Laboratorio 02 Radio Movile

Comunicación Inalámbrica

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Tema : Diseño e implementación de Radio Enlaces Nota:

Apellidos y Nombres:

Lab. Nº :

02

1. Objetivos:  

Reconocer la arquitectura de un Radio enlace de Comunicaciones. Identificar los dispositivos utilizados en un sistema de Radio Enlace.

 

Utilizar software aplicado para el diseño de un Radio Enlace. Utilizar software aplicado para la supervisión de un sistema de Radio Enlace.

2. Requerimientos:  

PC Compatible. Hyperterminal.  Software RadioMobile  Antenas (omnidireccional - direccional)

3. Seguridad

Advertencia: No consumir alimentos ni bebidas durante el desarrollo de la sesión del laboratorio. El equipo que esta por utilizar, es susceptible a daño eléctrico por mala manipulación y/o carga electroestática. 4. Introducción Teórica 

Describa el concepto de Radio Enlace. Se denomina radio enlace a cualquier interconexión entre los terminales de telecomunicaciones efectuados por ondas electromagnéticas



Dibuje un diagrama de Bloques completo de un sistema de Radio Enlace.


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Cálculo de potencias 





Diagrama de red

Elabore un diagrama de bloques completo del siguiente sistema de radioenlace.

Ganancia inicial del Tx

20dBm 

Perdidas en el Tx

cantidad elemento Pérdida total (dB) 2 Conector SMA 0.6 2 1 (m)

 Ganancia de antena.

Antena tipo grilla Según tabla se tiene:

De donde G=19 dBi

Conector N Rg58

0.4 0.64 1.64

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Perdidas en el espacio con (D=30km; F= 2400 Mhz)

LP  32.44 20log F 20log D Con Lp  32.44  20log 2400  20log30

LP  129.54dB 

Ganancia del receptor



Perdidas en el Rx

cantidad elemento Pérdida total (dB) 2 Conector SMA 0.6 2 Conector N 0.4 1 (m) Rg58 0.64 1.64

Pasando los valores al cuadro Perdida Gananci s TX a de antena

+20dB m

2 conectores SMA=0.6 2 conectores N=0.4 1m RG58=0.64 Total=-1.64dB

Tipo: grilla

Perdida s espacio

Gananci a del receptor

F=2400 D=30K m

Tipo: panel

+19

+18 -129.54

Perdida s en el Rx 2 conectores SMA=0.6 2 conectores N=0.4 1m RG58=0.64 Total=-1.64dB

+15dB m

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De el grafico se tiene que:

Caso 1 Tx: AP y Rx es el cliente. Sensibilidad= 

   19   20 1.64 129.54 18 1.64

sensibilidad

 75.82dB

A este valor se le tiene que sumar el margen de fatiga el cual se hace mediante formula o sino en la práctica se le resta un valor entre 6-10 dB. Entonces Sensibilidad= -83dB el cual corresponde a una ancho de banda de 18Mbps

Caso 2 Tx: cliente y Rx es el AP. Sensibilidad=  15 

  19   1.64 129.54 18 1.64

sensibilidad

 82.82dB

A este valor se le tiene que sumar el margen de fatiga el cual se hace mediante formula o sino en la práctica se le resta un valor entre 6-10 dB. Entonces Sensibilidad= -88dB el cual corresponde a una ancho de banda de 6Mbps  La velocidad del sistema será la mínima velocidad que exista por lo cual será

de 6Mbps.


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Calculo de sensibilidad en receptor

Caso 1 Tx: AP y Rx es el cliente. Sensibilidad= 

   19   20 1.64 129.54 18 1.64

sensibilidad

 75.82dB

Caso 2 Tx: cliente y Rx es el AP. Sensibilidad=  15 

  19   1.64 129.54 18 1.64

sensibilidad

 82.82dB

Calcule el PIRE y evalué el resultado. CALCULOS 20dbm – 1.64 db + 19 dbi = 37.36 dbm Se exede en 1.29 de lo permitido por la ley de telecomunicaciones.

Interprete los resultados e indique si el receptor desmodulará la señal recibida (sensibilidad). La sensibilidad del receptor en ambos extremos nos permite tener una conexión optima el cual si va a poder ser desmodulada

1. Ejercicio

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Dibuje el corte topográfico aproximado del radioenlace propuesto, indique todos los elementos, distancias y alturas requeridas. Dibuje la zona de fresnel y los márgenes correspondientes.

Dibuje el diagrama de bloques del radioenlace, considere valores numéricos, signo y las unidades de cada uno de los bloques. Utilice el cuadro inferior para los cálculos respectivos. CALCULOS Pérdidas de cables = 0.71 db 2 conectores N + 0.5m de cable Ao=32.4+68+19.46 = 119.86 db perdidas en el espacio Prx= 20 – 0.71 + 18 – 119.86 + 19 – 0.71 = -64.28 pérdidas totales sensibilidad

Calcule el PIRE y evalúelo. CALCULOS 20dbm – 0.71 db + 18 dbi = 37.29 dbm Se exede en 1.29 de lo permitido por la ley de telecomunicaciones.

Calcule el radio de fresnel.

= 0.12 ho =16.48

2. Diseño de Radio enlace utilizando Software Aplicado (Radio Mobile) 

ESCENARIO Tenemos dos plantas de extracción de materiales de construcción ubicadas en dos zonas alejadas de la ciudad (Una al pie del Chachani y la otra a la altura de Chiguata), las cuales deben estar constantemente comunicadas para coordinar las operaciones de extracción cada día. Haciendo una visita a ambos lugares, y utilizando una unidad GPS, se encontraron dos ubicaciones perfectas para el enlace, dos elevaciones de terreno en cada lado en las que se podría poner una torre no muy alta (15m aprox.). Ahora, la pregunta es saber si es posible, desde estas dos ubicaciones poder enlazar ambas


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plantas de extracción, o en todo caso, plantear otra. Las coordenadas de los posibles puntos de enlace son los siguientes:

Están en unidades WGS84 Planta Chachani: 16º16’12.5” Lat. Sur 071º35’52.2” Long. Oeste Planta Chiguata: 16º25’15.2” Lat. Sur 071º20’36.7” Long. Oeste Estas coordenadas fueron obtenidas con una unidad GPS, con una margen de error de 9m. Como equipos, tenemos dos APs de 15dBm de potencia de salida. Debemos calcular las antenas adecuadas, sabiendo que la sensibilidad de estos equipos es de 85dB. La distancia aproximada es de 30km. 

SOLUCIÓN Lo primero que necesitamos es iniciar el programa Radio Mobile para poder simular con los datos obtenidos, la factibilidad del enlace.

Experimentalmente, hemos obtenido que las coordenadas del centro de la ciudad son 16º19’14” Lat. Sur y 071º29’07” Long. Oeste. Estas coordenadas nos van a servir de centro para nuestro mapa de Arequipa. Como el enlace no es muy largo, usaremos un radio de 50km, para tener mayor claridad. Ingresamos al menú FILE y escogemos MAP PROPERTIES, de ahí, escogemos del lado izquierdo el botón que dice ENTER LAT LON or QRA y en el dialogo que aparece colocamos las coordenadas que hemos dicho líneas arriba, es decir, las del centro de la ciudad, que nos van a servir de centro del mapa. Hay que tener cuidado con escoger Latitud SUR (S) y Longitud OESTE (W) , de otro modo nos va a aparecer otra zona del planeta.


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Una vez hecho eso, hacemos clic en APPLY y regresaremos a MAP PROPERTIES. Aquí ponemos 50km a la altura del mapa, para tener una extensión más o menos clara del lugar. Luego en ELEVATION DATA SOURCE escogemos SRTM y en DRIVE OR PATH escogemos la ruta donde está instalado RADIO MOBILE, esta configuración sólo es necesaria una vez, pero es necesario indicarla a veces. Una vez hecho esto, hacemos clic en APPLY y, según la velocidad de la conexión a Internet, empezará el trazado del mapa. Este proceso puede ser a veces largo, solo queda esperar.

Una vez que finaliza el proceso, podemos ver el mapa físico de la ciudad. Los detalles más resaltantes son los tres volcanes y el valle formado por el río. El siguiente paso consiste en ubicar nuestros puntos del enlace, para ello vamos al menú FILE y escogemos UNIT PROPERTIES, ahí nos aparecerá un dialogo donde debemos ingresar las coordenadas de cada una de las unidades de nuestro enlace. Seleccionamos la UNIT01 y hacemos clic en ENTER LAT LON or QRA y en el nuevo dialogo escribimos las coordenadas de nuestra unidad del Chachani: 16º16’12.5” Lat. Sur 071º35’52.2” Long. Oeste . Repetimos la operación con la UNIT02 e ingresamos las coordenadas de la unidad de Chiguata: 16º25’15.2” Lat. Sur 071º20’36.7” Long.

Oeste


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Terminado esto, aparecerán las dos unidades en nuestro mapa

Nuestro siguiente paso será establecer las características del enlace, es decir, frecuencias de operación, antenas, torres, etc., para ello regresamos al menú FILE y escogemos NETWORKS PROPERTIES. Aquí establecemos las características de nuestro enlace. En la ficha , establecemos a PARAMETERS utilizar: 2400-2485MHz , polarización Horizontal, Pérdidas los de rangos ciudadde defrecuencias 1% y clima Temperado Continental. La idea es reproducir aproximadamente las características de la ciudad.

Luego pasamos a la ficha TOPOLOGY para establecer el tipo de enlace que vamos a usar. Para nuestro caso es una red de Datos de tipo MASTER/SLAVE.


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Luego pasamos a MEMBERSHIP, aquí vamos a elegir que unidad va a servir de “MASTER” y cuál de subordinada “SLAVE”. En nuestro caso, la UNIT01 va a ser MASTER y la UNIT02 va a ser SLAVE.

Aun no nos preocupemos de la altura de las torres. Y del tipo de sistema a usar. En este nuevo paso, nos encargaremos de eso. Pasamos a la ficha Systems y establecemos los parámetros de la red. Como nombre le pondremos ENLACE WIRELESS, la potencia de transmisión de nuestros APs es de 15dBm (Transmit Power), la sensibilidad (Receiver Threshold) es de -85dBm. Vamos a probar el enlace con antenas de 18dBi (Antenna Gain) y con torres de 15m (Antenna Height)


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Ya hemos configurado los parámetros de nuestra red. Nos queda pasar a STYLE si queremos modificar los colores del enlace. En nuestro caso lo vamos a dejar así como está.

Una vez que esta todo esto configurado, hacemos clic en APPLY y se harán efectivos nuestros parámetros de configuración. Notaremos la presencia de una línea verde entre nuestras unidades. Esto indica que el enlace es factible. Para tener una idea mejor de cómo está funcionando, podemos entrar al menú TOOLS y escogemos RADIO LINK. Ahí aparecerá el perfil del enlace, indicándonos todos los parámetros adicionales, distancias y pérdidas.


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Podemos observar que el enlace es factible desde las ubicaciones que hemos establecido. Es posible observar el enlace como si estuviésemos parados en las torres. Para ello en el menú VIEW de RADIO LINK, buscamos OBSERVE y escogemos un ángulo de observación. Para nuestro caso, probaremos con 40º

Podemos observar la presencia de un posible obstáculo cercano. Quizás moviendo un poco las ubicaciones podemos lograr un mejor enlace. Una solución sería ponerle un poco más de altura a la torre. Eso se vería mejor en el terreno real. Además debemos tomar en cuenta el margen de error del GPS. La práctica nos va a demostrar que ese obstáculo no es realmente importante, debido a que pasamos por un costado con bastante holgura. Esto ha sido una vista rápida de las funciones básicas del programa Radio Mobile. Este programa tiene funciones mucho más complejas, tales como comunicaciones directas con unidades de GPS para hacer rastreo y cosas así. Es sólo cuestión de sentarse y experimentar. Examinar cada función en detalle y documentarla, sería para hacer un libro completo.

Comunicación Inalámbrica ANEXOS

N-Male Crimp Connector

SMA-Male Crimp Connector

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2.4 GHz 19 dBi Die Cast Directional Reflector Grid Wi reless LAN Antenna

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2.4 GHz 18 dBi Wireless LAN Heavy Duty Panel Antenna

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DWL-3200AP

Ap Tp-link: Tl-wa501g

Specification Standards IEEE 802.11g, IEEE 802.11b Wireless 11g: Signal 54/48/36/24/18/12/9/6M(dynamic Rates With ) Automatic 11b: 11/5.5/2/1M(dynamic) Fallback IEEE 802.11b: DQPSK, DBPSK, Modulation DSSS, and CCK Technolog IEEE 802.11g: BPSK, QPSK, y 16QAM, 64QAM, OFDM 54M: -68dBm@10% PER 11M: -85dBm@8% PER Receiver 6M: -88dBm@10% PER Sensitivity 1M: -90dBm@8% PER 256K: -105dBm@8% PER

Wireless Mode

Wireless Range

Wireless Security

Frequency Range Wireless Transmit Power (MAX)

AP Mode AP Client Mode Repeater Mode (WDS / Universal ) Bridge mode (point-to-point / point to Multi-point) AP+Bridge Mode Indoors up to 200m, Outdoors up to 830m. SSID Enable/Disable MAC Address Filter 64/128/152-bit WEP Encryption WPA/WPA2/WPA-PSK/WPA2-PSK (AES/TKIP) Encryption 2.4-2.4835GHz 20dBm

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REALIZACION DE PRACTICA CON RADIO MOBILE CONFIGURACION DE PUNTOS DE RADIO ENLACE

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AMBOS PUNTOS SOBRE EL MAPA

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CONFIGURACION DE PARAMETROS

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CONFIGURACION DE TOPLOGIA

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CONFIGURACION DE ANTENAS

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CONFIGURACION DE SISTEMA

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VISUALIZACION DE RADIO ENLACE.

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VISTA DE PERFIL DEL RADIOENLACE CON RADIOLINK

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LINEA DE VISTA HACIA CHIGUATA

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LINEA DE VISTA HACIA CHACHANI

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VISTA DEL RADIO ENLACE CON NIVELES EN EL TERRENO

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RADIO ENLACE CON RADIO DE DISTANCIA

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RADIO ENLACE CON RADIO DE DISTANCIA

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Observaciones 1.

el software utilizado nos permite simular nuestro radioenlace el cual nos da un alcance de cómo sería nuestro enlace

2.

el software tiene una desviación de varios metros con respecto al lugar correcto

3.

el software tiene varias opciones para simular situaciones reales y poder simular el radio enlace lo más cercano posible

4.

es necesario realizar cálculos para el radio enlace para saber si este está dentro del rango permisible

5.

el uso del estándar 802.11 permite l uso libre del espectro siempre y cuando no supere el valor permisible.

Conclusiones 1.

el uso del software y de cálculos se deben de realizar para tener un mejor entendimiento del radio enlace y así poder resolver inconvenientes en el campo

2.

los rangos de potencia deben de estar dentro del estándar 802.11

3.

la velocidad del radio enlace adopta la menor velocidad que exista dentro del sistema

4.

se debe de verificar el área de fresnel para tener un buen radio enlace y no basta con tener una línea de vista.

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