Ingenieria de red de Tx - Radio.pdf

INGENIERÍA DE RED DE TRANSMISIÓN RADIO Edición Nº1 - Septiembre 2001

Ingeniería Transmisión e Infraestructuras

Creación de Redes

Unidad Red

: 03/I-080 Ingeniería de Red de Transmisión - Radio 01/09/2001 Un año desde la fecha de publicación. Realización de proyectos de radioenlaces. Es primera edición. Especifica las reglas de Ingeniería a los sectores de Creación de Redes Regionales, de manera de poder determinar la solución óptima en costo, tiempo y calidad, para cada proyecto de transmisión de Radio en particular. Planificación de Redes, Creación de Redes, Provisión de Servicios. 3 (tres) Todos Red de Transporte Todos

Creación de Redes, Planificación de Redes, Provisión de Servicios, Aseguramiento.

Ingeniería de Transmisión e Infraestructuras. Creación de Redes. 4968-2276

4968-2552

Sergio Peña / Santiago Costanzo Jean Marie Labarsouque Jean Marie Labarsouque

INGENIERÍA DE TRANSMISIÓN E INFRAESTRUCTURAS Autor: Sergio Peña / Santiago Costanzo

Código: 03/I-80

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Ingeniería de Red de Transmisión - Radio

Indice 1.

OBJETO ....................................................................................................................................................4

2.

ALCANCE .................................................................................................................................................5

3.

CARACTERÍSTICAS DEL MEDIO DE PROPAGACIÓN.........................................................................6 3.1. 3.2. 3.3. 3.4. 3.5. 3.6. 3.7.

4.

INTRODUCCIÓN ........................................................................................................................................6 ATENUACIÓN DE ESPACIO LIBRE ................................................................................................................6 ATENUACIÓN POR OBSTÁCULOS ................................................................................................................6 F ADING PLANO .........................................................................................................................................6 FADING SELECTIVO ...................................................................................................................................7 REFLEXIONES EN TIERRA PLANA ...............................................................................................................7 ATENUACIÓN DEBIDA A HIDROMETEOROS ..................................................................................................7

TIPOS DE EQUIPAMIENTO DE TRANSMISIÓN.....................................................................................9 4.1. C APACIDAD DE TRANSMISIÓN ....................................................................................................................9 4.2. INTERFACES DE TRIBUTARIO .....................................................................................................................9 4.2.1. 4.2.2. 4.2.3. 4.2.4.

Características eléctricas de los accesos a 2 Mbit/s....................................................................9 Características eléctricas de los accesos a 34 Mbit/s................................................................10 Características eléctricas de los accesos a 155 Mbit/s (STM-1e) .............................................11 Características ópticas de los accesos a 155 Mbit/s (STM-1o) .................................................12

4.3. INTERFACE L ADO AGREGADO R ADIO.......................................................................................................15 5.

CONFIGURACIONES DE PROTECCIÓN Y DIVERSIDAD ...................................................................16 5.1. TIPOS DE CONFIGURACIONES Y MEJORAS ................................................................................................16 5.2. CRITERIOS PARA ADOPTAR SEPARACIONES .............................................................................................17

6.

CÁLCULO RADIOLÉCTRICO ................................................................................................................23 6.1. MÉTODO DE C ÁLCULO ............................................................................................................................23 6.2. CRITERIOS PARA LA ELECCIÓN DE LA BANDA DE FRECUENCIA ...................................................................23 6.3. DISTANCIAS TÍPICAS DE LOS ENLACES RADIOELÉCTRICOS .........................................................................23

7.

OBJETIVOS DE CÁLCULO....................................................................................................................26 7.1. OBJETIVOS DE C ALIDAD .........................................................................................................................26 7.1.1. 7.1.2.

Radioenlaces PDH .....................................................................................................................26 Radioenlaces SDH .....................................................................................................................26

7.2. DISPONIBILIDAD DE ENLACES .................................................................................................................27 7.3. CRITERIOS DE DESPEJAMIENTO ..............................................................................................................27


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1.

OBJETO

Especificar las reglas de Ingeniería a los sectores de Creación de Redes Regionales, de manera de poder determinar la solución óptima en costo, tiempo y calidad, para cada proyecto de transmisión de Radio en particular.


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2.

ALCANCE

El alcance de esta especificación es para la realización de proyectos de transmisión del backbone de radio Urbano e Interurbano, y para el acceso a Clientes mediante la implementación de radioenlaces. La elección del equipamiento a utilizar para soportar las jerarquías de transmisión en la que se montaran los servicios brindados por Red, se efectuará de acuerdo a la siguiente tabla. Jerarquías utilizadas por los servicios 64 Kbit/s 128 Kbit/s 256 Kbit/s 512 Kbit/s E1 (2 Mbit/s) E3 (34 Mbit/s) STM-1 (155 Mbit/s)

Cantidad de Servicios soportados 2 canales 2 canales 2 canales 1 canal 4 tramas 16 tramas 21 tramas 63 tramas 1 trama 3 tramas 1 trama N tramas

Capacidad de Transmisión del Equipo E1 Fraccional (SS)

Bandas de Frecuencia

4x2 16x2 Sub STM-1 STM-1 Sub STM-1 STM-1 STM-1 STM-1 (N+1)

7/8/15/18/23 GHz

5,8 GHz

7/8/15/18 GHz 7/8/15/18/23 GHz 7/8/15/18 GHz 7/8/15/18/23 GHz 7/8/15/18/23 GHz


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3.

CARACTERÍSTICAS DEL MEDIO DE PROPAGACIÓN

3.1.

Introducción

En el diseño de los sistemas de radioenlace con visibilidad directa, deben tenerse en cuenta varios efectos vinculados con la propagación. Estos incluyen:  

 





Atenuación de espacio libre; Desvanecimiento por difracción debida a la obstrucción del trayecto por obstáculos en condiciones de propagación adversas; Desvanecimiento debido a fading plano. Desvanecimiento debido a la propagación atmosférica por trayectos múltiples (fading selectivo); Desvanecimiento debido a la propagación por los trayectos múltiples que se originan por reflexión en la superficie; Atenuación debida a las precipitaciones;

3.2.

Atenuación de espacio libre

La atenuación debida a la propagación en el espacio libre depende de la frecuencia del enlace radioeléctrico y de la distancia entre las estaciones.

3.3.

Atenuación por obstáculos

Cuando se obstruye el trayecto de las ondas electromagnéticas, se da lugar a un tipo de desvanecimiento llamado desvanecimiento por difracción. Las ondas electromagnéticas se difractan de distinta forma en obstáculos de distintos radios de curvatura. El haz de radio se difracta más en los filos agudos que en las superficies más planas, produciéndose en consecuencia una atenuación considerable de la señal radioeléctrica. Así también, las variaciones de las condiciones de refracción de la atmósfera pueden modificar el radio ficticio de la Tierra (factor K), pudiendo provocar que los rayos se curven de forma tal que la Tierra obstruya el trayecto de las ondas electromagnéticas, provocando la difracción de las mismas y su consecuente atenuación.

3.4.

Fading plano

Es un desvanecimiento lento, no selectivo en frecuencia que se produce en condiciones atmosféricas estratificadas. Se le ha atribuido a la dispersión del haz (desenfoque), al desalineamiento del haz de antena debido a las grandes variaciones del ángulo de llegada, o a una combinación de estos mecanismos. El desvanecimiento debido al desalineamiento de la antena puede resultar significativo en trayectos largos si los lóbulos principales de las antenas son demasiado pequeños. El desvanecimiento debido a la dispersión del haz puede durar horas y es especialmente intenso en las zonas marinas y costeras. El porcentaje de tiempo en que se produce una determinada profundidad de Fading plano depende, entre otras cosas, del clima de la región (Coeficiente de Clima) y de la irregularidad del terreno (Ondulación del Perfil S). Los valores que puede tomar el Coeficiente de Clima de acuerdo a la región, responden a la siguiente clasificación: 

4,1 x 10-3:



3,1 x 10-3:

Clima marítimo templado, mediterráneo, costero o de gran humedad y temperaturas elevadas . Clima marítimo subtropical. INGENIERÍA DE TRANSMISIÓN E INFRAESTRUCTURAS

Autor: Sergio Peña / Santiago Costanzo

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2,1 x 10-3:



1 x 10-3:

Clima continental templado o regiones interiores de latitud media con terrenos medianamente ondulados. Regiones montañosas elevadas de clima seco.

Como ejemplo, el coeficiente 0 correspondería a algunas zonas del NE argentino y el 1 al NE de la Provincia de Buenos Aires. El valor de ondulación del perfil (S) es la desviación standard de las elevaciones del terreno a intervalos iguales (no mayores que 1 Km). Los valores válidos que puede tomar están comprendidos entre 6 y 42 m.

3.5.

fading selectivo

En condiciones normales sólo debería existir un trayecto entre las dos antenas de un enlace radioeléctrico con visibilidad directa. En la práctica, durante parte del tiempo, puede existir más de un trayecto de propagación y la interferencia entre las señales recibidas por estos trayectos puede dar lugar a desvanecimientos considerables. Los trayectos adicionales provienen en general de reflexiones en el suelo o en una o varias capas de la troposfera que tienen variaciones verticales rápidas y pronunciadas del índice de refracción. Este desvanecimiento por trayectos múltiples es selectivo en frecuencia, es más rápido y normalmente más intenso que el anterior. En un enlace de banda ancha, puede ser la fuente principal de las interrupciones. La probabilidad de actividad de este tipo de desvanecimiento depende, entre otras cosas, del clima de la región (Coeficiente de Clima) y de la irregularidad del terreno (Ondulación del Perfil S). El porcentaje de tiempo en que se produce una determinada profundidad de Fading selectivo depende, además de la probabilidad de actividad, del ancho de banda del espectro transmitido (velocidad binaria del agregado radio y tipo de modulación empleada) y del valor de firma de los equipos.

3.6.

Reflexiones en tierra plana

Si el trayecto del haz radioeléctrico pasa por encima de un suelo muy reflectante, el desvanecimiento depende más de las reflexiones sobre el suelo que de los trayectos múltiples en la troposfera. Las características de los desvanecimientos son entonces distintas a las descriptas anteriormente. En particular, las técnicas de predicción que se utilizan para los fenómenos de fading anteriores no pueden aplicarse directamente. Pueden producirse grandes reflexiones en zonas tales como el mar, lagos, zonas llanas y húmedas, suelo mojado y valles húmedos o terreno pantanoso donde la reflexión total puede producirse en una capa atmosférica próxima al suelo cuando se forma bruma o niebla baja.

3.7.

Atenuación debida a hidrometeoros

También puede producirse atenuación como resultado de la absorción y dispersión de energía provocadas por hidrometeoros como la lluvia, la nieve, el granizo y la niebla, aunque la más importante en el cálculo del enlace radioeléctrico es la atenuación debido a lluvias. Aunque puede hacerse caso omiso de la atenuación debido a lluvias para frecuencias por debajo de 10 GHz, debe incluirse en los cálculos de diseño para frecuencias superiores, en las que su importancia aumenta rápidamente.


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Para medir la característica del régimen pluvial de una región, se utiliza el Coeficiente de Intensidad de lluvias excedida el 0.01% del tiempo (R 0.01). En el cuadro siguiente se dan valores de intensidad de lluvia excedidos el 0.01% del tiempo para distintas provincias comprendidas dentro del área norte de TELECOM. Provincia Buenos Aires Catamarca Chaco Córdoba Corrientes Entre Ríos Formosa Jujuy La Rioja Misiones Salta Santa Fé Sgo. del Estero Tucumán

R (mm/h)

80 a 90 40 a 60 50 a 80 50 a 90 90 a 120 80 a 100 70 a 90 40 a 60 40 a 60 110 a 130 40 a 70 60 a 90 40 a 70 60 a 80

Estos valores son la mejor estimación en base a datos disponibles actualmente en TELECOM. No obstante son provisorios y se sugiere verificarlos y, s i corresponde, reemplazarlos por datos más precisos obtenidos de las oficinas meteorológicas locales. Para estimar las estadísticas de la atenuación debida a lluvia a largo plazo se utilizan, además de la longitud del enlace y el coeficiente R 0.01, el coeficiente α y el coeficiente K , los cuales están relacionados con el tamaño, forma y temperatura de las gotas de lluvia y están expresados en función de la frecuencia y del tipo de polarización (H o V).


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4.

TIPOS DE EQUIPAMIENTO DE TRANSMISIÓN

El esquema de la Fig.4-1 detalla los bloques funcionales básicos del equipo de radio digital. Anten a

Anten a

Alimen tador es

Alime ntado res

Interfaz de Tributario

Branching y Filtros de Tx

Tx

Conector antena (Lado Tx)

Conector antena (Lado Rx)

Branching y Filtros de Rx

Rx

Interfaz de Tributario

Figura 4-1: Esquema del conjunto transmisor - receptor.

Para la realización de proyectos de redes de transmisión, los parámetros útiles necesarios son la capacidad de transmisión (velocidad) y las características radioeléctricas (potencia de emisión, umbrales de recepción, frecuencia de trabajo, etc.).

4.1.

Capacidad de transmisión

Las capacidades de transmisión de los equipos de radio disponibles, son las siguientes: 

E1 Fraccional.



4x2 Mbit/s.



16x2 Mbit/s.



Sub STM-1.



STM-1.

4.2.

Interfaces de Tributario

Los equipos de radioenlaces podrán estar equipados con las siguientes opciones de interfaces de tributarios: 

E1 Fraccional:

Nx64 Kbit/s - V.35



4x2 Mbit/s:

4 tributarios de 2 Mbit/s.



16x2 Mbit/s:

16 tributarios de 2 Mbit/s.



Sub STM-1:

21 tributarios de 2 Mbit/s ó, 1 tributario de 34 Mbit/s ó, 1 tributario STM-1 subequipado eléctrico ó, 1 tributario STM-1 subequipado óptico.



STM-1:

63 tributarios de 2 Mbit/s ó, 3 tributarios de 34 Mbit/s ó, 1 tributario STM-1 eléctrico ó, 1 tributario STM-1 óptico.

4.2.1.

Características eléctricas de los accesos a 2 Mbit/s

Los accesos de tributarios a 2 Mbit/s deberán cumplir con la Recomendación G.703 de la UITT, siendo sus características las que se detallan a continuación. En el equipo SDH STM-1 y INGENIERÍA DE TRANSMISIÓN E INFRAESTRUCTURAS Autor: Sergio Peña / Santiago Costanzo

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sub STM-1, esta señal será insertada y extraída a partir de un contenedor VC-12 según lo especificado por la Recomendación UIT-T G.707. Características del Tributario de 2 Mbit/s Velocidad binaria nominal 2048 Kbit/s Tolerancia ± 50 ppm Código HDB3 Protección contra sobretensiones Según Rec. G.703/Anexo B. Impedancia de los ports 75 ohms, desbalanceados. Tipo de conector 1.6/5.6, Norma DIN 47295 (en equipos SDH puede disponerse de conectores DIN 1.0/2.3) Forma del pulso Nominalmente rectangular. Debe ajustarse a la máscara de la figura 4-2. Atenuación de los pares coaxiles de entrada Entre 0 y 6 dB, medida a 1024 kHz. Ley en raíz cuadrada de la frecuencia. Pérdida de retorno ≥12 dB 51 a 102 kHz ≥18 dB 102 a 2048 kHz ≥14 dB 2048 a 3072 kHz ns (244 + 25)

20% V = 100%

10% 194 ns (244 – 50)

10%

Impulso nominal

20%

50%

244 ns

10%

219 ns (244 – 25)

10%

0%

10%

20%

10%

488 ns (244 + 244) Nota – V corresp onde al valor de cresta nomina l.

Figura 4-2: Máscara del pulso de 2 Mbit/s

4.2.2.

Características eléctricas de los accesos a 34 Mbit/s

Los accesos de tributarios a 34 Mbit/s deberán cumplir con la Recomendación G.703 de la UITT, siendo sus características las que se detallan a continuación. En el equipo SDH STM-1 o Sub STM-1, esta señal será insertada y extraída a partir de un contenedor VC-3 según lo especificado por la Recomendación UIT-T G.707. Características del Tributario de 34 Mbit/s Velocidad binaria nominal 34368 Kbit/s Tolerancia ± 20 ppm Código HDB3 Protección contra sobretensiones Según Rec. G.703/Anexo B. INGENIERÍA DE TRANSMISIÓN E INFRAESTRUCTURAS Autor: Sergio Peña / Santiago Costanzo

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Ingeniería de Red de Transmisión - Radio Impedancia de los ports Tipo de conector Forma del pulso Atenuación de los pares coaxiles de entrada Pérdida de retorno

75 ohms, desbalanceados. 1.6/5.6, Norma DIN 47295 (en equipos SDH puede disponerse de conectores DIN 1.0/2.3) Nominalmente rectangular. Debe ajustarse a la máscara de la figura 4-3. Entre 0 y 12 dB, medida a 17184 kHz. Ley en raíz cuadrada de la frecuencia. ≥ 12 dB 860 a 1720 kHz ≥ 18 dB 1720 a 34368 kHz ≥ 14 dB 34368 a 51550 kHz 17 ns

(14,55 + 2,45) V

1,0

8,65 ns (14,55 – 5,90) Impulso nominal 14,55 ns

0,5

12,1 ns (14,55 – 2,45)

24,5 ns (14,55 + 9,95)

0

29,1 ns (14,55 + 14,55)

Figura 4-3: Máscara del pulso de 34 Mbit/s

4.2.3.

Características eléctricas de los accesos a 155 Mbit/s (STM-1e)

La interfaz STM-1e corresponde al primer nivel de la jerarquía SDH definida por la Recomendación UIT-T G.707. Los accesos de tributarios STM-1e deberán cumplir con la Recomendaciones G.703 y G.823 del UIT-T, siendo sus características las que se detallan a continuación. Características del Tributario de 155 Mbit/s eléctrico Velocidad binaria nominal 155520 Kbit/s Tolerancia ± 4,6 ppm Código CMI Protección contra sobretensiones Según Rec. G.703/Anexo B. Impedancia de los ports 75 ohms, desbalanceados. Tipo de conector 1.6/5.6, Norma DIN 47295 ó DIN 1.0/2.3. Forma del pulso Nominalmente rectangular. Debe ajustarse a la máscara de la figura 4-4. Pérdida de retorno ≥ 15 dB en la gama de frecuencias de 8 MHz a 240 MHz Atenuación de los pares coaxiles de entrada Entre 0 y 12,7 dB, medida a 78 MHz. Ley en raíz cuadrada de la frecuencia. INGENIERÍA DE TRANSMISIÓN E INFRAESTRUCTURAS Autor: Sergio Peña / Santiago Costanzo

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Ingeniería de Red de Transmisión - Radio T = 6,43 ns V 0,60 0,55 0,50 0,45 0,40

) 1 ns 0,1 ns

1,608 ns 0,1 ns

(Nota 4)

1 ns 0,35 ns

Impulso nominal

1,608 ns 1 ns 0,1 ns

0,35 ns

0,1 ns

Nivel 0,05 nominal cero (Nota 2) – 0,05

1 ns

– 0,40 – 0,45 – 0,50 – 0,55 – 0,60

1 ns 1 ns

1,608 ns

1,608 ns

Transmisión positiva en el punto medio del intervalo unitario

Transiciones negativas

Figura 4-4a: Máscara del pulso de 155 Mbit/s (cero binario)

T = 6,43 ns V

0,60 0,55 0,50 0,45 0,40

)

1)

1 ns

0,1 ns

Impulso nominal

0,1 ns

1 ns

(Nota 4)

0,5 ns 0,5 ns

0,05 Nivel nominal cero – 0,05 (Nota 2)

3,215 ns

3,215 ns 1,2 ns

– 0,40 – 0,45 – 0,50 – 0,55 – 0,60

1,2 ns

1 ns

1 ns

1,608 ns

1,608 ns

Transición negativa

Transición positiva

Figura 4-4b: Máscara del pulso de 155 Mbit/s (uno binario)

4.2.4.

Características ópticas de los accesos a 155 Mbit/s (STM-1o)

La interfaz STM-1o corresponde al primer nivel de la jerarquía SDH definida por la Recomendación UIT-T G.707. Los accesos de tributarios STM-1o deberán cumplir con la Recomendaciones UIT-T G.957, G.958 y G.823 del UIT-T, siendo sus características las que se detallan a continuación. Se adopta la convención referente a los puntos S y R de la Recomendación UIT-T G.957, ilustrada en la figura 4-5.


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Ingeniería de Red de Transmisión - Radio Conector del transmisor

Conector del receptor

C TX

CRX Fibra instalada

S

R

Enchufe

Enchufe

Conjunto de circuitos del transmisor

Conjunto de circuitos del receptor

Figura 4-5: Representación de las interfaces del sistema de línea de fibra óptica

Aplicación Longitud de onda nominal de la fuente (nm) Tipo de fibra

Clasificación de las interfaces ópticas Intercentrales Intracentrales Corta distancia Larga distancia 1310 1310 1550 1310 1550 Rec. G.652

Distancia (km)a) STM-1

≤ 2 I-1

a)

Rec. Rec. G.652 G.652 ∼ 15 S-1.1 S-1.2

Rec. G.652 ∼ 40 L-1.1

Rec. G.652 Rec. G.654 ∼ 80 L-1.2

Rec. G.653 L-1.3

Estas distancias objetivo se utilizan a efectos de clasificación y no de especificación. La designación de los tipos de fibra en los códigos de aplicación, no anulará la posibilidad de aplicar el conjunto de parámetros ópticos de esta Recomendación a los sistemas monocanales de la fibra conforme a la Recomendación G.655.

Características del Tributario de 155 Mbit/s óptico 155520 Kbit/s ± 20 ppm ± 4,6 ppm NRZ: Emisión de luz → “1” lógico Ausencia de luz → “0” lógico Tipo de conector FC-PC. Forma del pulso Nominalmente rectangular. Debe ajustarse a la máscara de la figura 4-4. Pérdida de retorno ≥ 15 dB en la gama de frecuencias de 8 MHz a 240 MHz Atenuación de los pares coaxiles de entrada Entre 0 y 12,7 dB, medida a 78 MHz. Ley en raíz cuadrada de la frecuencia. Velocidad binaria nominal Tolerancia en Rx Tolerancia en Tx Código


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Señal digital Velocidad binaria nominal Código de aplicación (cuadro 1) Gama de longitudes de onda de funcionamiento Transmisor en el punto de referencia S Tipo de fuente Características espectrales: – anchura RMS máxima (σ) – anchura a −20 dB máxima – relación de supresión de modo lateral mínima Potencia inyectada media: – máxima – mínima Relación de extinción mínima Trayecto óptico entre S y R Gama de atenuación b) Dispersión máxima Pérdida de retorno óptico mínima de la planta de cable en el punto S, incluidos todos los conectores Reflectancia discreta máxima entre S y R Receptor en el punto de referencia R Sensibilidad mínima b) Sobrecarga mínima Penalización máxima en el trayecto óptico Reflectancia máxima del receptor medida en el punto R a) b)

Parámetros especificados para las interfaces ópticas STM-1 Unidad Valores STM-1 de acuerdo con la Recomendación G.707 kbit/s 155 520 I-1 S-1.1 S-1.2 L-1.1 L-1.2 nm

nm nm dB

1260 a)-1360

1261 1360

14301576

14301580

1263a)-1360

14801580

L-1.3 153414801566/ 1580 1523-1577

MLM

LED

MLM

MLM

SLM

MLM

SLM

SLM

MLM

SLM

40 – –

80 – –

7,7 – –

2,5 – –

– 1 30

3 – –

– 1 30

– 1 30

3/2,5 – –

– 1 30

dBm dBm dB dB ps/nm

a)

−8 −15 8,2

−8 −15 8,2

0-7 18

25

0-12 96

−8 −15 8,2 0-12 296

NA

0 −5 10

0 −5 10

10-28 246 NA

10-28 NA

0 −5 10 10-28 246/296 NA

dB

NA

NA

NA

NA

20

NA

dB

NA

NA

NA

NA

–25

NA

dBm dBm dB

−23 −8 1

−28 −8 1

−28 −8 1

−34 −10 1

−34 −10 1

−34 −10 1

dB

NA

NA

NA

NA

−25

NA

Algunas Administraciones pueden requerir un límite de 1270 nm. Véase la cláusula 6.


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4.3.

Interface Lado Agregado Radio

Las características a tener en cuenta en la interface del lado agregado radio y que se utilizan a los fines de la realización del cálculo radioeléctrico, son las siguientes:      

Potencia de transmisión en el conector de antena. Umbrales de recepción en el conector de antena. Frecuencia de operación del enlace. Velocidad del agregado radio. Tipo de modulación empleado. Máscaras de firma correspondientes al equipo.

A diferencia de las interfaces del lado tributario, las características anteriores no están estandarizadas internacionalmente. Por esta razón, los valores correspondientes a las mismas dependerán de la marca y modelo de los equipos a utilizar.


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5.

CONFIGURACIONES DE PROTECCIÓN Y DIVERSIDAD

5.1.

Tipos de configuraciones y mejoras

Para reducir el porcentaje de tiempo en que se supera determinado umbral de tasa de error debido a los efectos del desvanecimiento lento no selectivo en frecuencia (fading plano) así como los del desvanecimiento más rápido que es selectivo en frecuencia (fading selectivo), es posible utilizar un esquema de diversidad, enviando la misma información por dos canales de transmisión en lugar de uno. También es posible aumentar la confiabilidad del equipo mediante un esquema de protección (Hot Stand-By), duplicando las partes de RF del mismo. De esta manera se dispondrá de un equipo activo y otro en reserva, el cual pasará a estar activo cuando el primero tenga alguna falla. Las configuraciones más comunes se representan en las Figuras 5-1 a 5-5 y son las siguientes: 

Diversidad de espacio (Figura 5-1).



Diversidad de frecuencia (Figura 5-2).



Diversidad de espacio y frecuencia



•

Con dos receptores (Figura 5-3), también llamada combinada híbrida.

•

Con cuatro receptores (Figura 5-4), también llamada combinada completa.

Configuración Hot Stand-By (Figura 5-5).

La idea básica aplicable a cualquiera de las tres primeras configuraciones, es que, si dos canales están suficientemente separados en espacio y/o frecuencia, es menos probable que ambos sufran un desvanecimiento simultáneo; de modo que es posible aumentar la disponibilidad del enlace seleccionando el canal con mejor relación señal/ruido. La mejora que se logra con estas técnicas depende del grado de descorrelación de las señales que discurren por las ramas de diversidad del sistema. Llamando T al porcentaje de tiempo durante el cual se supera determinado umbral de tasa de error sin diversidad de ninguna clase y T m al porcentaje de tiempo mejorado por alguna forma de diversidad, la relación entre ambos es: T m

=

T 2 m

) es el parámetro de desvanecimiento y K < 1 tiene el significado de un donde m=η(1-K 2 coeficiente de correlación entre canales de radio. El objeto de una configuración en diversidad es lograr un valor de K pequeño, ya que T m decrece con K .

En este contexto, un canal de radio está definido por un par de parámetros: frecuencia y trayecto. Así, para el estudio y cálculo de la mejora por diversidad, se consideran canales distintos a los que difieren en frecuencia solamente, en trayecto solamente o en ambos parámetros al mismo tiempo. Las expresiones de K para cada tipo de diversidad son: K s

2

 S  = exp − 4 × 106   d   λ  

2

para diversidad de espacio solamente, con antenas separadas una distancia Sd , y INGENIERÍA DE TRANSMISIÓN E INFRAESTRUCTURAS Autor: Sergio Peña / Santiago Costanzo

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2

K f

= exp(− 2,5∆ f / f )

para diversidad de frecuencia solamente, con frecuencias separadas en ∆f. Cuando se utiliza diversidad de frecuencia y espacio combinada híbrida, se tienen dos canales que difieren simultáneamente en trayecto y frecuencia; el coeficiente de correlación es el producto de los correspondientes a diversidad de espacio y de frecuencia por separado, es decir: K sf

= K s K f

En la configuración de diversidad de frecuencia y espacio combinada completa, quedan definidos cuatro canales, cada uno de ellos correspondiente a una de las cuatro combinaciones posibles trayecto-frecuencia. El procedimiento de cálculo de la mejora para esta clase de diversidad es más complejo, y se espera que sea superior a la lograda por la diversidad combinada híbrida.

5.2.

Criterios para adoptar separaciones

El criterio general es separar al máximo las frecuencias y/o antenas para reducir los coeficientes de correlación respectivos tanto como sea posible. Para diversidad de frecuencia, la separación de frecuencias debería ser la máxima compatible con la canalización de la banda y el plan de frecuencias del enlace. Valores típicos de separación relativa están en el orden de 1% al 5%. Para diversidad de espacio, la separación óptima entre la antena principal y la de diversidad se deberá obtener mediante un software que permita determinar las reflexiones en tierra plana. La separación típica entre las antenas es del orden de 150 a 200 longitudes de onda.


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o d a c i f i l p m i s a m e u q s E ) b , s o p i u q e e d a c i s á b n ó i c a r u g i f n o C ) a . a i c n e u c e r f e d d a d i s r e v i D : 1 5 a r u g i F


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6.

CÁLCULO RADIOLÉCTRICO

6.1.

Método de Cálculo

Para la metodología del cálculo radioeléctrico se utilizará la descripta en la Norma T.PN.I.94/011-2.0 “Norma para la presentación del cálculo de radioenlaces digitales de hasta 8 Mbit/s” y en la Norma T.PN.I.94/045-1.0 “Norma para la presentación del cálculo de radioenlaces digitales de 34 y 140 Mbit/s”

6.2.

Criterios para la elección de la banda de frecuencia

Con respecto a la elección de la banda de frecuencia óptima para cada enlace en particular a proyectar, se deberá optimizar la utilización de dichas bandas eligiendo en principio las de más alta frecuencia y con los diámetros de antenas más pequeños, que posibiliten el cumplimiento de los objetivos de calidad correspondientes. Por ejemplo, en el caso de radioenlaces PDH de media y baja capacidad, las reglas a seguir en orden de preferencia serán las siguientes: 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 8)

23 GHz con antena de 60 cm. 18 GHz con antena de 60 cm. 15 GHz con antena de 60 cm. 15 GHz con antena de 1,20 m. 7/8 GHz con antena de 1,20 m. 7/8 GHz con antena de 1,80 m. 7/8 GHz con antena de 2,40 m. 7/8 GHz con antena de 3 m.

En todos los casos, y siguiendo el orden de preferencia dado anteriormente, se intentará obtener como resultado del cálculo radioeléctrico, un cumplimiento menor o igual al 50% de los objetivos de calidad correspondientes, especificados en el ítem 7.1. En los casos en que para garantizar dicho cumplimiento se deban efectuar modificaciones importantes en las estructuras soporte de antenas, se podrá proyectar en enlace radioeléctrico para un cumplimiento de los objetivos del 80% al 100%. Estas consideraciones generales podrán ser modificadas en casos particulares, ya sea por el no cumplimiento del cálculo interferente respectivo en la banda proyectada o la no disponibilidad de equipos en los plazos requeridos por TELECOM.

6.3.

Distancias típicas de los enlaces radioeléctricos

La frecuencia de trabajo está directamente ligada con la longitud del enlace. A continuación se muestra un cuadro con las distancias típicas según la banda de trabajo y la zona geográfica, para un cumplimiento del 100% y del 50% de los objetivos de TELECOM. Longitud máxima de enlace (Km) - Siemens SRA L 7 GHz con antenas de 3 m Ondulación del Perfil (m) 6 12 24 42

4x2 100% 65,5 78,5 94 108,5

16x2 (HSB) 50% 57 68 82 94,5

100% 26 29,5 34 37,5

50% 23 26 29,5 33


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Longitud máxima de enlace (Km) - Siemens SRA L 15 GHz con antenas de 1,2 m - Pol V 4x2 16x2 (HSB) Zona Geográfica R(mm/h) 100% 50% 100% 50% Mendoza, La Rioja, Santiago, etc. 40 26,5 22 15 13 Tucumán, Salta, Córdoba, etc 70 22,5 17 12 9,5 Bs As, Formosa, Sta Fe 90 20,5 14,5 10,5 8 Corrientes, Misiones 130 13 8,5 7 5

Longitud máxima de enlace (Km) - Siemens SRA L 15 GHz con antenas de 1,2 m - Pol H 4x2 16x2 (HSB) Zona Geográfica R(mm/h) 100% 50% 100% 50% Mendoza, La Rioja, Santiago, etc 40 24,5 20 14 12 Tucumán, Salta, Córdoba, etc 70 18 13 10 7,5 Bs As, Formosa, Sta Fe 90 15,5 10,5 8 6 Corrientes, Misiones 130 9 6,5 5 4

Longitud máxima de enlace (Km) - Siemens SRA L 23 GHz con antenas de 0,6 m - Pol V 4x2 16x2 (HSB) Zona Geográfica R(mm/h) 100% 50% 100% 50% Mendoza, La Rioja, Santiago, etc 40 10,5 8,4 6,5 5,2 Tucumán, Salta, Córdoba, etc 70 7 5,2 4,2 3,4 Bs As, Formosa, Sta Fe 90 5,8 4,4 3,5 2,8 Corrientes, Misiones 130 3,8 3 2,4 2

Longitud máxima de enlace (Km) - Siemens SRA L 23 GHz con antenas de 0,6 m - Pol H 4x2 16x2 (HSB) Zona Geográfica R(mm/h) 100% 50% 100% 50% Mendoza, La Rioja, Santiago, etc 40 8,6 6,8 5,4 4,4 Tucumán, Salta, Córdoba, etc 70 5,2 4 3,3 2,6 Bs As, Formosa, Sta Fe 90 4,2 3,2 2,7 2,2 Corrientes, Misiones 130 2,8 2,2 1,8 1,5


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7.

OBJETIVOS DE CÁLCULO

7.1.

Objetivos de Calidad

7.1.1. 

Radioenlaces PDH

Radioenlaces digitales de velocidad binaria del agregado menor que 2 Mb/s para aplicaciones rurales y/o de t elefonía

Porcentaje de tiempo excedido para BER 10 -3 = 0,05 % Porcentaje de tiempo excedido para BER 10 -6 = 1,5 % Nota: Este objetivo es aplicable a equipos de radio digitales de un canal o superior, siempre que la velocidad binaria de la trama agregada del radio sea inferior a 2 Mbit/s. 

Radioenlaces digitales de velocidad binaria del agregado menor que 2 Mb/s para aplicaciones de Grandes Clientes y/o de datos

Porcentaje de tiempo excedido para BER 10 -3 = 0,005 % Porcentaje de tiempo excedido para BER 10 -6 = 0,5 % Nota: Este objetivo es aplicable a equipos de radio digitales de un canal o superior, siempre que la velocidad binaria de la trama agregada del radio sea inferior a 2 Mbit/s. 

Radioenlaces digitales de velocidad binaria del agregado de 2 a 8 Mb/s

Porcentaje de tiempo excedido para BER 10 -3 = 0,005 % Porcentaje de tiempo excedido para BER 10 -6 = 0,5 % Nota: Este objetivo es aplicable a equipos de radio digitales de un canal o superior, siempre que la velocidad binaria de la trama agregada del radio esté comprendida entre 2 y 8 Mb/s. En esta categoría están comprendidos los equipos de 2, 2x2 y 4x2 Mb/s, como así también aquellos radios digitales subequipables hasta 30 canales de 64 kb/s, cuya velocidad de agregado sea superior o igual a 2 Mb/s. 

Radioenlaces digitales de 16x2 ó 34 Mb/s

Porcentaje de tiempo excedido para BER 10 -3 = 0,0025 % Porcentaje de tiempo excedido para BER 10 -6 = 0,2 % 

Radioenlaces digitales de 140 Mb/s

Porcentaje de tiempo excedido para BER 10 -3 = (L/2500) . 0,054 % Porcentaje de tiempo excedido para BER 10 -6 = (L/2500) . 0,4 %

7.1.2. 

Radioenlaces SDH

Radioenlaces STM-1 (155 Mb/s) ó Sub STM-1 (21 x 2 Mb/s)

Se adoptarán los objetivos de calidad de acuerdo a la Recomendación F.1092 del UIT-R, es decir: ESR = 0,24 . (L/500) % SESR = 0,003 . (L/500) %


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7.2.

Disponibilidad de Enlaces

A nivel de cálculo de enlace, se consideran los siguientes fenómenos: a) Efectos por Fading Plano b) Efectos por Fading Selectivo c) Lluvias TELECOM ARGENTINA proyecta sus RE PDH tomando como base 2 (dos) objetivos: 1) Porcentaje (%) de tiempo excedido para BER=10E-6 2) Porcentaje (%) de tiempo excedido para BER=10E-3 Con los porcentajes de tiempo calculados teniendo en cuenta la suma de los tres fenómenos mencionados (fading plano, selectivo y lluvias), debe verificarse el cumplimiento de los Objetivos de Calidad explicados en el ítem 7.1). Adicionalmente, con el valor de porcentaje de tiempo calculado en el punto 1) se pueden determinar los MD (Minutos Degradados) mensuales del enlace radioeléctrico, correspondientes al peor mes del año. De igual forma, con el valor calculado en el punto 2), se pueden estimar los SES (Segundos Severamente Errados) del peor mes. Ambos valores calculados se corresponden con la Recomendación G.821. Dado que se trata de una metodología de cálculo basada en los fenómenos de la propagación radioeléctrica, estos valores no incluyen el MTBF de los equipos. Dado que en general los SES se corresponden a cortes en los sistemas de radioenlaces, puede estimarse en forma aproximada la indisponibilidad de dichos sistemas. En el caso de los RE SDH, el dimensionamiento de los mismos se realiza calculando la Tasa Promedio de SES (SESR), y verificando el cumplimiento de los Objetivos de Calidad correspondientes, de acuerdo a lo explicado en el ítem 7.1. De similar manera a lo explicado anteriormente, con el valor de SESR calculado, pueden estimarse los SES del enlace SDH correspondientes al peor mes del año, de acuerdo con la Recomendación G.826.

7.3.

Criterios de Despejamiento

A continuación se detallan los criterios de despejamiento que se adoptan en cada caso, según lo estipulado por las Normas de Proyecto de TELECOM ARGENTINA, para cada tipo de equipos de radioenlace, según la capacidad y frecuencia de los mismos: 

Despejamientos para radioenlaces E1 fraccional y de 2 a 16x2 Mbit/s, de 1 a 2,5 GHz

a) Para k =4/3, C/RF≥0,6. b) Para k = kmín, C’/RF≥0, para borde agudo. C’/RF≥0,3, en cualquier otro caso. 

Despejamientos en radioenlaces de 2 a 155 Mbit/s y de 6 a 38 GHz

a) Para k =4/3, C/RF=1,0 b) Para k=kmin, C’≥0 para borde agudo C’≥0,3, en cualquier otro caso.


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