circuitos de voz o datos multiplexados en el tiempo. La voz se transmite digitalizada y comprimida a 13,6 Kbps. Para datos sólo se puede transmitir a 9,6 kbps. El número de usuarios simultáneos que soporta una célula está limitado por el número de canales que puede utilizar, que es fijo. Para aumentar este número hay que dividir la célula en otras más pequeñas poniendo más estaciones base con menos alcance (menos potencia). El teléfono adapta su potencia en
función de la proximidad de la estación base.
DESCRIPCIÓN DEL TIPO DE ENLACE Las redes punto a punto son aquellas que responden a un tipo de arquitectura de red en las que cada canal de datos se usa para comunicar únicamente dos nodos, en clara oposición a las redes multipunto, en las cuales cada canal de datos se puede usar para comunicarse con diversos nodos. En una red punto a punto, los dispositivos en red actúan como socios iguales, o pares entre sí. Como pares, cada dispositivo puede tomar el rol de esclavo o la función de maestro. En un momento, el dispositivo A, por ejemplo, puede hacer una petición de un mensaje / dato del dispositivo B, y este es el que le responde enviando el mensaje / dato al dispositivo A. El dispositivo A funciona como esclavo, mientras que B funciona como maestro. Un momento después los dispositivos A y B pueden revertir los roles: B, como esclavo, hace una solicitud a A, y A, como maestro, responde a la solicitud de B. A y B permanecen en una relación recíproca o par entre ellos. Las redes punto a punto son relativamente fáciles de instalar y operar. A medida que las redes crecen, las relaciones punto a punto se vuelven más difíciles de coordinar y operar. Su eficiencia decrece rápidamente a medida que la cantidad de dispositivos en la red aumenta. Los enlaces que interconectan los nodos de una red punto a punto se pueden clasificar en tres tipos según el sentido de las comunicaciones que transportan: -
-
Simplex.- La transacción sólo se efectúa en un solo sentido. Half-dúpIex.- La transacción se realiza en ambos sentidos, pero de forma alternativa, es decir solo uno puede transmitir en un momento dado, no pudiendo transmitir los dos al mismo tiempo. FuIl-Dúplex.- La transacción se puede llevar a cabo en ambos sentidos simultáneamente. Cuando la velocidad de los enlaces Semi-dúplex y Dúplex es la misma en ambos sentidos, se dice que es un enlace simétrico, en caso contrario se dice que es un enlace asimétrico.
VENTAJAS DE ESTE TIPO DE ENLACE § Los algoritmos de encaminamiento suelen ser complejos, y el control de errores se realiza en los nodos intermedios además de los extremos.
§ Las estaciones reciben sólo los mensajes que les entregan los nodos de la red. Estos previamente identifican a la estación receptora a partir de la dirección de destino del me nsaje.
§ La conexión entre los nodos se puede realizar con uno o varios sistemas de transmisión de diferente velocidad, trabajando en paralelo.
§ Los retardos se deben al tránsito de los mensajes a través de los nodos intermedios.
§ La conexión extremo a extremo se realiza a través de los nodos intermedios, por lo que depende de su fiabilidad.
§ La seguridad es inherente a la propia estructura en malla de la red en la que cada nodo se conecta a dos o más nodos.
§ Los costes del cableado dependen del número de enlaces entre las estaciones. Cada nodo tiene por lo menos dos interfaces.
ENLACE PUNTO A PUNTO EL CHUMICAL – LA TRONOSA Capturas del enlace por medio de Google Earth: Antena transmisora, ubicada en La Tronosa
Antena receptora futura, que tendrá ubicación en El Chumical
Los estudios realizados en nuestros dos puntos fue importante debido a que se debe saber si el enlace punto a punto es viable, como se puede observar la línea de vista no es obstruida por montañas o algo semejante. Distancia del Enlace La perspectiva del proyecto tiene una distancia de 9.84 km con microondas
MEDIDAS DE CONSIDERACIÓN PARA EL DISEÑO DEL SISTEMA Cálculo de la capacidad Para calcular la capacidad es importante entender que la velocidad declarada de un dispositivo inalámbrico (la llamada tasa de datos) se refiere a la tasa a la cual los radios intercambian símbolos, no al caudal utilizable que se puede aprovechar. El caudal (throughput) es también conocido como la capacidad del canal, o simplemente ancho de banda (sin embargo, el término es muy diferente al ancho de banda de la radio). El ancho de banda cuando se refiere a caudal se mide en Mbps, pero la definición estricta del ancho de banda se mide en MHz. Por ejemplo, un enlace único 802.11g puede usar radios de 54 Mbps, pero va a proporcionar sólo hasta 22 Mbps del caudal real. El resto es tara (overhead) que los radios necesitan para coordinar sus señales utilizando el protocolo 802.11g. Note que el caudal es una medida de bits en el tiempo. 22 Mbps significa que en un segundo dado, hasta 22 megabits pueden ser enviados de un extremo al otro del enlace. Si los usuarios intentan forzar más de 22 megabits a través del enlace, va a tomar más tiempo de un segundo. Puesto que los datos no pueden ser enviados inmediatamente se colocan en una cola y se transmiten tan pronto como sea posible. Esto incrementa el tiempo necesario para que los bits más recientes en la cola atraviesen el enlace. El
tiempo que le toma a los datos atravesar el enlace se llama latencia, y a una alta latencia se le conoce usualmente como retardo. Su enlace va a la larga a enviar todos el tráfico en la cola, pero sus usuarios probablemente se van a quejar a medida que el retardo se incrementa ¿Qué tanto caudal van a necesitar realmente sus usuarios? Depende de cuántos usuarios haya, y de cómo utilicen el enlace inalámbrico.
Cálculo del presupuesto del enlace El proceso de determinar si un enlace es viable se denomina cálculo del presupuesto del enlace o balance de potencia y puede ser hecho manualmente o usando herramientas especializadas. Un sistema de comunicación básico consiste en dos radios, cada uno con su antena y separados por el trayecto a ser cubierto como se muestra en la siguiente figura.
La señal recibida tiene que estar por encima de un cierto nivel mínimo para que la comunicación pueda ser confiable. El que las señales puedan o no ser transmitidas entre los radios va a depender de las características del equipo y de la disminución de la señal debido a la distancia, lo que se llama pérdida de trayectoria. En este sistema algunos parámetros pueden ser modificados (el equipo empleado, por ejemplo) mientras que otros permanecen fijos (la distancia entre los radios). Comencemos examinando los parámetros modificables: 1. Las características del equipo que se deben considerar cuando se calcula el presupuesto del enlace son: § Potencia de Transmisión (TX). Se expresa en mili vatios o en dBm. La potencia de transmisión a menudo
depende de la tasa de transmisión. La potencia TX de un dispositivo dado debería especificarse en los manuales del fabricante.
§ Ganancia de las Antenas. Las antenas son dispositivos pasivos que crean el efecto de amplificación gracias a su forma física. Las antenas tienen las mismas características cuando reciben que cuando transmiten. De esta manera, una antena de 12 dBi es simplemente una antena de 12 dBi sin especificar si es en el modo de transmisión o de recepción. Algunos valores típicos son: las antenas parabólicas tienen una ganancia entre 19-24 dBi: las omnidireccionales entre 5-12 dBi; y las sectoriales grosso modo de 12-15 dBi de ganancia.
§ Nivel Mínimo de señal recibida (Received Signal Level: RSL), o simplemente la sensibilidad del receptor. El RSL mínimo se expresa siempre como dBm negativos (-dBm) y es el nivel más bajo de señal que el radio puede distinguir. El RSL mínimo depende de la tasa de transmisión y como regla general la tasa más baja (1 Mbps) tiene la sensibilidad más alta. El mínimo va a estar generalmente en el rango de los -75 a -95 dBm.
§ Pérdidas en los Cables. Parte de la energía de la señal se pierde en los cables, los conectores y otros dispositivos desde los radios a las antenas. La pérdida depende del tipo de cable usado y de su longitud. La pérdida de señal para cables coaxiales cortos incluyendo los conectores es bastante baja, en el rango de los 2-3 dB. Es mejor usar cables lo más cortos posible. Los equipos ahora suelen traer antenas empotradas y por lo tanto los cables son muy cortos.
2.
Cuando se calcula la pérdida en la trayectoria, algunos aspectos deben considerarse. Se deben tener en cuenta la pérdida en espacio libre, la atenuación y la dispersión. § Pérdida en espacio libre. La dispersión geométrica del frente de onda, conocida generalmente como pérdida en el espacio libre, disminuye la potencia de la señal. Ignorando todo lo demás, cuanto más lejanos estén los dos radios, más pequeña es la señal debido a la pérdida en el espacio libre. Esto es independiente del medio ambiente; depende sólo de la distancia. Esta pérdida ocurre porque la energía de la señal irradiada se expande en función de la distancia desde el transmisor. Usando los decibeles para expresar la pérdida y usando una frecuencia genérica f, la ecuación para la pérdida en el espacio libre es: Lfsl = 32.4+20*log10(D)+20*log10(f) Donde Lfsl se expresa en dB; D en kilómetros y f en MHz. Se debería notar que la diferencia entre usar 2400 MHz y 5300 MHz es de 6 dB en términos de pérdida en espacio libre. De manera que una frecuencia más alta da una pérdida más alta, lo que se contrarresta usualmente con una ganancia mayor de la antena parabólica. Una antena parabólica operando a 5 GHz es 6 dB más potente que otra con las mismas dimensiones que
opera a 2.4 GHz para las mismas dimensiones de la antena. § Atenuación: El segundo factor que contribuye con la pérdida en la trayectoria es la atenuación. Esta se produce cuando parte de la potencia de la señal es absorbida cuando pasa a través de objetos sólidos como árboles, paredes, ventanas, y pisos de los edificios. La atenuación puede variar mucho dependiendo de la estructura del objeto que atraviesa la señal, y es muy difícil de cuantificar. § Dispersión: A lo largo del trayecto del enlace la potencia de RF (radio frecuencia) deja la antena transmisora y se dispersa. Una parte de la de la potencia de RF alcanza a la antena receptora directamente, mientras otra parte rebota en la tierra. Parte de esa potencia que rebota alcanza la antena receptora. Puesto que la señal reflejada tiene un espacio más largo por recorrer, llega a la antena receptora más tarde que la señal directa. Este efecto se llama multitrayectoria, o dispersión de la señal. En algunos casos las señales reflejadas se suman y no causan problema. Cuando se suman en contrafase, la señal recibida es casi inútil. En algunos casos, la señal en la antena receptora puede ser anulada por las señales reflejadas. A esto se conoce como desvanecimiento extremo o anulación. Hay una técnica simple utilizada para resolver problemas de multitrayectoria llamada diversidad de antena. Esta consiste en añadir una segunda antena al radio. Si dos señales se suman en contrafase en un punto, anulandose, no van a anularse en otro punto cercano. Si hay dos antenas, por lo menos una de ellas debería ser capaz de recibir una señal utilizable, incluso si la otra está recibiendo una muy debilitada. En dispositivos comerciales se usa diversidad de antenas conmutadas: antenas múltiples en múltiples entradas con un receptor único. Se pasa al receptor la señal de la antena que tenga la señal más fuerte. Cuando se transmite, el radio usa la última antena utilizada para la recepción. La distorsión dada por multitrayectoria degrada la capacidad del receptor para recobrar la señal de una manera parecida a la pérdida de la señal. Unir todos estos parámetros conduce al cálculo del presupuesto del enlace. Si se están usando radios diferentes en los dos extremos del enlace, la pérdida en la trayectoria debe calcularse dos veces, una por cada dirección (usando la potencia apropiada TX, la potencia RX, la ganancia TX de antena, y la ganancia RX de la antena para cada cálculo). Al sumar todas las ganancias y restar todas las pérdidas tenemos: TX Potencia Radio 1 +Ganancia de Antena Radio 1 -Pérdida en Cables Radio 1 +Ganancia de Antena Radio 2 -Pérdida en Cables Radio 2 =Ganancia Total Al restar la Pérdida en la Trayectoria de la Ganancia Total: Ganancia Total - Pérdida en la Trayectoria = Nivel de la Señal en el extremo receptor del enlace Si el nivel de la señal resultante es mayor que la sensibilidad del receptor, entonces el enlace es viable, La señal recibida es lo suficientemente potente como para que el radio la utilice.
UBICACION DEL SITIO DE DIFÍCIL ACCESO RBS RECEPTORA- EL CHUMICAL
Chumical (Lugar poblado) Provincia: Veraguas, Distrito: Soná, Corregimiento: Guarumal Latitud: 7.79444 Longitud: -81.2819
DESCRIPCIÓN POBLACIONAL
ARCHIVOS DE CONTRALORÍA GENERAL DE LA REPÚBLICA DE PANAMÁ El poblado del Chumical cuenta con una población, según el censo del 2010 de 587 habitantes.
DATOS DE VIVIENDA DEL LUGAR
SERVICIOS ELÉCTRICOS
Utilizando los registros del censo del 2010, se presenta un mapa de la Cobertura Eléctrica en Panamá, donde se indica el porcentaje de viviendas que carecen de este servicio. Se observa que para la provincia de Veraguas el 32% de la población carece de energía eléctrica; sin embargo para saber específicamente el porcentaje correspondiente al sector de Chumical, se muestra a continuación el cuadro presentado por el Instituto Nacional de Estadística y Censo denominado: “Algunas Características Importantes de las
Viviendas Particulares Ocupadas y de la Población de la República por Provincia, Distrito, Corregimiento y Lugar Poblado: Censo 2010” donde se espec ifica el número de servicios básicos con el que cuentan las viviendas del sector.
ARCHIVOS DE CONTRALORÍA GENERAL DE LA REPÚBLICA DE PANAMÁ
El Chumical cuenta con un total de 131 viviendas, de los cuales sólo 14 no cuentan con luz eléctrica; por consiguiente un 89.31% de la población se encuentra capacitada para tener servicio de celular. NIVELES DE COBERTURAS DEL ÁREA Se muestra a continuación en los mapas de cobertura de diversas compañías, la ubicación de nuestra
antena, con el fin de demostrar la baja cobertura en el área escogida, y la necesidad de una antena que permita una señal de calidad.
Mapa de Cobertura. Telefónica Digicel Como se observa en el mapa de Digicel, la cobertura en el área de Chumical se encuentra al límite del área de cobertura que brinda la compañía. De igual forma, en el mapa de cobertura de Telefónica Móviles, por consiguiente la calidad de servicio brindado por estas compañías para el sector del Chumical es bastante bajo e incluso nulo.
Mapa de Cobertura. Telefónica Móviles Panamá Basados en los registros del censo realizado en el 2010 para el área de telefonía, se documentan las Antenas instaladas según proveedor. Se puede observar el déficit de las mismas en las regiones cercanas
a nuestro punto de enlace. Son las compañías de Digicel y Cable Wireless las que cuentan con antenas más cercanas al área del Chumical.
MOTIVOS DE ACTUALIZACIÓN El Chumical se encuentra en el distrito de Soná, corregimiento de Guarumal; El Cuadro 11 mostrado a continuación, muestra los índices de población del corregimiento de Guarumal, según los últimos censos realizados en la República, los mismos nos indican que se trata de una población en crecimiento, y por consiguiente es un área a considerar para la instalación de nuevos servicios con miras de progreso. Cuadro 11. SUPERFICIE, POBLACIÓN Y DENSIDAD DE POBLACIÓN EN LA REPÚBLICA, SEGÚN PROVINCIA, COMARCA, DISTRITO Y CORREGIMIENTO Provincia, comarca indígena, distrito y corregimiento Soná…………………………………………. Guarumal………………………………...
Superficie 2 (km )
1,519.1 324.3
Población
1990 27,83 3 2,558
Densidad (habitantes por km )
2000 27,372
2010 27,833
1990 18.3
2000 18.0
2010 18.3
3,098
3,239
7.8
9.5
10.0
EL CRECIMIENTO DE LA TELEFONÍA EN EL PAÍS La Dirección Nacional de Telecomunicaciones de la Autoridad Nacional de los Servicios Públicos, realizó un estudio de la evolución de la telefonía móvil en el país en los últimos años, como resultado, se observa que el total de abonados de teléfonos móviles celulares supera casi el doble la cantidad de habitantes del país; para este año, las estadísticas arrojan un índice de 163.5 teléfonos celulares por cada 100 habitantes, lo que reafirma la necesidad de brindar una cobertura de calidad a la mayor área del país, enfatizando en las regiones de crecimiento que carecen de este servicio, tal y como lo es la región del Chumical en la provincia de Veraguas. La imagen mostrada a continuación, muestra los indicadores de telefonía móvil celular del 2007 al 2013 .
Indicadores de Telefonía Celular 2007- 2013
Basados en los resultados del último censo realizado en el país, se presenta a continuación un mapa con los porcentajes de viviendas con telefonía celular a lo largo de la República. Señalamos el área donde se encuentra el Chumical, y observamos que según la descripción del mapa, aproximadamente el 60.1% al 78 % de las viviendas encuestadas cuentan con teléfonos celulares, lo que reafirma nuevamente, la necesidad de mejorar los servicios de cobertura en el área.
Mapa, Porcentajes de Viviendas con Telefonía Celular
UBICACIÓN DEL LA ANTENA
La antena será ubicada a los 8.05179N 1600m2 para la instalación.
81.0652W, propiedad que cuenta con aproximadamente
Terreno para Instalación de la Antena- El Chumical PARÁMETROS DE CONSIDERACIÓN PARA LA ESCOGENCIA DEL LUGAR DE INSTALACIÓN
Para la ubicación de la misma, es necesario cumplir previamente con los siguientes parámetros extraídos del Artículo 9 del Anexo del documento “ REGLAMENTO PARA LA INSTALACIÓN, OPERACIÓN Y USO COMPARTIDO DE TORRES Y/O ESTRUCTURAS QUE SOPORTAN ANTENAS DE SERVICIOS DE TELECOMUNICACIONES” publicado por la ASEP: ‘’b) Documento en donde el propietario manifiesta su intención de arrendar el lote en donde se realizará
la instalación de la torre y/o estructura, con la información contentiva como: Nombre completo, número de cédula de identidad personal, dirección del sitio y los datos de registro de la propiedad (finca, tomo, folio o su equivalente). c) Declaración jurada bajo la gravedad de juramento por parte del solicitante que indique que ha realizado las verificaciones correspondientes y que su instalación cumple con las disposiciones dictadas para áreas de protección y normas especiales (medioambientales, áreas revertidas, patrimonio y conservación histórica y demás). d) Documentación en donde conste la celebración de la consulta realizada con los moradores o personas que residan dentro de un radio de cien (100) metros, medidos desde el centro del área de torre.’’
En cuanto a las dimensiones del terreno elegido, asegurándonos que el área cubre con los requisitos para instalación y basándonos en el documento previamente mencionado sobre las regulaciones propuestas por la ASEP recalcamos del Artículo 12. Parámetros de instalación en área de torres, el punto 12.3.2 que nos indica lo siguiente: ‘’ 12.3.2 Para torres auto soportadas, se deberá instalar o edificar a una distancia mínima de seis (6)
metros, medidos desde cada una de las bases de la estructura, hasta el punto más cercano a las líneas de propiedad adyacentes.’’
Considerando la dimensión de terreno, y las medidas de los equipos a instalar, (descritas posteriormente en la sección de equipos en este documento), hayamos apto el terreno elegido como ubicación para la instalación de nuestra antena.
VÍAS DE ACESSO
A aproximadamente tres horas y media de la ciudad de Panamá se encuentra el pueblo del Chumical en la provincia de Veraguas. Siguiendo la Carretera Panamericana, a 16 km de la Ave. Central de Santiago de Veraguas encontramos la entrada a esta región; hasta este punto contamos con fácil acceso a la región a través de carretera pavimentada; a 650m de la entrada se encuentra la ubicación de nuestra antena. La región cuenta con calles de tierra, sin embargo es un camino transitable y de fácil acceso en automóvil.
Carretera - El Chumical
DESCRIPCIÓN DE TECNOLOGÍAS EXISTENTES El presente cuadro muestra la comparación de las tecnologías existentes enfocadas a la comunicación celular a distancia, en donde se muestra su área de aplicación, tecnologías, productos y servicios a nivel general.
Taxonomía de las tendencias tecnologías actuales de comunicación celular
TECNOLOGÍAS EXISTENTES EN PANAMÁ Las tecnologías se están convirtiendo en un componente central de la economía mundial. Panamá continúa mostrando un incremento en el desarrollo de sus actividades económicas y la tecnología está fomentando este proceso. En estos momentos la telefonía fi ja y móvil han experimentara un “boom” y de acuerdo con las estadísticas de la ASEP, Panamá cuenta con 5.6 millones de celulares activos frente a una densidad de población de 3.5 millones de personas, lo que evidencia que cada panameño tiene, al menos dos celulares La portabilidad numérica ya es una realidad, los usuarios de telefonía celular y fija pueden cambiarse de operador sin perder su número, Panamá es el primer país de Centroamérica en implementar este sistema de preservación de numeración telefónica. La evolución tecnológica se ha apoderado también de los medios de comunicación que han evolucionado de sus formatos simples a la versión del texto digital para dispositivos con alta definición como móviles, tablet y TV. Las redes sociales más populares (Twitter y Facebook) han acaparado los medios siendo utilizadas para publicar hechos de forma inmediata. Con el pasar de los años, la expansión de las tecnologías de la información es notoria, una prueba de ello se puede observar en los datos estadísticos de la gráfica a continuación.
Gráfica de Distribución Porcentual de clientes de internet por tipo de tecnología en Panamá
TECNOLOGÍA ESCOGIDA PARA EL PROYECTO ➢
➢ ➢ ➢ ➢ ➢ ➢
➢ ➢
➢
➢
➢
stema FDMA/TDMA con FDD ✓ Trama básica de 8 slots por trama Separación de radiocanales: 200KHz Bandas de frecuencias: 900 / 1800 /1900 MHz Separación dúplex: 45 / 95 /80MHz Modulación: GMSK a 270.833 kb/s Voz: RPE-LPC (Regular Pulse Excited-Linear Predictive Codec) @ 13 Kbps Errores en la transmisión ✓ Codificación concatenada para el canal: Bloque y convolucional ✓ Entrelazado para combatir errores a ráfagas ✓ Ecualización de Viterbi: retardos de hasta 16ms Posibilidad de salto lento de frecuencias (SFH 217 h/s) Potencia máxima de terminal móvil ✓ 900 MHz: 8 W - 0,8 W (típico 2 W) ✓ 1800 MHz: 1 W-0,25 W (típico 0.25 W) Potencia máxima de base ✓ 900 MHz: 320 W-2.5 W ✓ 1800 MHz: 20 W-2.5 W Utiliza dos bandas de 25 MHz para transmitir y para recibir (FDD). ✓ 890-915 MHz Tx entre MS - BTS (“uplink”) ✓ 935-90 MHz Tx entre BTS – MS (“downlink”) ✓ Utiliza FDD , TDMA y FHMA como tipo de acceso Las bandas superiores e inferiores se dividen en canales de 200 KHz ✓ ARFCN (“Absolute Radio Frecuency Channel Number”) ✓
Canales Uplink-downlink separados por 45 MHz ➢ Compartidos al mismo tiempo por 8 usuarios usando TDMA ➢ Tx a 270.833 kbps utilizando GMSK (Gaussian Minimum shift keying)
Una estación base GSM puede alcanzar un radio de cobertura a su alrededor desde varios cientos de metros (en estaciones urbanas) hasta un máximo práctico de 35 km (en zonas rurales), según su potencia y la geografía del entorno. Sin embargo, el número de usuarios que puede atender cada BS está limitado por el ancho de banda (subdividido en canales) que el BSC asigna a cada estación, y aunque podría pensarse que las estaciones base deberían tener una gran potencia para cubrir mayor área, tienen una potencia nominal de 320 W como máximo (frente a las antenas de FM o televisión, que poseen potencias de emisión de miles de Watts, un valor casi despreciable) y de hecho siempre emiten al menor nivel de potencia posible para
evitar interferir con celdas lejanas que pudieran emplear el mismo rango de frecuencias, motivo por el cual es raro que se instalen modelos de más de 40 W. Además, el terminal no se encuentra emitiendo durante el transcurso de toda la llamada. Para ahorrar batería y permitir un uso más eficiente del espectro, se emplea el esquema de transmisión TDMA (Time Division Multiple Access, o acceso múltiple por división del tiempo). El tiempo se divide en unidades básicas de 4,615 ms, y éstas a su vez en 8 time slots o ranuras de tiempo de 576,9 μs. Durante una llamada, se reserva el primer time slot para sincronización, enviada por la BS; unos slots más tarde, el terminal emplea un slot para enviar de terminal a BS y otro para recibir, y el resto quedan libres para el uso de otros usuarios en la misma BS y canal. Así se permite un buen aprovechamiento del espectro disponible y una duración de batería superior, al no usar el emisor del terminal constantemente sino sólo una fracción del tiempo. Zona de Fresnel Por el principio de Huygens, en cada punto de un frente de onda comienzan nuevas ondas esféricas. Sabemos que los haces de microondas se ensanchan a medida que se alejan de la antena. También sabemos que las ondas de una frecuencia pueden interferir unas con otras. La teoría de la zona de Fresnel simplemente establece que entre dos puntos A y B la totalidad de la señal recibida en B incluye también zonas aledañas a la línea directa. Algunas ondas viajan directamente desde A hasta B, mientras que otras lo hacen en trayectorias indirectas y llegan al receptor por reflexión. Como consecuencia, su camino es más largo, introduciendo un desplazamiento de fase entre los rayos directos e indirectos. Dondequiera que el desplazamiento de fase corresponde a media longitud de onda, se produce interferencia destructiva: las señales se anulan. Tomando este enfoque, encontramos que cuando la trayectoria reflejada tiene una longitud menor que la mitad de la longitud de onda de la trayectoria directa, las reflexiones se suman a la señal recibida. Por el contrario, cuando la longitud de la trayectoria reflejada excede a la de la trayectoria directa en más de la mitad de la longitud de onda, estos rayos van a disminuir la potencia recibida. A nosotros nos interesa principalmente la primera zona porque las contribuciones de la segunda son negativas. Las contribuciones de la tercera son de nuevo positivas, pero no se puede aprovechar sin la sanción de pasar por la segunda Zona de Fresnel. Si la primera Zona de Fresnel está parcialmente bloqueada por un obstáculo, como un árbol o un edificio, la señal que llega al extremo lejano estará atenuada. Entonces, cuando planeamos enlaces inalámbricos, debemos asegurarnos de que esta zona va a estar libre de obstáculos. En la práctica, no es estrictamente necesario que la zona esté completamente despejada; para redes inalámbricas nos conformamos con despejar al menos el 60% del radio de la primera zona de Fresnel.
DISEÑO DEL SISTEMA
Transmisor GSM
Figura#7. Datasheet del Tx
Alimentación de la estación base La locación que utilizamos para la instalación de la estación base cuenta con conexión a la red de
suministro eléctrico por lo tanto consideramos factible alimentar nuestra estación con la misma. Toda instalación eléctrica necesita de cables de alimentación, sistemas de puesta a tierra, protección con breakers, pararrayos, etc.
Tablero de Distribución, Conductores y Circuit Breakers En el diseño del tablero eléctrico se contemplan los tamaños de los conductores de la fuente al tablero mismo, del tablero a la carga, los tamaños de los Circuit Breakers y de cuantos polos son. Para calcular el tamaño del conductor y del cable de puesta a tierra seguimos el articulo 215.2 y las tablas 310.15 (B). Multiplicamos la corriente por 1.25 y esto nos dará la mínima capacidad que debe tener el cable. Las tablas serán adjuntadas en el Anexo de este trabajo.
A continuación presentaremos una tabla con los tamaños de los conductores elegidos para cada carga: Tabla de Conductores Equipo
Amp
1.25*Amp
Tamaño AWG/ THWN
Transmisor RBS 2106
33.3
41.65
6
Tabla# . Conductores
Para elegir los breakers multiplicamos la corriente de cada carga por 1.25 y redondeamos al valor de breaker más próximo. Para este caso usaremos breaker con capacidad interruptora de 40 amp.
Figura#. Breakers termo magnético
Como resultado tenemos para la estación base el siguiente panel eléctrico:
Figura#: Panel eléctrico
Generador Diésel Toda estación base necesita un sistema de respaldo para asegurar el funcionamiento de su equipo las 24 horas; por lo que utilizaremos un generador diésel que entrará en funcionamiento a través de un
transfer switch en caso de que el suministro eléctrico se vea afectado. Diseñamos el generador diésel con el software Caterpillar Specsizer que nos refiere una vez ingresado los datos a un generador de ellos que cumpla con las especificaciones. Después de ingresar los datos del sitio donde se encontrará nuestro generador y los datos de la carga, el software nos recomienda el modelo GE11SP6
Figura#17. Generador GEP11SP6
Figura#. Generador recomendado por el software
Figura#. Reporte de dimensionamiento del generador Sistema de Puesta a Tierra y Pararrayos Pararrayos La instalación de los pararrayos debe garantizar la protección de los edificios contra descargas atmosféricos directas, no protegiendo cuando estas son transmitidas a través de la red de distribución de energía eléctrica. Una instalación de un pararrayos está dividida en tres partes: Estructura de recolección Estructura de descenso Estructura de flujo (tomas de tierra propias) Todo tipo de antena a instalar en una torre deberá estar indefectiblemente debajo del "cono de protección" del pararrayos. Se define así al cono de 30 ° con vértice en el extremo superior del pararrayos. ● ● ●
Figura# . Angulo de protección del pararrayo
Estructura de recolección En la estructura de recolección normalmente son utilizados elementos de captura de una sola punta o de varios elementos. Nosotros recomendamos pararrayos tipo PDCE de la marca SERTEC por su alta eficiencia evitando los rayos
Figura# . Pararrayos PDCE SERTEC
Conductores de bajada Los conductores de bajada deberán soportar el flujo de corriente desde el terminal aéreo hasta los terminales de tierra. Estos conductores deberán ser de una sección mínima de 50 mm2. Se utilizará como conductor de descenso fleje de cobre de 30 x 2 mm.
Toma de Tierra para pararrayos La toma de tierra estará constituida por barras de 5/8 x 3m de Copperweld, dispuesta en forma de pata de ganso, es decir, enterrados horizontalmente a una profundidad entre 0,60 y 0,80 metros formando un ángulo entre ellos de 60º. Si es posible ésta deberá estar situada a no más de 5 m del pie de la torre.
Figura. Barras de Copperweld
Puesta a Tierra Todos los elementos de la red de masa deberán estar interconectados, siendo necesario que existan interconexiones múltiples en forma de malla tridimensional, aumentando de esta manera la capacidad de apantallamiento de la misma. Es sumamente importante el concepto de conexión a tierra de punto único, ya que si por ejemplo el equipo posee un trayecto separado a tierra además de la placa a tierra (por ejemplo la conexión a tierra de seguridad del cable de potencia), ese trayecto paralelo permitirá que la corriente del impacto fluya hasta el bastidor (chasis) del equipo y cause problemas.
Figura#15. Conexión a tierra de punto único
Para obtener una toma de tierra eficaz es fundamental conseguir una baja resistencia de tierra, usando conductores con una sección adecuada para transportar la corriente esperada. Además deben poseer una alta resistencia a la corrosión. La puesta a tierra debe tener una resistencia inferior o igual a 10 ohm. Se entierra una puesta a tierra exterior en curva a lo menos a 0,5 metro de profundidad y a lo menos a 1m de las paredes. Nosotros utilizaremos un sistema de puesta a tierra en forma de pata de ganso, 3 conductores de 8 metros cada uno separados a un ángulo de 45 grados.
Figura#. Puesta a tierra forma pata de ganso
RadioMobile Radio Mobile es un programa de simulación de radio enlaces gratuito que nos sirve para operar dentro del rango de 20 MHz a 20 GHz, basado en el modelo de propagación ITS (Irregular Terrain Model). Con el podemos realizar los cálculos y obtener todos los datos necesario para realizar radio enlaces funcionales y abandonar la tediosa tarea que resulta de hacerlo manualmente: conseguir las cartas topográficas e ir relevando todas las curvas de nivel que atraviesa nuestro enlace, para después recien poder empezar a considerar los demas aspectos operativos para un correcto enlace. El programa usa cartografía y mapas satélites. La perfomance de cada unidad transmisora o receptora puede ser especificada detallando la potencia, sensibilidad, parámetros de la antena, etc los enlaces entre las unidades también pueden ser analizados. El patron de cobertura puede analizarse individualmente para cada unidad en caso de ser necesario. Presenta la característica “Best Site” que nos sugiere los lugares de emplazamiento óptimos.
Resultados de RadioMobile: 1. Azimut: Azimut se define como el ángulo de apuntamiento horizontal de una antena Valor obtenido: 242.88° 2. Free Space: Se da cuando las señales EM viajan a través de canales inalámbricos, produciendo un desvanecimiento debido a diversos efectos, pero en algunos casos la transmisión es con una directa línea de vista como en la comunicación por satélite. Este modelo de espacio libre predice que la potencia recibida decae como raíz cuadrada negativa de la distancia. : 129.7 dB Valor obtenido 3. Path Loss: es la pérdida de intensidad de la señal de una onda electromagnética que resultaría de una trayectoria de línea de visión a través del espacio libre (normalmente aire), sin obstáculos cerca de causar reflexión o difracción.
Valor obtenido: 133.04 dB 4. Elev. Angle: Es el ángulo vertical que se forma entra la dirección de una onda electromagnética irradiada por una antena de estación terrestre que en el plano horizontal. Si el ángulo de elevación es menor, la distancia que recorre la onda a la atmósfera es mayor.
Valor obtenido: 0.416°
5. Obstruction: perdidas por transmisión (en este caso se obtuvo la perdida por el aire). Valor obtenido: -0.6dB TR 6. E. field: se refiere al campo electromagnético del enlace por metro.
Valor obtenido: 88.1dB μV / m 7. Clearence: Se llama "despejamiento"
(clearance, en inglés), a la distancia entre el rayo directo y el
obstáculo.
Valor obtenido: 1.40 km 9. Rx leve: el Nivel RX en dBm, cuanto menor sea mejor calidad tendrá el enlace, lo ideal es que se encuentre entre -40 y -80 dBm.
Valor obtenido: -50.0 dBm, 705.57μV 10. Worst Fresnel: volumen de espacio entre el emisor de una onda -electromagnética, acústica, etc.- y un
receptor, de modo que el desfase de las ondas en dicho volumen no supere los 180º.
Valor obtenido: 5.0F1 11. Fores, Urban: Valor que se calcula para que el análisis sea efectivo, se refiere a una de las pérdidas adicionales que interfieran la señal (“City” o ciudad / edificios, “Forest” o bosque, “Urban” o urbana etc.).
Valor Obtenido: 0.0 dB en perdida para ambas.
COSTOS DEL PROYECTO
Este es un presupuesto real de la compañía Cable and Wireless, donde nos muestra el costo de instalación de la fibra óptica desde la central madre hasta la RBS transmisora en la Tronosa.
Costo de la torre receptora en El Chumical
Basados en el sistema previamente presentado, el cuadro a continuación nos muestra un presupuesto de los elementos requeridos en el sistema
Inversión para instalación de Enlace de Microondas La Tronosa-Chumical PRESUPUESTO DE EQUIPOS Material
Costo por unidad
Cantidad
Costo
Instalacion de Fibra Optica para la RBS tx $3375.00 1 $3375.00 HPX - High Performance Parabolic Shielded Antenna, dualpolarized $1599.00 2 $3198.00 RBS 2106 Ericsson 1 Torre Auto soportada de 27.43 metros Línea RSL. $10,499.00 1 $10,499.00 Generador Diesel Caterpillar 1 Tablero Eléctrico $55.97 1 $55.97 Cable Coaxial LMR400 $2.79 82 mts. $228.78 Conectores $14.00 1 $14.00 Varilla de puesta a tierra $8.96 3 $26.88 Total $17,397.63 Nota: Precios en blanco significa que fue imposible encontrar precios reales en el mercado, compañías fabricantes no dan esa información al público
IMPACTO AMBIENTAL Impacto ambiental de las telecomunicaciones El impacto ambiental de las telecomunicaciones es el efecto que produce la transmisión de información a distancia en el medio ambiente. Si se consideran las telecomunicaciones como todas las formas de comunicación a distancia, abarcan la radio, telegrafía, televisión, telefonía y la transmisión de datos entre computadoras. Su impacto ambiental se observa en varios aspectos, como la generación de residuos sólidos, electrosmog, el incremento de los niveles de ruido, los cambios en el uso del suelo, el impacto visual y el daño al patrimonio cultural. Para estos temas las leyes nacionales de Perú incluyeron instituciones como la creación del Sistema Nacional de Evaluación del Impacto Ambiental (SEIA). Es un sistema único y coordinado de identificación, prevención, supervisión, control y corrección anticipada de los impactos ambientales negativos derivados de las acciones humanas expresadas por medio del proyecto de inversión. Desde los 1980s, la cantidad de antenas que han ido ocupando áreas geográficas urbanas se incrementaron de manera considerable. Éstas no sólo son de comunicaciones de radio y de televisión, sino también de servicios telefónicos y de telefonía celular, y más recientemente de servicios de información de Internet. Todos estos servicios son muy requeridos por toda la población, tanto así que incluso se buscan nuevas tecnologías para dichos servicios y con ello la evolución de los mismos.
La necesidad del humano de comunicarse conlleva a una necesidad desordenada de aplicar métodos, como se puede hoy deducir, con claridad la cantidad de antenas de telefonía, de TV, satelitales parabólicas, servicios de Internet, radiodifusión, o tener simplemente una mejor recepción para su televisor. Impacto socio-cultural y visual
El impacto que las nuevas tecnologías generan son mayores en ciudades turísticas. En muchos casos, la atracción turística es la tranquilidad y el paisaje de distintas ciudades, que puede verse mermado por las antenas. Sin embargo, también los turistas tienen la necesidad de comunicación similar a la de los pobladores. La infraestructura que se usa en estos casos son antenas que por lo general están por encima de los 20 m de altura, en este caso el impacto visual que esto acarrea es grande, por ello el malestar de algunos pobladores de las zonas urbanas. Diversas empresas tienen ya una solución a este problema: Son las antenas que buscan mimetizarse con su ambiente. De esta forma no generan un problema visual para los residentes y turistas. Ya las grandes ciudades que están a la vanguardia de las telecomunicaciones como las de Japón o España están aplicando nuevas tecnologías para las telecomunicaciones. Ya sean antenas que tienen la forma de un árbol o casetas de control que aparentan un armario, hasta una pecera. Cómo funciona
Las telecomunicaciones se realizan mediante radiación electromagnética, el mismo tipo de radiación incluye: la luz el infrarrojo, ultravioleta, microondas, etc. La diferencia entre estos tipos de radiación electromagnética radica en su frecuencia. Y cada frecuencia tiene asociada una única cantidad energía por fotón. Las telecomunicaciones se realizan con frecuencias que llegan hasta las microondas (3GHz-300GHz). La máxima energía de un fotón de microondas es de 0,001 eV. Para poder producir una ionización, el fotón que choca con los átomos debe tener varios eV de energía (en ese caso se llama radiación ionizante). La radiación electromagnética empleada en las telecomunicaciones se denomina radiación no ionizante porque los fotones no llegan a tener la suficiente energía para alterar la materia. No importa la potencia de la transmisión (porque ésta está determinada por la cantidad de fotones). Aunque es un concepto que parece anti-intuitivo, puede entenderse bien con un simple paralelismo: Los fotones son piedras; la energía de cada fotón es la fuerza con al que tiramos la piedra. Si una piedra no llega a cruzar la orilla, por más que tiremos millones de piedras idénticas con la misma fuerza, no llegarán a la otra orilla. Entones, la única forma que tiene este tipo de radiación de interactuar con la materia, es entregándole calor. Impacto en la salud
Con la proliferación de antenas podría tenerse la sensación de que las ondas que irradian estas antenas podrían ser dañinas para la salud. Incluso hay quienes, sin fuertes evidencias, especulan que las frecuencias emitidas por los celulares provocarían cáncer. Ante ello surge una inquietud acerca de las tecnologías de las telecomunicaciones. La evidencia científica apunta a lo contrario. Sin embargo, como por el momento no está completamente descartado, la OMS sugiere potencias máximas de exposición simplemente como una
medida preventiva. La energía emitida por las antenas de telefonía móvil es débil. Por esto no es lógico esperar que el calor liberado por estas produzca algún efecto nocivo para la salud, ni siquiera estando situado a pocos metros de la antena. Por otro lado, la proliferación de antenas facilita que tanto los teléfonos, como las antenas transmitan con menos potencia. De esta forma disminuiría los problemas, suponiendo que hubiese alguno.
BIBILIOGRAFÍA PROGRAMAS UTILIZADOS -
GOOGLE MAPS; ©2014 Google https://www.google.es/maps/dir/9.017312,+79.536262/'8.051790,81.06520'/@8.2959609,80.6177971,9z/data=!4m 13!4m12!1m3!2m2!1d-79.536262!2d9.017312!1m3!2m2!1d 81.0652!2d8.05179!6m3!1i0!2i1!3i8
-
REGLAMENTOS E INFORMACIÓN GUBERNAMENTAL -
REGLAMENTO PARA LA INSTALACIÓN, OPERACIÓN Y USO COMPARTIDO DE TORRES Y/O ESTRUCTURAS QUE SOPORTAN ANTENAS DE SERVICIOS DE TELECOMUNICACIONES; Anexo A – ASEP http://www.asep.gob.pa/telecom/anexos/Anexo_A_2848_Telco.pdf
-
ALGUNAS CARACTERISTICAS IMPORTANTES DE LAS VIVIENDAS PARTICULARES OCUPADAS Y
DE LA POBLACIÓN DE LA REPÚBLICA, POR PROVINCIA, DISTRITO, CORREGIMIENTO Y LUGAR POBLADO: CENSO 2010- Instituto Nacional de Estadísticas y Censo http://www.contraloria.gob.pa/INEC/Publicaciones/subcategoria.aspx?ID_CATEGORIA=1&I_SUBCATEGORIA=2&ID_ID IOMA=1
-
SUPERFICIE, POBLACIÓN Y DENSIDAD DE POBLACIÓN EN LA REPÚBLICA, SEGÚN PROVINCIA, COMARCA, DISTRITO Y CORREGIMIENTO - Instituto Nacional de Estadísticas y Censo https://www.contraloria.gob.pa/INEC/archivos/P6171grafica4.xls
OTRAS CONSULTAS -
MAPAS DE COBERTURA Digicel Panamá: http://www.digicelpanama.com/assets/uploads/MAPA_Nov_2011_2.jpg Movistar Panamá: http://www.movistar.com.pa/onsite/uploads/Files/datos-pc-cobertura-mapa1.pdf Telefonía Celular en Pmá: http://2.bp.blogspot.com/KqgRmAAoPhk/ThPStjQmVcI/AAAAAAAAAbs/PLZZqSR7C_g/s1600/Telefonia201 0.png
Cobertura Eléctrica en Panamá: http://www.martesfinanciero.com/history/2014/03/25/informe_central.asp
-
Tecnologías Inalámbricas: https://portaldoc.itesm.mx/pls/portaldoc/docs/PORA3_1_04022011151047
ANEXOS UBICACIÓN DE LA RBS RECEPTORA- EL CHUMICAL
La RBS estará ubicada dentro del terreno de esta propiedad.
