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Informe de laboratorio Redes de Acceso “Diseño de Redes Inalámbricas”
Nombre Alumno (s): José J osé Toled oledo o R. Nombrre Pr Nomb Profesor ofesor:: J orge C a rril illlo. Fecha Fec ha:: 14 14 de Ab Abrril de 20 2014 14 Sec c ión ión:: ET08 0826 26// 76 766 6
1
Índice
Introducción
pag. 3
Desarrollo del diseño de la red inalámbrica
pag. 4
Nombre y coordenadas geográficas de las estaciones.
pag. 4
Mapa de Google Earth con la ubicación de las estaciones
pag. 5
Detalle con la configuración del mapa de la zona en Radio Mobile.
pag. 8
Explicar la arquitectura de red a utilizar (analizar distintas Alternativas y elegir la más conveniente, justificando conveniente, justificando la elección).
pag. 11
Diagrama de red con las sucursales en la zona asignada mediante software Radio Mobile.
pag. 12
Detalle con la configuración de las unidades en Radio Mobile.
pag. 14
Detalle con la configuración por cada red (parámetros, topología, miembros y sistemas).
pag. 25
Mapa parcial en Radio Mobile por cada red y Análisis de los enlaces de radio por cada red (incluir gráfico del enlace).
pag. 39
Justificación por ubicación de los puntos intermedios.
pag. 61
Conclusiónes
pag. 62
Anexos
pag. 63
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Índice
Introducción
pag. 3
Desarrollo del diseño de la red inalámbrica
pag. 4
Nombre y coordenadas geográficas de las estaciones.
pag. 4
Mapa de Google Earth con la ubicación de las estaciones
pag. 5
Detalle con la configuración del mapa de la zona en Radio Mobile.
pag. 8
Explicar la arquitectura de red a utilizar (analizar distintas Alternativas y elegir la más conveniente, justificando conveniente, justificando la elección).
pag. 11
Diagrama de red con las sucursales en la zona asignada mediante software Radio Mobile.
pag. 12
Detalle con la configuración de las unidades en Radio Mobile.
pag. 14
Detalle con la configuración por cada red (parámetros, topología, miembros y sistemas).
pag. 25
Mapa parcial en Radio Mobile por cada red y Análisis de los enlaces de radio por cada red (incluir gráfico del enlace).
pag. 39
Justificación por ubicación de los puntos intermedios.
pag. 61
Conclusiónes
pag. 62
Anexos
pag. 63
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Introducción
La experiencia de laboratorio que se muestra mediante este informe consiste en realizar un diseño y una simulación de una red de radio enlaces usando las tecnologías inalámbricas (WLL, LMDS o WiMax) aplicadas a una red cuyo objetivo es brindar servicio de comunicaciones de datos, para un sistema de alerta temprana de Tsunamis con alarmas en las ciudades y pueblos costeros. Para un correcto desarrollo de la experiencia fue necesario utilizar las herramientas de software RADIOMOBILE y GOOGLE EARTH con lafinalidad de poder obtener las coordenadas de
los enlaces, tener una perspectiva en 3D de estos, ver la factibilidad del terreno para la ubicación de las antenas y puntos repetidores, entre otros. Radio Mobile para los cálculos de los enlaces, se basa en un modelo de propagación llamado Modelo de Longley‐Rice o ITS Irregular Terrain Model. Este modelo de radio propagación sobre terreno irregular, originalmente fue desarrollado a fines de los años 60 como resultado de mejorar los sistemas móviles de radio y transmisión de televisión. Longley‐Rice fue diseñado para enlaces cuyo rango de operación de frecuencia está comprendido entre los 20 MHz y los 20 GHz. Este, puede ser aplicado a una amplia variedad de problemas de ingeniería, puesto a que está basado en la teoría electromagnética, análisis estadísticos del terreno y mediciones de radio. Su función principal es entregar el valor medio de la atenuación de la señal de radio en función de la distancia y la variabilidad de la señal en el tiempo y espacio, permitiendo estimar las características de recepción de la señal necesarias, en un enlace de radio determinado sobre un terreno irregular.
3
Desarrol lo d el diseño de la red inalámbric a
Nombre y coordenadas geográficas de las estaciones.
Para el desarrollo de la experiencia se destinaron las zonas (ciudades) a enlazar, las cuales se mencionan a continuación con sus correspondientes coordenadas: Localidad Caldera Barranquilla Puerto Viejo Flamenco Portofino Barquito Chañaral Cifuncho Taltal
Latitud 27°4’22.13"S 27°30'52.34"S 27°20'11.93"S 26°34'39.37"S 26°30'38.26"S 26°21'46.05"S 26°20'4.55"S 25°39'9.94"S 25°24'55.60"S
Longitud 10°49’13.87"O 70°53'34.27"O 70°55'48.90"O 70°41'4.65"O 70°42'16.96"O 70°38'36.85"O 70°37'8.34"O 70°39'4.30"O 70°28'40.70"O
De acuerdo a las coordenadas proporcionadas para cada una de las estaciones, estas fueron modificadas con la finalidad de poder realizar una calidad de enlace aceptable y sin dejar de lado el objetivo final que es poder alertar a tipo a todas las ciudades en caso de alguna emergencia. Para poder diseñar la red de acuerdo a lo solicitado, considerando la ubicación montañosa de la región, se ubicaron diferentes repetidores distribuidos a lo largo del recorrido de la red de estaciones, a continuación se indican nombres asignados a repetidores y sus correspondientes coordenadas: Localidad Repetidor_1 Repetidor_2 Repetidor_3 Repetidor_3.1 Repetidor_4 Repetidor_4.1 Repetidor_5 Repetidor_5.1 Repetidor_5.2 Repetidor_5.3 Repetidor_6 Repetidor_6.1 Repetidor_6.2
Latitud 27°18'0.82"S 27°26'20.88"S 26°53'35.28"S 26°39'50.61"S 26°24'3.30"S 26°22'36.52"S 26°17'58.10"S 25°51'18.29"S 25°46'26.49"S 25°44'32.49"S 25°38'7.85"S 25°33'35.08"S 25°28'48.15"S
Longitud 70°44'33.24"O 70°51'32.82"O 70°43'1.18"O 70°41'9.51"O 70°41'0.16"O 70°39'5.73"O 70°34'20.35"O 70°33'51.11"O 70°35'50.47"O 70°36'27.76"O 70°36'37.82"O 70°24'50.09"O 70°25'52.68"O 4
Mapa de Google Earth con la ubicación de las estaciones A continuación, como el subtítulo lo indica, se muestran las ubicaciones geográficas de las estaciones y repetidores Mediante Google Earth:
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A continuación se muestra en detalle las zonas y localidades en las que fueron proyectadas las estaciones y repetidores:
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7
Detalle con la configuración del mapa de la zona en Radio Mobile.
Para comenzar con la experiencia mediante software RadioMobile, se debió configurar el mapa, de tal manera de poder identificar las zonas en las que se proyectan las estaciones y repetidores. La configuración se muestra a continuación:
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Posterior a esto se logra ubicar la zona deseada, viéndose de la siguiente manera:
Para poder ver las ubicaciones de las estaciones y repetidores se debió configurar cada una de estas asignándole nombres y coordenadas previamente obtenidas desde Google Earth.
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Una vez ingresadas cada una de nuestras estaciones y repetidores nuestro mapa queda de la siguiente manera, ilustrando cada una de las estaciones y repetidores ubicados previamente en Google Earth:
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Explicar la arquitectura de red a utilizar (analizar distintas alternativas y elegir la más conveniente, justificando la elección).
Luego de un extenso análisis basado primordialmente en la topografía de la zona, siendo esta demasiado montañosa, se optó por aprovechar la altura de las montañas cercanas a las estaciones para ubicar distintos repetidores y así crear redes tipo estrella, considerando dos tipos de redes a utilizar: conexión desde una estación hacia un repetidor y conexión desde un repetidor hacia una estación. Si bien es cierto se consideró en un principio realizar enlaces por el borde costero, luego de pensar en esta solución se llegó a la conclusión que no es muy factible ya que los equipos quedarían demasiado expuestos a ser víctimas de un posible tsunami siendo que la finalidad de estos es mantener una red de alerta para este tipo de eventos naturales, de tal manera que se descartó dicha opción. La estructura de la red es básicamente un sensor de temperatura y humedad, además de un sensor radiar, los cuales estarán ubicados al borde costero de caldera, sensores pertenecientes al Servicio Hidrográfico Oceanográfico de la Armada (SHOA), dicho sensor generar una alarma en estación de caldera, la cual será replicada en cada una de las localidades costeras indicadas anteriormente, mediante la red proyectada mediante RadioMobile y Google Earth. Se encuentran estaciones en cerros y montañas donde es difícil el acceso en vehículos, pero considerando la importancia y magnitud del proyecto, se considera el ascenso a estas zonas mediante helicóptero para la instalación de los equipos. Cada estación contara con un gabinete donde serán instalados lo equipos a nivel indoor, una torre contraventada de 20m, donde las antenas será instaladas al tope de la parte superior de cada torre. Con respecto a la energía eléctrica, para cada estación que se encuentre en ciudad, se gestionara la implementación de un empalme eléctrico solicitando los correspondientes permisos municipales, mientras que para las estaciones que se encuentren en cerros como la mayoría de repetidores, se sacara el máximo provecho a las características de la zona, de tal manera que se propone la instalación de paneles solares y un sistema de almacenamiento de energía, con una cantidad de baterías para mantener en funcionamiento los equipos en caso que los paneles solares no reciban energía durante 5 dias. Se toma la decisión de realizar la proyección de la manera indicada anteriormente ya que de acuerdo a los análisis del objetivo principal y las características de la zona, se considera más viable y confiable, a pesar que demasiadamente más costoso, pero es un costo que vale la pena, debido a que de esta red dependerá la evacuación de las zonas y junto con eso salvar vidas de muchas personas que puedan ser afectadas por una catástrofe natural como lo es un tsunami.
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Diagrama de red con las sucursales en la zona asignada mediante software Radio Mobile.
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Detalle con la configuración de las unidades en Radio Mobile.
Taltal:
Cifuncho:
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Chañaral:
Barquito:
15
Portofino:
Flamenco:
16
Caldera:
Puerto Viejo:
17
Barranquilla:
Repetidor_1:
18
Repetidor_2:
Repetidor_3:
19
Repetidor_3.1:
Repetidor_4:
20
Repetidor_4.1:
Repetidor_5:
21
Repetidor_5.1:
Repetidor_5.2:
22
Repetidor_5.3:
Repetidor_6:
23
Repetidor_6.1:
Repetidor_6.2:
24
Detalle con la configuración por cada red (parámetros, topología, miembros y sistemas).
Topología empleada en cada una de las redes:
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Sistemas empleados en las distintas redes: Estación‐Repetidores:
Repetidor:
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Parámetros empleados en las distintas redes (ídem en todas las redes):
Miembro de las distintas redes Caldera ‐ Repetidor
27
Repetidor 1
Puerto Viejo – Repetidor 2
28
Repetidor 2
Caldera – Repetidor 3
29
Repetidor 3
Repetidor 3.1
30
Flamenco ‐ Portofino
Portofino – Repetidor4
31
Repetidor 4
Repetidor 4.1
32
Barquito‐ Chañaral
Chañaral – Repetidor 5
33
Repetidor 5
Repetidor 5.1
34
Repetidor 5.2
Repetidor 5.3
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Cifuncho – Repetidor 6
Repetidor 6
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Repetidor 6.1
Repetidor 6.2
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Mapa parcial en Radio Mobile por cada red y Análisis de los enlaces de radio por cada red (incluir gráfico del enlace). Caldera – Repetidor
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Repetidor 1
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Puerto Viejo – Repetidor 2
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Repetidor 2
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Caldera – Repetidor 3
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Repetidor 3
44
Repetidor 3.1
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Flamenco ‐ Portofino
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Portofino – Repetidor 4
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Repetidor 4
48
Repetidor 4.1
49
Barquito‐ Chañaral
50
Chañaral – Chañaral – Repetidor 5
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Repetidor 5
52
Repetidor 5.1
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Repetidor 5.2
54
Repetidor 5.3
55
Cifuncho – Repetidor 6
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Repetidor 6
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Repetidor 6.1
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Repetidor 6.2
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Justificación por ubicación de los puntos intermedios.
Cada uno de los puntos intermedio ubicados entre las estación e incluso en lugares de difícil acceso fueron seria y rigurosamente analizados, se buscó la mejor ubicación para la proyección de repetidores basándose en altura geográfica, cercanía a las estaciones, topografía entre repetidores y estaciones, perdida por distancia de enlaces, zonas de fresnel afectadas por la superficie terrestre; todo lo mencionado fue factor fundamental para la decisión de la ubicación que se les dio a cada uno de puntos intermedio repetidores y la cantidad de estos proyectados.
Cada repetidor cumple una función específica dentro de la red, logrando que esta sea robusta y sin perdida por interferencia ajena, ya sea clima, variaciones terrestres, además cuenta con gran calidad de señal y velocidad en la transmisión de datos llegando a alcanzar una potencia mínima de ‐83
dBm entre los equipos, logrando así una taza de transferencia de 11.9 Mbps considerando perdida en el espacio libre, perdidas por factores climáticos, perdidas en las líneas, conectores, por la rugosidad del terreno, entre otros
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Conclusiones Luego de realizada la experiencia se puede concluir que en Chile es necesaria un red como la expuesta en este informe, pero una que abarque toda la costa del país. Bajo la experiencia que relatamos mediante este informe se puede decir que una red de Wimax sería capaz de soportar un red para transferencia de datos como transferir un alarma y que se propague a grandes distancias mediante equipos de RF capaces de soportar esta tecnología. Es totalmente factible implementar esta Red montada sobre un simulador que se asemeja bastante a la realidad en cuanto a parámetros de de transmisión y recepción a nivel de RF simulando redes que en un futuro no muy lejano serán importante para las costas del país. Por otro lado analizando el factor dinero, es sumamente complicado llevar acabo lo propuesto en la red montada para la experiencia, pero como se mencionó durante la experiencia vale la pena pagar lo suficiente para tener una red sustentable de aviso en caso de algún evento especial como un tsunami que pueda causar daño a miles de persona a lo largo de la costa del territorio nacional. En cuanto a la utilización de lo que es RedioMobile se puede decir que es una herramienta aplicable para cualquier tipo de enlace y red, la cual puede simular pequeños y medianos proyectos del mundo RF, es bastante sencillo de usar y tiene propiedades que facilitan el análisis para el mejoramiento de las redes simuladas, en otras palabras un muy útil software para las personas que comenzamos a incursionar en el mundo de los enlaces de Radio Frecuencia.
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Anexos
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