GUÍA RÁPIDA DE USUARIO PATHLOSS 4.0 ÍNDICE I INTRODUCCIÓN 3 1 INSTALACIÓN 4 II MÓDULOS 5 2 DATOS DEL TERRENO 5 2.1 Coordenadas y Configuración Geográfica 6 2.2 Ingreso Manual 9 2.3 Importar Archivo de Texto 10 2.4 Base de Datos Digital 14 2.5 Digitalizador 18 3 ALTURA DE ANTENAS 19 3.1 Configuración de Antenas 20 3.2 Criterios de Libramiento 21 3.3 Límites para Alturas 22 3.4 Cálculo de Alturas Optimas. Antenas Principales. 23 3.5 Cálculo de Alturas Optimas. Antenas Diversidad. 24 4 MULTITRAYECTORIAS 26 4.1 Gradiente Constante 27 4.2 Gradiente Variable 30 5 REFLEXIONES 32 5.1 Definir Plano 33 5.2 Cálculo del Factor de Rugosidad 35 5.3 Variables 36 6 CÁLCULO DE UN ENLACE MICROONDA (TABLA DE CÁLCULO) 37 6.1 Configuración y Métodos para el Cálculo 39 6.1.1 Métodos de Predicción (Reliability Method) 41 6.1.2 Métodos de Cálculo (Calculation Method) 43 6.2 Configuración de las Estaciones 43 6.2.1 Base de Datos (Equipamiento) 47 6.3 Caracterización del Trayecto 50 6.3.1 Características del Salto (Pefil) 50
6.3.2 Pluviosidad 51 6.4 Opciones de Diversidad 52 6.5 Presentación de Resultados 53 7 INSERTAR REPETIDOR PASIVO 54 8 IMPRIMIR PERFIL 55 9 COBERTURA 60 9.1 Crear Proyecto 61 9.2 Generar Perfiles 62 9.2.1 Base de Datos Digitalizada 63 9.2.2 Radiales Previamente Definidos 63 9.3 Pérdidas 64 9.4 Resultado 65 10 NETWORK 66 10.1 Definir Sitios y Enlaces 67 10.2 Subred (Tandem) 69 10.3 Visualización de Coberturas empleando el Módulo Network 71 10.4 Parámetros de Calidad 72 10.5 Estudio de Interferencias 74 10.5.1 Requisitos Previos para el Cálculo 74 10.5.2 Procedimiento para el Cálculo 75 10.5.3 Visualización de Resultados 76 11 DIFRACCIÓN 79 11.1 Cálculo de Pérdidas y Despeje 80 REFERENCIAS 83 GUÍA RÁPIDA DE USUARIO PATHLOSS 4.0 I INTRODUCCIÓN El programa diseñado y distribuido por la empresa Contract Telecommunication Engineering: Pathloss, en su versión 4.0, es una herramienta de trabajo enfocada a sistemas de comunicación que utilizan la atmósfera como medio de transmisión (no incluye sistemas satelitales). Abarca una variedad de posibles aplicaciones, dentro de un dominio espectral que va desde 30MHz hasta 100GHz. Presenta grandes mejoras con respecto a su versión anterior, versión 3.0, principalmente la introducción del estándar SDH a través de la inclusión de la recomendación UIT-T G.826 en sus
alternativas de cálculo. La necesidad de manejar esta herramienta ha servido como impulso principal para la realización de esta guía rápida de uso, con la cual se pretende cumplir con los siguientes objetivos: ✓ Presentar una descripción general del programa ✓ Resaltar las principales características de los módulos formadores, así como brindar procedimientos sencillos que permitan el fácil y adecuado uso de los mismos ✓ Proporcionar referencias que permitan la rápida localización de diversos datos requeridos por el programa en algunas de sus aplicaciones. Esta guía se desarrollará en función de los módulos que conforman el programa, realizando una descripción del método (o métodos) a seguir para realizar ciertas aplicaciones. Pathloss 4.0 es un programa con muchos recursos y potencialidades. Por simplicidad, en esta guía solo se presentarán procedimientos para las aplicaciones más comunes (diseño de enlaces pto. a pto., Estudio de interferencia y reflexiones, estimación de cobertura), sin embargo es abarcada casi la totalidad de los recursos disponibles. Si se desean mayores detalles sobre cada uno de los módulos del programa se recomienda consultar el manual del mismo. INSTALACIÓN El programa modular Pathloss 4.0, podrá ser instalado en cualquier PC (o servidor) que opere bajo Windows 95/98/XP o Windows NT 4.0 (no opera bajo Windows NT 3.51), y cuente con un espacio libre (recomendado) de 64MB para Win 95/98 y 128MB para Win NT. Se requiere una unidad CDROOM para poder iniciar el proceso de instalación. Para instalar el programa se cuenta con un CD de instalación y una llave (diskette 3½) necesaria para procesos de instalación y desinstalación. Por defecto Pathloss 4.0 permite solo dos (2) instalaciones consecutivas por licencia. Esto no implica que no se pueda desinstalar e instalar repetidas veces. Esto es posible ya que la llave, o diskette, lleva un conteo de los procesos realizados, disminuyendo una unidad cada vez que se instala y aumentando una unidad cada vez que se desinstala. El proceso de instalación es fácil y rápido, solo se debe realizar lo siguiente: • Ejecutar desde el CD con nombre “Program Disk” el archivo SETUP.EXE • Se va aceptando las opciones que va presentando el programa en el proceso de instalación, definiendo la forma como se quiere utilizar el programa. Esta etapa permite escoger el tipo de instalación que se desea realizar: Local, Remota o en Red. El instalar el programa en red puede ser beneficioso en cuanto a que todos los usuarios conectados podrán tener acceso a él. Sin embargo solo puede ser utilizado por un usuario a la vez. • Insertar el disco llave en la unidad 3 ½, cuando sea llamado por el proceso de instalación
• El sistema queda operativo. II MÓDULOS Pathloss es un programa modular, lo que permite particularizar el estudio según sean las necesidades. A continuación se describen los módulos formadores: DATOS DEL TERRENO Este módulo permite obtener una representación plana (perfil) de la topografía encontrada entre dos puntos de interés. El perfil topográfico se construye a través de una tabla de datos, “distancia vs altura”, la cual se puede ingresar u obtener de varias formas: • Ingreso Manual • Importar Archivo de Texto • Base de Datos Digital • Digitalizador Para comenzar a utilizar este módulo, basta con utilizar la combinación de teclas T desde cualquier módulo que se encuentre en su pantalla inicial. O bien, seleccionando con un “click” en el listado que se despliega al ubicarse en el menú “Module” de la barra de menú (estando seleccionada previamente): [pic] Imagen 2.1 – Ingreso al módulo “Datos del Terreno” [pic] Imagen 2.2 – Pantalla Inicial. Módulo “Datos del Terreno”. Una vez en esta pantalla, se está listo para ingresar los datos altimétricos. A continuación se describirá como definir e insertar las coordenadas de los sitios de interés, y las diferentes formas de ingresar los datos de distancia y elevación. 1 Coordenadas y Configuración Geográfica Lo primero que se debe realizar si se va a introducir datos de ubicación es configurar y precisar las condiciones geográficas en donde se desea trabajar, esto permite seleccionar el hemisferio o región, así como definir los algoritmos de trabajo. Para esto se selecciona la opción “Configuración Geográficas” del menú “Configure” de la barra de menú principal (visualizar el menú en la imagen 2.1 e imagen 2.2). Una vez realizado esto se desplegará una pantalla mostrando la configuración geográfica actual del programa, las cuales se pueden variar según se desee.
[pic] Imagen 2.3 – Configuración Geográfica En la imagen 2.3 se notan las diferentes opciones mostradas por la pantalla “Configuración Geográfica”, siendo las más relevantes el hemisferio de ubicación, tanto para la latitud como para la longitud. Venezuela se encuentra en el hemisferio norte (N) y en el hemisferio Occidental (W), esto se suele abreviar como “Latitud Norte” (LN) y “longitud Oeste”(LW). Las otras opciones encontradas permiten escoger el algoritmo o método de aproximación y de trabajo para poder realizar operaciones con los datos de ubicación, y en varios sistemas coordenados sin perder la relación, ejemplos de esto son el cálculo de distancia a partir de las coordenadas de dos puntos, el azimut o el cambio de un sistema a otro. En caso de seleccionarse la opción “Datum” en el recuadro o frame “Use” se deberá escoger la región en la parte superior. Para mayor detalle ver el manual del programa. Para aceptar la configuración se pulsa en botón de comando: “OK” Una vez realizada la configuración geográfica se pueden ingresar las coordenadas de los sitios de interés. Estando ubicado en la pantalla mostrada en la imagen 2.2, se selecciona en la barra de menú la etiqueta con nombre “Coordenadas”. Al realizar esto se listarán dos opciones de nombres: “Inversas” y “Directas”. • Inversas: Permite Ingresar las coordenadas geográficas de los puntos extremos, y a partir de las mismas encontrar la distancia y el azimut. • Directas: Permite ingresar las coordenadas de solo un punto, el azimut y la distancia, a partir de las cuales el programa calculará las coordenadas del otro punto extremo. En ambas opciones se calculan las coordenadas UTM equivalentes. Suponiendo que se tienen las coordenadas de los dos puntos de interés, se escoge la opción “Inversas”, y se ingresan las coordenadas de los puntos en un formato separado por espacios, es decir, 64°59’47” se introducirá como: 64 59 47 (nótese el espacio entre los pares de números). Para grabar las coordenadas en la tabla de datos se pulsa la tecla o se utilizan las flechas de dirección del teclado. Veamos: [pic] Imagen 2.4 – Ingreso de Coordenadas Los nombres de los sitios se pueden grabar desde la pantalla inicial del programa, pulsando la combinación de teclas: U o bien seleccionando la opción “Resumen” encontrada en el menú “Module” (ver imagen 2.1). 2 Ingreso Manual
Es necesario tener como ubicación la pantalla representada en la imagen 2.2 ( T), en ella se visualizan varias columnas a manera de tabla de datos, entre ellas: “Dist”, que corresponde a la distancia medida desde el sitio 1 hasta el punto donde se tomó la muestra. Y “Elev” que representa la elevación del terreno (muestra), que corresponde a determinada distancia. Básicamente para realizar un vaciado de datos topográficos en el programa, se ingresan por teclado los valores numéricos, o pares (Dist;Elv), correspondientes a las muestras de interés, tomando en cuenta lo siguiente: • Por defecto el programa comienza con la muestra correspondiente al valor de distancia cero (0). El cual representa el punto inicial del tramo, por lo que la altura fijada para este valor será la altura del sitio 1, o sitio inicial. • El cursor permanece en la fila de edición , en donde se muestra la descripción del valor a insertar, así como la unidad de medición. • Una vez ingresado el valor en la fila de edición, el mismo se podrá grabar en la tabla (en la posición de indicada por la celda sombreada) aceptando con la tecla , o moviendo el cursor con las flechas de dirección del teclado. • La ubicación del cursor (celda sombreada) puede ser modificada por medio del mouse, o bien por teclado utilizando las flechas de dirección, o RePág, AvPág para ir al comienzo o al final del listado. • El programa acepta valores con hasta 3 decimales para la distancia, y solo un decimal para la elevación. En caso de ingresar más decimales, pathloss realiza un redondeo automático. • El software consta de un algoritmo de corrección que valida la entrada de datos. En caso de insertar una distancia antes grabada se produce una señal de error (“Distancia Duplicada”), o si se inserta una muestra (par) que posee una distancia menor a la ultima grabada se produce una señal de aviso, consultando si se desea insertar la muestra, ya que corresponde a un punto intermedio. • La Columna “Escala”, representa el equivalente en centímetros o pulgadas, al valor que se tiene a la derecha, en la columna de distancias, con relación a una escala previamente fijada (ejem. 1:100.000), configurable por medio de la tecla , seleccionando la opción “Medidas” en el menú “Operations” de la pantalla principal o haciendo click en el recuadro correspondiente de la barra de estado. Esto puede ser de utilidad para facilitar el llenado de la tabla (utilizando esta columna, en vez de la de distancia), cuando el levantamiento de perfiles se realiza mediante mapas con determinada escala, ya que la conversión o escalamiento la realiza el programa. También facilita el proceso contrario, cuando se desee representar los datos en una carta cartográfica. Mientras se realiza el vaciado de datos, en el área debajo de la tabla y de manera simultánea se va
realizando una representación gráfica del perfil, con los puntos que se tienen grabados. 3 Importar Archivo de Texto Pathloss permite importar los datos altimétricos desde un archivo tipo texto o separado por comas. Este archivo a importar debe satisfacer lo siguiente: • Debe contener la información ordenada en dos columnas, una correspondiente a la distancia y otra a elevación, si se desea, tituladas. Primero debe ir la columna correspondiente a distancias y seguidamente (a la derecha) la de alturas. Se debe comenzar con la distancia de valor cero (0). • Debe tener un tamaño no mayor a 12kB. • Pude tener hasta 6 columnas, las cuales se tomarán de manera independiente bajo previa selección. Esto permite tener hasta 3 perfiles en un solo archivo. • El programa detiene el importe de datos al conseguir una línea en blanco, o al finalizar el archivo. Por eso se debe cuidar de no dejar líneas en blanco entre datos de un mismo perfil, ya que se truncará. Una vez creado este archivo de texto (con Excel, Bloc de Notas u otro editor), se procede de la siguiente manera: Antes de proceder al importe de datos es importante verificar que los datos estén en las mismas unidades métricas a las que el programa tiene fijadas. Para modificar o verificar las unidades que está utilizando el programa se presiona la tecla , seleccionando la opción “Medidas” en el menú “Operations” de la pantalla principal o haciendo click en el recuadro correspondiente de la barra de estado. Se verá lo siguiente: [pic] Imagen 2.5 – Ajuste de Unidades • Estando en la pantalla mostrada en la imagen 2.2, se despliega el menú con nombre “Convertir”, y a su vez se selecciona la opción “Archivo de Texto” (haciendo click en la opción). Al realizar esta operación se desplegará otra pantalla secundaria por medio de la cual se realizará el importe de los datos. • Para ubicar el archivo fuente (tipo texto) se ubica la opción “Abrir” en el menú “Archivo” de la nueva pantalla. Vemos lo que hasta ahora se ha realizado: [pic] Imagen 2.6 – Importe de Archivo de Texto • Seleccionando la opción “Abrir” se tiene acceso a una pantalla de búsqueda, en donde se puede localizar y abrir el archivo fuente.
• Una vez abierto el archivo de interés, este se puede observar y modificar en la pantalla secundaria (de nombre “Convertir Archivo de Texto”). Sin embargo cualquier modificación realizada no modificará el archivo original. De esta forma se puede editar si es necesario, o realizar modificaciones manteniendo la base de datos intacta. Se recomienda verificar que la última fila este en blanco, es decir, que no tenga ningún carácter o símbolo ajeno a los datos que se desean importar. • Para definir que columnas del archivo se van a utilizar, y especificar si es un archivo separado por comas o no. Se selecciona el menú con nombre “Definir”, y en la pantalla que se despliega se coloca el número de las columnas correspondientes a los valores de Distancia y Altura, las cuales se cuentan de izquierda a derecha. [pic] Imagen 2.7 – Definición de Campos • Una vez definida la ubicación de los datos, y el formato, se coloca el cursor en la primera línea de datos, es decir, donde se ubica el valor de distancia cero. No importa en que columna esté el cursor siempre y cuando esté en la primera fila de datos. Luego solo se hace click en el menú “Convertir”, así aparecerán los datos y el perfil en la pantalla principal. • Algunas señales de alerta comunes son: “Start distance set to 0”, lo que indica que posiblemente el cursor no esté ubicado en la posición inicial (línea con valor de distancia cero). “Field error”, está alarma indica que posiblemente el cursor no este en la posición adecuada, que la última línea contenga caracteres “extraños” a los valores a importar, o bien que no sea compatible el formato del archivo fuente. Se recomienda verificar la selección del formato (separados por comas o no) en el menú “Definir”. [pic] Imagen 2.8 – Conversión de Datos. Creación del Perfil. • Se cierra la ventana “Convertir Archivo de Texto”, y ya se tiene el perfil listo. 4 Base de Datos Digital Pathloss tiene la capacidad de leer datos topográficos digitalizados bajo una gran variedad de formatos estandarizados. Se tiene la posibilidad de adquirir una base de datos en conjunto con el programa, donde se tiene información del terreno a nivel mundial. Para América se tiene disponible altimetría digital bajo el formato GTOPO30, “Global 30 Arc Second”. Utilizar esta base de datos puede ser sugerida para realizar estimaciones superficiales sobre la topografía del terreno o región, ya que su exactitud es mediana.
Para utilizar esta base de datos se procede de la siguiente manera: • Se insertan las coordenadas geográficas de los puntos de interés de la manera descrita en el punto 2.1 (Coordenadas). • Para seleccionar el formato de los datos digitalizados a utilizar, así como la ubicación de los mismos (Disco Local, CD, Servidor, etc.), se ejecuta la opción “Terrain Database” del menú “Configure”, un proceso similar al realizado para realizar la configuración geográfica. Deberá aparecer una pantalla de selección similar a la observada en la siguiente imagen: [pic] Imagen 2.9 – Configuración. Datos Digitalizados. En la imagen 2.9, se observa que se tiene la posibilidad de escoger dos formatos distintos para la base de datos digitalizada, uno principal y otro secundario. Pathloss escoge uno u otro, dependiendo de la escasez o no de información requerida, tomando como prioritario el formato fijado como principal. • La ubicación, o raíz, de los archivos contenedores de los datos en forma digital se fija con la opción “Setup Primary” o “Setup Secondary”, representada por botones de comando que se pueden observar en la pantalla “Configure Terrain Database” (ver imagen 2.9). [pic] Imagen 2.10 – Raíz de Archivos. Datos Digitalizados. • En la pantalla activa (sub-pantalla), que se muestra en la imagen 2.10, se aprecian tres botones de comando, siendo el que lleva por nombre “Set Directory” el que permite cambiar o editar la raíz de la carpeta que contiene los datos digitalizados. En la imagen anterior se muestra un ejemplo en donde los datos dititalizados están en una carpeta con nombre “Altimetria”, ubicada en el disco “H:\”. • Al tener definida la ubicación de los archivos a utilizar para el importe de los datos topográficos se genera el perfil del trayecto ejecutando la opción “Generate Profile” del menú “Operations” de la pantalla principal “Datos del Terreno”, realizado esto se presentará una pantalla en donde se puede fijar la distancia entre muestras, es decir, el espaciado. También en esta pantalla se muestran los datos geográficos de los sitios. [pic] Imagen 2.11 – Generar Perfil. Datos Digitalizados. • Ya fijado el espaciado entre muestras se da comienzo al proceso de importe de datos haciendo click en el botón de comando “Generate”, de esta manera aparecerán los datos altimétricos en la
tabla de la pantalla principal y el perfil dibujado. Conjuntamente con el perfil se despliega una pantalla de culminación del proceso, con información de la fecha y de la base de datos utilizada. Los valores importados son editables. [pic] Imagen 2.12 – Visualización del Perfil e Importe de Datos Digitalizados 5 Digitalizador Otra manera de generar el perfil es a través de un equipo digitalizador. Pathloss 4.0 es compatible con la serie GTCO Digi-Pad 5. Con esta opción y a través de un puerto de comunicaciónes (COM?) del computador (desde donde se está ejecutando el programa) se pueden importar los datos requeridos. Si se desea obtener más información al respecto sobre esta manera de generar el perfil, se recomienda consultar el manual de usuario del Pathloss 4.0. Una vez obtenido el perfil del terreno, Pathloss permite insertar estructuras o vegetación al mismo, así como especificar el tipo de terreno en cuanto a la agricultura encontrada, la conductividad y características dielectricas, lo que permite obtener una mayor precisión en el cálculo del coeficiente de reflexión. Estas adiciones se realizan haciendo doble click en la pantalla, ubicando el cursor del mouse en la columna deseada: “Estructura” o “Suelo”. [pic] Imagen 2.13 – Perfil Adaptado a la Realidad ALTURA DE ANTENAS El módulo “Altura de Antenas” permite realizar el cálculo de alturas mínimas de antenas para un criterio de libramiento fijado, y dentro de un intervalo de alturas establecido que va desde una altura mínima (5 m por defecto, modificable) hasta la altura correspondiente de la torre. Si no se desea fijar altura de torre simplemente no se tiene límite superior, de una u otra forma el cálculo siempre mostrará la altura mínima necesaria para cumplir con el despeje establecido, se encuentre o no por debajo del límite superior. Para ingresar a este módulo, basta con utilizar la combinación de teclas A desde cualquier módulo que se encuentre en su pantalla inicial. O bien, seleccionando con un “click” en el listado que se despliega al ubicarse en el menú “Module” de la barra de menú (estando seleccionada previamente):
[pic] Imagen 3.1 – Ingreso al Módulo Altura de Antenas [pic] Imagen 3.2 – Pantalla Principal. Altura de Antenas. 1 Configuración de Antenas Es recomendable establecer la configuración de antenas que se va a utilizar. La manera de realizarlo es en la pantalla que se despliega al ejecutar la opción “Antenna Configuration” del menú “Configure”, aquí se presentan diversas opciones, como : TR-TR (enlace bidireccional, equipo transreceptor), TRDR-TRDR (enlace bidireccional con diversidad en espacio), TXRX-TXRX (un enlace unidireccional para transmisión y otro para recepción), entre otros. Como ejemplo se tomará un enlace bidireccional con diversidad espacial.. [pic] Imagen 3.3 – Configuración de Antenas 2 Criterios de Libramiento Se fija el criterio de libramiento a utilizar para el cálculo, este involucra el factor de curvatura de la tierra (K), el porcentaje de despeje de la Primera Zona de Fresnel y la frecuencia de operación. Para realizar esto es necesario seleccionar la opción “Fijar Criterio de Libramiento” encontrada en el menú “Operations”, o directamente utilizar la tecla . [pic] Imagen 3.4 – Criterio de Libramiento. Altura de Antenas. Nótese que se tienen dos posibles criterios de libramiento, con opciones independientes para la antena principal y la empleada para diversidad en espacio. En este caso las alturas resultantes del cálculo serán las que tengan mayor valor entre la evaluación de despeje con el primer criterio y con el segundo, de manera independiente. Esto es muy útil si se utiliza el método descrito en la recomendación UIT-R P.530, para fijar la altura de las antenas. 3 Límites para Alturas Si se desea establecer límites para las alturas de antenas se debe hacer click en las ventanas que muestran los valores de alturas: , o ejecutando la opción “Altura de Antenas” del menú “Configure”. Al realizar esto se despliega la pantalla “Establecer Altura de Antena de Microondas”. [pic]
Imagen 3.5 – Límites Prácticos para Alturas 4 Cálculo de Alturas Optimas. Antenas Principales. Ya establecido el criterio, o criterios a utilizar, así como los límites opcionales, se procede a realizar el cálculo de alturas optimas para cumplir con lo fijado. Para esto se puede hacer click en el icono , pulsar la tecla , o bien seleccionar la opción “Optimize” del menú “Operations”. Al realizar esto, se obtienen los valores de las alturas resultado. En caso de que una altura calculada no se encuentre dentro de los límites fijados, se presentará una pantalla de alarma, luego de “Aceptar” veremos los resultados, y el valor que está fuera del rango se resaltará con un color diferente (por defecto, rojo). [pic] Imagen 3.6 – Altura Máxima de Antena Exedida [pic] Imagen 3.7 – Resultados. Altura de Antenas Principales. De esta manera se ha obtenido la altura mínima que deben de tener las antenas principales para cumplir con el criterio, o los criterios, definidos. 5 Cálculo de Alturas Optimas. Antenas Diversidad. Para obtener la altura mínima posible que deben de tener las antenas empleadas para diversidad se utiliza la tecla , o se ejecuta la opción “Principal – Diversidad” del menú “Operations”. Al realizar esto vemos que los botones de incremento o decremento de alturas se sitúan en uno u otro cuadro de resultados según la selección. Por ejemplo: si se está trabajando con las antenas principales se apreciará: , en cambio si se selecciona el estudio de antenas para diversidad el cuadro cambiará a: . El procedimiento para calcular la altura mínima de las antenas utilizadas para diversidad espacial es el mismo descrito en el punto 3.4 para antenas principales, solo hay que asegurarse de tener activo el estudio de diversidad (esto se comprueba en la barra de estado, comparar imágenes 3.7 y 3.8). [pic] Imagen 3.8 – Resultados. Altura de Antenas para Diversidad. Es importante tener en cuenta que el estudio de la altura de las antenas para diversidad se realiza asegurando el criterio de libramiento asignado, entre antenas Principal-Diversidad, es decir, la altura mínima posible para la antena de diversidad en un sitio, está calculada para cumplir con el criterio fijado para la primera zona de Fresnel del rayo directo que va desde ella, hasta la antena
principal del otro sitio. Por lo anterior se recomienda calcular primero la altura mínimas de las antenas principales, y luego las mínimas correspondientes para diversidad. Las alturas calculadas, pueden variarse a través de las flechas encontradas a la izquierda de las ventanas de resultado . Si está activa la operación automática (ver imagen 3.7, barra de estado, inferior, “Auto”) las alturas se mantendrán óptimas (mínimas posibles) según los criterios, pero si en cambio se activa la operación manual, se pueden cambiar las alturas sin tomar en cuenta los criterios de libramiento. Se pueden fijar alturas arbitrarias para las antenas utilizando la pantalla “Establecer Altura de Antena de Microondas” que se obtiene ejecutando la opción “Altura de Antenas” del menú “Configure”. Para grabar los resultados se puede utilizar el icono , presionar la tecla de función , o ejecutar la opción “Revisar Altura de Antenas” del menú “Operations”. Se pueden obtener reportes de los resultados obtenidos. Para más detalles sobre este módulo ver el manual del programa. MULTITRAYECTORIAS Pathloss presenta este módulo que permite simular las posibles combinaciones entre las señales que llegan al punto receptor a través de recorridos distintos y provenientes de la misma señal original. Para ingresar a este módulo, basta con utilizar la combinación de teclas M desde cualquier módulo que se encuentre en su pantalla inicial. O bien, seleccionando con un “click” en el listado que se despliega al ubicarse en el menú “Module” de la barra de menú. Al realizar la selección se tendrá como pantalla inicial una similar a la mostrada en la imagen siguiente: [pic] Imagen 4.1 – Pantalla Principal. Multitrayectorias. Automáticamente se presenta una representación de los diferentes caminos que se estima que
sigan los rayos emitidos (señales). El estudio de multitrayectorias se puede realizar a través de dos métodos: Gradiente Constante y Gradiente Variable, seleccionables desde el menú “Método”. 1 Gradiente Constante Mantiene fijo el gradiente del índice de refracción de la atmósfera (dN/dH), y varía la altura de la antena receptora. Realizando el estudio con este método se puede representar el comportamiento reflexivo del perfil. Se recomienda que se utilice para visualizar los posibles puntos de reflexión (antes de realizar el estudio de reflexiones). Con esto se tiene un patrón de señal formado por la interacción de señales provenientes de multiples trayectos. Al seleccionar esta opción desde el menú “Método”, se muestra una ventana de configuración similar a la siguiente: [pic] Imagen 4.2 – Ventana de Configuración. Gradiente Constante. Se fija el intervalo de variación para la antena correspondiente en el sitio 2, así como la altura de referencia a la cual se encuentra la antena del sitio 1. Para comenzar el proceso iterativo que arrojará los resultados deseados se acepta la configuración para el estudio planteada en la ventana “Gradiente Constante” (ver imagen 4.2), a través del botón de comando “OK”, o presionando . Realizado esto se presentará una representación gráfica del fenómeno de multitrayectoria, similar a la mostrada en la imagen_4.1. Para observar el patrón de señal formado en el extremo receptor se utiliza el icono , , o bien la opción “Calculate Height-Gain”, del menú “Operations”, luego se ajusta el paso o incremento de altura para el sitio 2. En la imagen 4.3 se muestra el patrón resultante para el perfil mostrado en la imagen 4.1. Se observa que no se distinguen máximos o mínimos, lo que implica poca actividad reflexiva. También se muestra como sería el patrón de señal para un trayecto en donde el fenómeno de propagación por multitrayecto es considerable. Ver imagen 4.4. Nótese que la posición de la antena principal se encuentra cercana a un máximo de señal, 84 m, (ubicación señalada por una línea vertical, por lo general de color azul). [pic] Imagen 4.3 – Patrón de Señal Resultante. Gradiente Constante. [pic] Imagen 4.4 – Patrón de Señal Resultante para un Enlace Reflexivo. Gradiente Constante. 2 Gradiente Variable
Este método mantiene fijas las alturas de las antenas, y varía el índice de refracción de la atmósfera. Esto permite simular una atmósfera estratificada, lo que puede predecir la aparición de ductos. Para utilizar este método es necesario tener información de cómo varía el factor de curvatura de la tierra o el gradiente del índice de refracción con la altura, ya que se debe llenar una tabla de datos. Al seleccionar este método desde la barra de menú se despliega una ventana de configuración semejante a la siguiente: [pic] Imagen 4.5 – Ventana de Configuración. Gradiente Variable. Los datos de elevación y factor de curvatura o datos de gradiente se ingresan desde la ventana de edición que se muestra al hacer click en el botón de comando que lleva como nombre: “Datos de Gradiente” (ver imagen 4.5). [pic] Imagen 4.6 – Tabla de Datos. Variaciones de Gradiente. Con los valores mostrados en las imágenes 4.5 y 4.6, se obtiene el siguiente resultado gráfico: [pic] Imagen 4.7 – Resultado. Variaciones de Gradiente. Como puede observarse en la imagen 4.7, los datos ingresados en tabla de datos de gradiente mostrada en la imagen 4.6, producen un resultado indeseable y típico en atmósferas subrefractivas. Cabe señalar que los valores fijados en la tabla 4.6 fueron escogidos con el propósito de producir un efecto extremo (ver imagen 4.7), mas NO DEBEN SER TOMADOS EN CONSIDERACIÓN COMO VALORES TÍPICOS. Los dos métodos descritos realizan el estudio desde el extremo transmisor (extremo izquierdo) hasta el extremo receptor (extremo derecho), siempre tomando como punto de recepción (y medición) el situado en el extremo derecho (Sitio 2, en la imagen 4.7). Para realizar el estudio para el otro extremo es necesario ejecutar la opción “Invertir Perfil” encontrada en el menú “Operations”. Es importante señalar, que si se invierte el perfil, este quedará configurado de esta manera para todos los módulos del programa. REFLEXIONES Muchas veces se desea estudiar el comportamiento del enlace ante una posible reflexión en la superficie. Para esto, Pathloss presenta un módulo que permite aproximar las variaciones de la señal resultante en el receptor (composición: directa y reflejada) en función de la altura de antena,
de variaciones del factor de curvatura de la tierra (K), de la frecuencia o del nivel del mar (mareas). Para ingresar a este módulo, basta con utilizar la combinación de teclas R desde cualquier módulo que se encuentre en su pantalla inicial. O bien, seleccionando con un “click” en el listado que se despliega al ubicarse en el menú “Module” de la barra de menú. Al realizar la selección aparecerá una pantalla en blanco, con una barra de menú (esta es la pantalla principal). 1 Definir Plano Para comenzar el estudio es necesario seleccionar el perfil de trabajo, por medio del menú “Definir Plano” desde la barra superior, o bien tecleando D. Imagen 5.1 – Definir Plano de Reflexión En la pantalla representada por la imagen 5.1, se muestra el perfil que contiene el plano a escoger para realizar el estudio de reflexiones. La flecha indica el comienzo y fin del plano. Para escoger los puntos límites se pueden utilizar el mouse, las teclas de dirección del teclado o las teclas “Inicio” y “Fin” en caso de seleccionar los puntos extremos (todo el perfil). Una vez ubicada la flecha en el punto límite, se graba empleando el botón derecho del mouse, o bien la tecla . Por ejemplo para escoger todo el perfil se teclea: luego y luego . Imagen 5.2 – Plano de Reflexión Se observa que la pantalla mostrada en la imagen 5.2, presenta opciones para variar el factor de curvatura K, y por medio del menú “Zonal de Fresnel” permite la visualización de las zonas de Fresnel (rayo directo y reflejado). Imagen 5.3 – Visualización Zonas de Fresnel Al tener el plano definido, se acepta esta configuración a través del menú “OK”, o haciendo click en el icono . Retornando a la pantalla inicial. 2 Cálculo del Factor de Rugosidad Para tomar en cuenta las variaciones del terreno (factor de rugosidad) se emplea la opción “Rugosidad del Terreno” del menú “Modificar” encontrado en la pantalla principal. Este comando desplegará una ventana en donde se escogerá el intervalo de estudio, de manera análoga al
procedimiento utilizado para definir el plano. [pic] Imagen 5.4 – Cálculo de Factor de Rugosidad. Listo el cálculo, se retorna a la pantalla principal a través del menú “OK”, o haciendo click en el icono. 3 Variables El módulo de reflexiones permite simular el comportamiento de la señal directa y reflejada al combinarse en el extremo receptor, en función de las siguientes variables: • Sitio 1 Altura de Antena • Sitio 2 Altura de Antena • Factor de Curvatura (K) • Frecuencia • Variación de Marea Para seleccionar cualquiera de estas variables posibles se utiliza el listado que se despliega al seleccionar el menú “Variable” de la barra de menú. Al escoger alguna se muestra una pantalla de edición, diferente para cada una, que permite configurar los límites que definen el rango de la variable escogida. En la imagen 5.5 se muestra el resultado para un enlace reflexivo, variando la altura del sitio 1. Este enlace se ha escogido como muestra por su notoria reflexión. Imagen 5.5 – Patrón de Reflexiones. Variación de Altura. La imagen 5.5 muestra máximos de señal correspondientes a una combinación constructiva entre la señal directa y la reflejada, y mínimos para combinaciones destructivas. Para dos valores posibles del factor de curvatura. Es deseable que la antena principal se ubique en un máximo, y si se utiliza diversidad en espacio la antena empleada para protección deberá situarse en un mínimo. Esto debido a que el patrón generado por los rayos directo y reflejado puede desplazarse por variaciones en las condiciones atmosféricas, pero manteniendo su relación espacial, es decir, su forma. El patrón de señal percibida, al desplazarse en bloque, producirá que una antena ubicada en un máximo tienda a un mínimo, y una ubicada en un mínimo tienda a un máximo, por esto, siempre se tendrá al menos una en un máximo o tendiendo a él (en caso de diversidad). Se pueden tener hasta cuatro (4) gráficos en una misma pantalla, correspondientes todos a una misma variable. Esto permite varios resultados para configuraciones distintas. Solo se puede variar los parámetros mostrados en la ventana de edición correspondiente.
CÁLCULO DE UN ENLACE MICROONDA (TABLA DE CÁLCULO) El módulo “Tablas de Cálculo” (Worksheets) permite configurar el sistema (enlace) y estimar su comportamiento por medio de características de error e indisponibilidad, en función de los parámetros involucrados e influyentes en el estudio. Para ingresar a este módulo, basta con utilizar la combinación de teclas W desde cualquier módulo que se encuentre en su pantalla inicial. O bien, seleccionando con un “click” en el listado que se despliega al ubicarse en el menú “Module” de la barra de menú. Imagen 6.1 – Pantalla Principal. Tablas de Microondas. En la pantalla principal de este módulo se muestra la representación gráfica de un radioenlace, con todos los parámetros que influyen en el comportamiento del mismo. En ella se puede apreciar una tabla o cuadro resumen, donde se pueden ver los resultados más relevantes del comportamiento del enlace. La barra de estado, muestra las condiciones principales de trabajo, y un cuadro que indica: una A en caso de haber algún error o falta de datos (al hacer click en el muestra el motivo de error o dato faltante), o un si todo es correcto. En la imagen 6.1 se representa un sistema bidireccional con diversidad en espacio en ambos sitios, esto se indica en la barra de estado (TRDR-TRDR). Para cambiar la configuración del sistema se procede como lo describe el punto 3.1 (Configuración de Antenas), o haciendo click en la barra de estado, en el recuadro correspondiente a esta opción. Al hacer click en la barra de estado, se puede modificar la configuración de la característica seleccionada. Es otra manera de accesar a las pantallas de configuración. 1 Configuración y Métodos para el Cálculo Para establecer las condiciones de cálculo y el método de predicción, se ejecuta la opción “Reliability Methods” del menú “Operations”, de esta manera se desplegará la siguiente pantalla de selección: Imagen 6.2 – Opciones de Confiabilidad. Tablas de Microondas. En la imagen 6.2 se puede observar varios grupos de selección en recuadros o “frames”. Veamos sus características principales:
Tipo de Sistema (PDH – SDH) En el recuadro (frame) con título “Tipo” se puede seleccionar bajo que estándar opera el radio a utilizar, bien sea PDH o SDH. Esto es solo para información, no afecta los cálculos. Estándares Regionales (Regional Standards) Si se desea utilizar los datos del demodulador del equipo receptor (signature) se selecciona la opción “UIT-R P.530 strict-equipment signature”. En otro caso se utilizará un factor de ocurrencia, para el desvanecimiento dispersivo. Al utilizar las características del demodulador (signature), se tendrán que precisar los siguientes datos: • Signature delay (ns) • Signature With (MHz) • Signature depth min phase (db) • Signature depth nonmin phase (db) Presentación de Resultados Pathloss, permite representar los resultados de varias maneras: • “Treat multipath as”: Permite seleccionar en que forma se presentarán los eventos SES (o BER103). Recordemos que estos eventos pueden ser causa de indisponibilidad, por lo que si se escoge la opción “SES and unavailability” se mostrarán aquellos SES que no forman parte de indisponiblidad, y los que si, por separado (en forma de indisponibilidad para el peor mes). De esta manera se puede discriminar entre errores e indisponibilidad. En otro caso se mostrarán todos los eventos SES que se estima que ocurran. Un evento SES se expresa en función de la probabilidad de que se rebase su respectivo umbral. El tiempo de indisponibilidad comienza con el primero de 10 segundos consecutivos con eventos SES. • “Time percentages”: Expresa en que forma se desea visualizar los resultados relacionados con porcentajes de tiempo.(99.9999 % si se desea obtener disponibilidad, y 0.0001 % si se desea indisponibilidad). Solo se percibe una u otra opción en caso de seleccionar el método de cálculo “Tiempo Anual Total” , ver punto 6.1.2, en caso de seleccionar cualquier otro método solo arrojara indisponibilidad. Operación Cocanal (Cochannel operation) Se considera operación cocanal (dual) cuando se emplean ambas polaridades (H y V) para transmisión, o recepción, utilizando la misma frecuencia. El uso de esta configuración hace más sensible el comportamiento del sistema. Cuando esta operación sea seleccionada, se deben precisar los parámetros expuestos en la opción “Cochannel Interference” del menú “Operations” de la pantalla principal.
Imagen 6.3 – Parámetros de Discriminación por Polarización Cruzada. 1 Métodos de Predicción (Reliability Method) Para estimar el comportamiento de un enlace, Pathloss considera los principales fenómenos de propagación que pueden degradar la calidad del sistema. • Desvanecimientos producidos por multiples trayectos • Desvanecimientos por lluvia • Desvanecimiento selectivo por características del demodulador (signature) • Desvanecimientos por anomalías en la atmósfera (ej. Ductos) Existen varios métodos para estimar en que manera puede ser afectado el enlace por causa de los fenómenos anteriores, por medio de una caracterización adecuada del sistema, donde se representa lo más exacto posible las condiciones reales de operación. Esta caracterización varía según el método. Veamos los principales requerimientos de los métodos seleccionables: |MÉTODO |PARÁMETROS REQUERIDOS | |Vigants - Barnett |Factor Climático | | |Rugosidad del Terreno | |Rec. UIT-R P.530-6 |Inclinación del Terreno | | |Factor Geoclimático | ||Ángulo de Incidencia en el Punto de Reflexión. | |Rec. UIT-R P.530-7/8 |Inclinación del Terreno | | |Factor Geoclimático | |Factor KQ |Exponente para Distancia | | |Exponente para Frecuencia | |KQ S((-1.3) |Exponente para Distancia | | |Exponente para Frecuencia | | |Rugosidad del Terreno | |Rec. UIT-R P.530-9 |Inclinación del Terreno | | |Factor Geoclimático | Como resultado común, cada método estima la probabilidad de que se rebase un determinado umbral por los fenómenos antes nombrados. 2 Métodos de Cálculo (Calculation Method) Según sean los resultados que se desean estimar se seleccionarán las siguientes opciones:
“Tiempo Anual Total” Toma en cuenta la temperatura promedio de la región y se obtiene como resultado la DISPONIBILIDAD DEL SISTEMA, si se escoge la presentación de resultados “Time percentages” como 99.9999 %. O la INDISPONIBILIDAD DEL SISTEMA, si se escoge la presentación de resultados “Time percentages” como 0.0001 %. Esto para el peor mes, y el total anual. “Indisponibilidad Peor Mes” Toma en cuenta la recomendación UIT-T G.821, para definir la tasa de error para BER10-3 y la indisponibilidad. Se aplica para radioenlaces PDH. “ITU-T G.826 (SDH) SESR, BBER, ESR, Unavailability” Toma en cuenta la recomendación UIT-T G.826. Muestra estimaciones para los parámetros SESR, BBER, además de calcular la INDISPONIBILIDAD total anual (mediante un escalamiento de la indisponibilidad correspondiente a el peor mes). Se aplica para enlaces bajo el estándar SDH. Al escoger esta opción serán necesarios definir algunos parámetros que permitirán la estimación de los eventos de error (SESR y BBER). Una vez realizada la configuración deseada se acepta la misma mediante el botón de comando “OK”. 2 Configuración de las Estaciones Ingresar los datos necesarios para la caracterización de los sitios involucrados en el estudio es muy sencillo y práctico, basta solo con hacer click en el elemento que se desee valorar y automáticamente se desplegará una pantalla de edición. Los datos necesarios para el equipo transmisor (TR, DR, TX, RX) varían dependiendo el método de cálculo escogido.
Imagen 6.4 – Caracterización de Sitios. Pantallas de Edición. En la barra de menú de la mayoría de las pantallas de edición, se observa una etiqueta de nombre “Tablas”, por medio de la cual se pueden cargar y editar datos previamente configurados. Cabe señalar el procedimiento a seguir, para fijar el criterio de umbral del equipo receptor a utilizar para el estudio (ver imagen 6.4). • Suponiendo que se quiere tener como umbral, el nivel de potencia mínimo requerido para tener una tasa de error menor a 1x10-3 (BER
