HERRAMIENTAS DE PLANEACIÓN DE COBERTURA.
María Alejandra Padilla Paola Andrea Morales Andrés Felipe Jiménez
UNIVERSIDAD DEL CAUCA FACULTAD DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA Y TELECOMUNICACIONES
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CONTENIDO INTRODUCCIÓN……………………………………………………………………………………………………..2 .2 OBJETIVO………………………………………………………………… OBJETIVO……………………… ………………………………………………………………………………………. …………………………………………….3 3 1. INFORMACIÓN GENERAL SOBRE LA HERRAMIENTA….…………… HERRAMIENTA….……………..…….…. …….….………..4 ………..4 1.1 Instalación…………………………………………………………………………………………….7 1.2 Manejo del software…….. software……..……………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………..8 8 2. ANÁLISIS DE LA HERRAMIENTA………………………………………………………………… HERRAMIENTA…………………………………………………………………11 2.1 Descripción D escripción del proyecto……………………………………………………………………….11 proyecto……………………………………………………………………….11 2.2 Análisis y Resultados..…………………………………………………………………………… Resultados..……………………………………………………………………………12 12 CONCLUSIONES…………………………..……………………………………………………………… CONCLUSIONES………………………… ………………………………………………………………..…………25 …………25 BIBLIOGRAFÍA……………………………..…………………………………………………………… BIBLIOGRAFÍA…………………………… ……………………………………………………………..…………..26 …………..26
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INTRODUCCIÓN Los sistemas inalámbricos han tomado gran auge, rodeando al mundo actual y unificando diferentes redes como la de telefonía móvil, de datos inalámbricos y la de televisión digital terrestre, prestando los servicios que requiere un usuario ya sea de entretenimiento, información y/o comunicación. El constante desarrollo de software ha permitido la creación de herramientas que facilitan el diseño de los enlaces involucrando aspectos importantes para esto tales como la elección de la banda de frecuencia, estimación de niveles de ruido e interferencia, el tipo de antenas y equipos de radiocomunicación, entre otros. En este informe se va a dar cuenta de un software que proporciona la posibilidad de introducir diferentes parámetros para el diseño de radioenlaces: Radio Mobile, se darán pautas para su correcta instalación, pasos de manejo y la creación de un proyecto como ejemplo práctico de utilización de dicha herramienta.
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OBJETIVO Hacer uso de software en versión demo de la herramienta de simulación Radio Mobile, analizar la información brindada por el fabricante en lo relacionado con las herramientas de planeación de redes radio para sistemas inalámbricos que permitan identificar los modelos de propagación implementados y determinar la cobertura de un sistema radioeléctrico de acuerdo a los parámetros del mismo, en lo posible haciéndolo sobre una región de nuestra geografía Colombiana.
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1. INFORMACIÓN GENERAL DE LA HERRAMIENTA Radio Mobile es un software propiedad de Rouger Coudé. Es una herramienta utilizada para predecir el rendimiento de un sistema radio, simular radioenlaces y representar el área de cobertura de una red de radiocomunicaciones, entre otras funciones. Utiliza los datos digitales de elevación del terreno para la extracción automática de perfil del trayecto entre un transmisor y un receptor. La herramienta permite añadir al sistema parámetros ambientales y estadísticos para alimentar el modelo de terreno irregular, además proporciona vistas en tercera dimensión, vistas estereoscópicas y animación. El software trabaja en el rango de frecuencias entre 20 MHz y 20 GHz y está basado en el modelo de propagación ITM (Irregular Terrain Model) o modelo Longley-Rice.
1.1 Instalación Todos los archivos necesarios para la instalación se encuentran en la página de descargas de Radio Mobile http://www.cplus.org/rmw/download.html. a continuación se describen los pasos detallados que se deben seguir para la correcta instalación del software: 1. Instale el paquete Visual Basic Runtime (Service Pack 6) de Microsoft. Para ello v descargue el archivo vbrun60sp6.exe y ejecútelo. 2. Cree un directorio en el que instalar el programa: C:\Archivos de programa\Radio Mobile. 3. Descargue los siguientes archivos comprimidos y descomprímalos en el directorio que ha creado, en este orden: - rmw794.zip archivos ejecutables de Radio Mobile. - sup.zip suplementos para Radio Mobile. - net.zip ejemplo de red. 4. Para crear un acceso directo en su escritorio, abra el directorio C:\Archivos de programa\Radio Mobile, seleccione copiar sobre el icono RMWDLX, sitúese sobre el escritorio y seleccione pegar acceso directo. Este paso es opcional.
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5. Para habilitar la descarga de mapas desde Internet, por ejemplo de Google Maps, es necesario abrir el archivo Map_Link.txt situado en la carpeta en la que ha instalado Radio Mobile y borrar los apóstrofes de las primeras líneas: ‘www.expedia.com ‘virtualearth.net ‘map.access.mapquest.com ‘google.com
6. Para obtener funcionalidades extra puede descargar las siguientes librerías (DLL): - freeimage.zip permite guardar imágenes en formatos jpeg, tiff y png. Probablemente ya dispone de estas funciones. - unzip32.zip permite la descarga automática de archivos SRTM comprimidos. 5- geoStarsLib.zip para establecer el Azimut relativo al Norte Magnético.
1.2 Manejo del software Obtener datos de elevación y Crear mapas
Los datos de elevaciones se descargan de Internet del proyecto de la NASA Shuttle Terrain Radar Mapping Misión (SRTM). A partir de estos datos Radio Mobile produce mapas de elevaciones que pueden ser superpuestos a imágenes con mapas topográficos, fotografías aéreas o imágenes de satélite descragadas de fuentes como VirtualEarth y GoogleMap.
Configuración 1. Cree tres directorios locales denominados SRTM, GoogleMap y VirtualEarth
en los que se almacenarán los mapas descargados de Internet. 2. Acceda a Options > Internet .
Active la opción para descargar los datos de Internet sólo si no se encuentran ya en el directorio local y guardar una copia local de los datos descargados. 5
Especifique el path del directorio local que ha creado para almacenar los mapas SRTM. Seleccione el directorio Internet ftp según el área de interés. Para las pestañas GoogleMap y VirtualEarth active la opción que se muestra en la figura 1, especificando el path del directorio creado para ello. 3. Acceda a Options > Elevation data . Seleccione Use elevation data in memory generated by Map Properties .
Figura 1.Configuración para obtener datos de elvaciones en radio mobile
Mapa de elevaciones
Acceda a File > Map properties como se muestra en la figura 2. 1. Determine la fuente de datos de elevaciones. En este informe se utilizará los
datos SRTM de la NASA. Especifique el path del directorio local que ha creado para almacenar los datos SRTM. 2. Seleccione la longitud y latitud del centro de la región de trabajo.
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3. Introduzca las dimensiones del mapa: resolución en la pantalla en número de
píxeles y longitud de la zona en Km. 4. Seleccione la opción Ignore missing files y pulse Extract . 5. Acceda a File > Save map as y guarde los datos de elevaciones obtenidos en
un fichero con extensión `map´. Puede guardar la imagen asociada a este mapa en File > Save picture as .
Figura 2. Configuración de las Propiedades del Mapa
Crear una red
Cree un nuevo archivo .net en File > Create new networks . Acepte borrar de memoria la información almacenada de la red anterior. Figura 3.
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Figura 3. Nuevo archivo
2. Extraiga el mapa de elevaciones de la zona de interés. 3. Edite los parámetros de propagación de la red: File > Networks properties > Parameters. Figura 4.
Figura 4. Propiedades de las redes. Parámetros
4. Defina los sistemas estación base y terminal móvil: File > Networks properties > Systems. Figura 5.
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Figura 5. Propiedades de las redes. Parámetros
5. Cree y posicione las unidades radio en el mapa: File > Unit properties. Figura 6.
Figura 6. Propiedades de las unidades
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6. Asocie las unidades radio a la red. Asigne a cada unidad un tipo de sistema: File > Networks properties > Membership.
Figura 7. Propiedades de las redes. Miembros
7. Utilice las herramientas de Radio Mobile para realizar simulaciones.
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2. ANÁLISIS DE LA HERRAMIENTA 2.1 Descripción del Proyecto Radioenlace punto a punto en la frecuencia de 5.4 GHz entre las localidades: La paz ubicada en el Alto Cauca en la ciudad de Popayán, con coordenadas 2º28’34.48’’N 76º33’38.47’’O con una elevación de 1851 m.s.n.m, y vereda de San Antonio perteneciente al municipio de Totoró Cauca, con coordenadas 2º31’28.69’’N 76º27’07.22’’O con una elevación de 2413 m.s.n.m.
A manera de características técnicas y de equipos, es de resaltar que este diseño utilizará la tecnología 4G de acceso de banda ancha inalámbrica basada en la norma IEEE 802.16, WiMAX ,que permite el suministro de servicios de banda ancha personal de alta velocidad a abonados en cualquier lugar, en cualquier momento. Por ser pionera y fundadora de esta tecnología se utilizaran antenas en este caso de la corporación Alvarion, y por su eficiencia dos Transceptores para radiocomunicación Air Force One 5 de la compañía KOSUMI.
2.2 Análisis y Resultados Para realizar un diseño eficiente se debe corroborar la viabilidad del enlace, por medio del cumplimiento de línea de vista analizando el perfil del trayecto. Para este análisis se utilizó como herramienta de trabajo el software Google Earth y los datos proporcionados por la ficha técnica de los equipos a utilizar, en este caso de antenas BreezeNET y del transceptor Air Force One 5.
La figura 8 muestra el perfil del trayecto y una posible obstrucción con una altura de 2246 m.s.n.m, cabe anotar que se escogió como obstáculo la montana con mayor elevación en el trayecto que se muestra en la parte superior de la figura 8.
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Figura 8. Perfil del trayecto
Condición línea de vista Este análisis se realiza calculando varios valores, los cuales se muestran en la tabla no.1. Indice de refracción
Ns= 263.45
Factor de Curvatura Terrestre
k=1.25
Radio Fresnel
Rf=8.79 m
Altura Obstrucción
hobs=-0.089
Tabla no.1. Factores para el análisis de L OS
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Como se puede ver , por lo cual se concluye que el obstáculo no representa ninguna obstrucción y se garantiza la línea de vista. Teniendo en cuenta que este obstáculo escogido era la elevación mas prominente entre todo el trayecto del enlace se da por hecho que no hay obstáculo alguno que represente una obstrucción como tal.
An ál is is de de se mp eñ o de l radi oen lace
Como primera medida se debe plantear la ecuación de balance de la siguiente manera,
En donde,
Potencia de Recepción.
Potencia de Transmisión.
Perdidas en las líneas de Transmisión.
Ganancia de las antenas.
Perdidas de espacio libre.
Es de gran importancia tener en cuenta para este diseño se trabaja con una frecuencia inferior a los 10Ghz por lo cual, las pérdidas por absorción atmosférica y precipitaciones de lluvia se pueden despreciar, por lo cual las perdidas del medio de propagación únicamente serán las pérdidas de espacio libre ( ). -Evaluación de las pérdidas por espacio libre, ( ):
Teniendo en cuenta que la frecuencia del enlace es de 5.4 GHz, entonces y que la distancia del enlace punto a punto (San Antonio – La Paz), es de . Reemplazando valores,
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Como datos proporcionados por el fabricante de los equipos se obtienen.
Las pérdidas en las líneas de transmisión se calcularan de acuerdo al tipo de cable y tipo de conectores que utiliza el equipo escogido para el diseño, los cuales son conectores Rj45 y cable UTP categoría 5. La longitud del cable desde las antenas hasta los equipos transmisores será de la tabla 2 muestra el elemento y sus perdidas correspondientes. Elemento
Pérdidas
Cable UTP categoría 5
Conector Rj45
Tabla 2.Perdidas de los elementos en línea de Transmisión
Es de gran relevancia decir que la atenuación del cable UTP , fue tomada con base a un ancho de banda . Por lo tanto,
Finalmente reemplazando todos los valores obtenidos en la ecuación de balance, se obtiene:
Posteriormente se calcula el campo eléctrico según la teoría:
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Simulación del Radio enlace
La figura 9 muestra la ubicación de los lugares escogidos en un mapa provisto de los datos de elevaciones.
Figura 9. Estación Transmisora y Receptora-Simulación Radio Mobile.
Presionando F2 se obtienen los datos del radio enlace en la parte superior de la ventana, como se muestra en la figura 10.
Figura 10.Perfil de trayecto Simulación.
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En la figura 11 se muestra el margen de desvanecimiento del radio enlace.
Figura 11.Margen de Desvanecimiento
Como se puede ver en el perfil de trayecto arrojado por el programa contradice los cálculos y el perfil trabajado con la herramienta Google Earth. Pero como solución se pueden plantear varias alternativas: - Asumiendo una elevación de las antenas de 110m se garantiza el buen funcionamiento de enlace (figura 12 y 13)
Figura 12.Perfil de trayecto Simulación (1).
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Figura 13. Margen de desvanecimiento (1).
De tal manera que las antenas se tendrían que montar sobre torres de 110 metros para que el enlace funcione de una manera correcta. Pero cabe aclarar que de esta manera entraría en juego las pérdidas de la línea de transmisión,
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- Otra manera es subir la potencia de transmisión (sin necesidad de recurrir a subir las antenas) de a Esto se podría llegar a hacer mediante el uso de amplificadores de potencia. Figura 14 y 15.
Figura 14.Perfil de trayecto Simulación (2).
Figura 15. Margen de desvanecimiento (2).
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CONCLUSIONES Radio Mobile El software utilizado para el diseño de los enlaces vía radio difiere en algunos cálculos de acuerdo a la teoría ya que este también tiene en cuenta diversos factores haciendo un análisis más detallado y completo que con la teoría no se pudo llegar a tener en cuenta. Las condiciones a las que está sometido un sistema generan muchas pérdidas las cuales limitan el alcance tanto de las estaciones móviles como de las estaciones base.
Cuando se desea establecer un enlace vía radio se hacen muy útiles los modelos de predicción ya que ayudan a generar condiciones óptimas para el buen desempeño del enlace. Además la utilización de un software facilita el trabajo de predicción y ayuda a predecir posibles obstrucciones geográficas. El patrón de radiación así como también la orientación de la antena son parámetros de suma importancia para la predicción de la cobertura, ya que al variar estos se generaran cambios bruscos los cuales dejarían fuera de una zona óptima para la recepción de la información.
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BIBLIOGRAFÍA http://www.cplus.org/rmw/english1.html http://www.eslared.org.ve/walc2011/material/track1/Manual%2520de%2520Radio%2520Mo bile.pdf
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