ANTENAS Y PROPAGACION
Iván Orlando Salgado Cód. 79354770 Juan David Gutiérrez Cód. 71755681 Felipe Andrés Cardozo Cód. 741823264 William Acevedo Cód. 74182782 GRUPO: 208019_6
TUTOR Camilo Acuña
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA Programa de Ingeniería Electrónica. Octubre 2013
INTRODUCCION
En esencia, telecomunicaciones son la transmisión, recepción y procesamiento de información usando circuitos electrónicos. La información se define como el conocimiento, la sabiduría o la realidad y puede ser en forma analógica (proporcional o continua), tal como la voz humana, información sobre una imagen de vídeo, o música, o en forma digital (etapas discretas), tales como números codificados en binario, códigos alfanuméricos, símbolos gráficos, códigos operacionales del microprocesador o información de base de datos. Toda la información debe convertirse a energía electromagnética, electromagnética, antes de que pueda propagarse por un sistema de comunicaciones electrónicas. La presente actividad plantea varias situaciones problema en las telecomunicaciones que se pueden presentar con base a determinadas necesidades de comunicación, en este caso en particular se busca transportar eficientemente datos, los cuales deben ser enviados y recibido a altas velocidades de una manera segura. De igual forma se pretende dar una posible solución a los problemas planteados por cada uno de los integrantes del presente trabajo. Para este caso en particular se tomo el problema planteado por Juan David Gutiérrez Para darle la solución más objetiva posible.
OBJ ETIVO GENERAL
Realizar un estudio técnico al sistema de red con el que cuenta actualmente la empresa para analizar si se pueden hacer modificaciones y así mejorar la señal de las diferentes zonas donde funciona la empresa. OB J ETIVO S ESPEC ÍFICO S
Realizar de manera pertinente realizar los trabajos planteados en la agenda y de acuerdo a las guías de trabajo
Leer cuidadosamente el formato, desarrollar a cabalidad cada una de las actividades propuestas.
Aportar de manera articulada, adecuada de forma individual y grupal
Presentar un trabajo individual y grupal que reúna todos los requerimientos especificados en la guía de trabajo
Analizar completamente el sistema de red que tiene actualmente una empresa para buscar potenciales fallas en su funcionamiento y así establecer soluciones para mejorar su estabilidad.
Realizar monitoreo del trafico actual del sistema y el planteamiento de mejoramiento.
Establecer criterios de calidad de servicio (QoS) para tráfico de servicios en la red WiFi y efectuar nuevas mediciones de tráfico para aplicar estos criterios, usando un software adecuado y realizando las respectivas tablas comparativas.
Incrementar la disponibilidad del sistema WiFi (99.999%).
DESARROLLO DEL TRABAJO Parte uno El grupo debe plantear una situación problema a resolver a partir de las temáticas vistas en la unidad I, aplicada sobre cualquier eje temático que influya directa o indirectamente en el campo de las Telecomunicaciones. Por ejemplo: Las líneas de transmisión y su importancia en el transporte y señalización de información en las redes de Telefonía Fija y Móvil, Internet, Comunicaciones inalámbricas, Redes de Computadores, Transmisiones Satelitales y Microondas, entre otros . Situación Problema JUAN DAVID GUTIERREZ Una empresa que cuenta con varias sucursales y requiere del intercambio de datos, pero no cuenta con la infraestructura de una conexión física; para lo cual requiere de realizar el estudio de una posible solución. Situación Problema IVAN ORLANDO SALGADO
Proyecto Nacional de Fibra Óptica La Fibra Óptica A comienzos de la década de 1840, El físico irlandés John Tyndall descubrió que la luz podía viajar dentro de un material (agua), al curvarse por reflexión interna, y en 1870 presentó sus estudios ante los miembros de la Real Sociedad En 1880, Alexander Graham Bell fue el primero en utilizar la luz como medio de transmisión y encontró que en la atmosfera se atenuaban las señales debido a las partículas de aire y vapor de agua. La búsqueda de un medio para trasmitir luz que fuera inmune a perturbaciones y más confiable continuó y, finalmente, en 1951 se encontraron atenuaciones del haz de luz enviado a través de un hilo llamado fibra óptica en rangos que permitían una aceptable transmisión de información por este medio. A finales de la década del 70 y principios de los 80´s de ese siglo el avance en la fabricación de estos cables ópticos y el desarrollo de las tecnologías LED (Light Emmiting Diode) y LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) permitieron iniciar el desarrollo de sistemas de comunicación eficientes, confiables y de alta capacidad que utilizan la fibra como medio de transmisión,
para dar inicio a una nueva era tecnológica en materia de soluciones para la transmisión de información de gran capacidad. Fibra óptica vs comunicaciones por satélite En comparación con sistemas inalámbricos, la fibra óptica logra diferencias importantes, como son: • La calidad de la señal es mayor, ya que los retardos están por debajo de los 100
mseg frente a los 500 mseg del satélite. • La capacidad de transmisión de la fibra óptica es más de 1.000 veces mayor que
la del satélite. • Los equipos de fibra óptica son mucho más pequeños y económicos.
¿En qué consiste el Proyecto Nacional de Fibra Óptica? El Proyecto Nacional de Fibra Óptica (PNFO) tiene una importancia muy alta para el desarrollo del país, los municipios apartados y sus habitantes. En la actualidad, Colombia cuenta con 1.122 municipios de los cuales se estima que 325 cuentan con tecnología de fibra óptica en sus cabeceras municipales, lo que significa sólo un 29% de cobertura nacional. El resto de municipios del país y sus habitantes no cuentan con una opción tecnológica que esté acorde con el avance y la realidad mundial, circunstancia que nos aleja de ser un país desarrollado con igualdad entre sus habitantes. Para este proyecto se planea interconectar la gran mayoría de municipios de Colombia. para lograr y así llegar a 1.078 municipios conectados a redes de fibra óptica y pasar del 29% al 96% de cobertura de municipios con esta tecnología.
Mapa del cubrimiento esperado de municipios con fibra óptica en el 2014.
Situación Problema WILLIAM ACEVEDO ACEVEDO Situación Problema 1 Y Teoría Sobre Esta. Debido a la gran demanda del internet hoy día, y especialmente en la comunidad de nuestro barrio, vimos muy pocos hogares que contaban con el servicio de internet banda ancha, y el motivo principal fue el de los costos de este los cuales limitan a nuestra comunidad. Así que la situación a la cual daremos solución es la de ofrecer un sistema inalámbrico de internet a este barrio.
Situación Problema FELIPE ANDRES CARDOZO En el municipio de Boavita Boyacá pertenece a la zona norte del departamento la dificultad que tenemos es la falla constante del internet, la mala cobertura que presta los proveedores como Comcel y movistar y al no tener más alternativas la mayoría de los estudiantes, la empresas y otras entidades tenemos muchos inconvenientes, un ejemplo la velocidad de respuesta es de aproximadamente 1300 ms. ¿Qué hacer para mejorar la velocidad del internet en nuestro municipio y las continuas fallas?
Parte 2 Frente a la situación problema, cada integrante debe proponer una posible alternativa de solución diferente a las propuestas por sus compañeros de grupo. Esta solución debe involucrar las ideas, objeciones y puntos de vista década uno de los integrantes del grupo. En éste punto, resultará clave y muy relevante que cada estudiante hipotéticamente se concientice que está trabajando para una empresa local, nacional o multinacional en el área de las telecomunicaciones y necesitan dar una respuesta en equipo a una necesidad puntual demandada por la sociedad o por el estado Por mayoría de votaciones se decide trabajar en la propuesta presentada por el compañero Juan David Gutiérrez. Iniciamos mostrando las alternativas de solución planteadas por él mismo, y luego mostraremos los aportes dados por el resto de integrantes del grupo en torno a este problema.
SITUACION PROBLEMA ELEGIDA PARA DARLE POSIBLE SOLUCION Una empresa que cuenta con varias sucursales y requiere del intercambio de datos, pero no cuenta con la infraestructura de una conexión física; para lo cual requiere de realizar el estudio de una posible solución.
Alternativas de Solución JUAN DAVID GUTIERREZ Una de las soluciones seria realizar el estudio y la conexión desde una de sus sedes con un radio Punto a multipunto Wireless WAN en banda libre.
Otra forma para dar solución a la empresa que tiene sedes en distintas zonas del país y necesita un método de comunicación a nivel de voz y de datos en todas las ubicaciones de la empresa, con el fin de que a la hora de realizar llamadas a cualquiera de las sedes sea como hacer una marcación al mismo edificio, además de crear una red en la cual desde cualquier equipo se pueda tener acceso a la información contenida en los servidores ubicados en centro de cómputo principal, es mediante una planta externa, en la cual se instala un canal de voz y datos dedicado, puede ser un E1 o un CLEAR CHANEL de cada una de las sedes hacia la principal por medio de un radio enlace y un proveedor de internet, con esto lograríamos unir las empresas para que haya un sistema de comunicaciones limpio y libre de retardos. Para comunicar las sedes de las empresas se utiliza un sistema de radio enlace Punto a punto marca DMC Stratex referencia Classic II que trabaja en la banda de frecuencias de 23 GHz. Este equipo puede entregar enlaces desde 64K hasta E1. El modem está en capacidad de fraccionar el E1 hasta 1024Kbps mediante la habilitación de TS (time slots).
Requerimientos: Enlace por Cable. La primera solución es integrar todas las señales provenientes de campo a través de un enlace cableado, en instrumentación este cable viene en diferentes configuraciones desde un par hasta varios multipares. Por ejemplo si utilizáramos un cable coaxial, tendríamos que tener en cuenta el material con que es construido externamente pues el PVC es atacado por los rayos ultravioletas del sol y no es apto para ambientes húmedos o corrosivos. Hay plásticos especiales, con nombres comerciales como protodur, sintenax que trabajan bien en ambientes adversos, y pueden estar en conexiones subterráneas, dentro de estos materiales que soportan condiciones extremas tenemos el teflón (Politetrafluoroetileno), que soporta hasta 160ºc, y es apto para utilizarlo en aplicaciones en donde tengamos altas temperaturas
Cable de Instrumentación, trenzado y apantallado. Como vimos en el módulo, los cables tienen características eléctricas que debemos tener en cuenta si queremos transmitir las señales bajo premisas de altas velocidades y largas distancias Un cable coaxial por ejemplo:
Impedancia Característica Cable Coaxial Entre la distancia de separación entre el conductor central y el externo (blindaje), se coloca un plástico aislante para mantener constante la separación, en algunos casos, para bajar las pérdidas del aislante, va en forma helicoidal. Para realizar los cálculos de la impedancia característica de un cable coaxial en particular aplicaríamos la siguiente fórmula:
; En donde:
Zo: es la impedancia característica del cable visto como línea de transmisión (50, 75, 300 Ω)
L: Es la longitud de la línea de transmisión expresada en unidades de distancia (mts, Km., etc.) E: permitividad del medio E0: permitividad en el vacío. En conclusión los cables de instrumentación coaxial podrían ser una buena solución de bajo costo y fácil adquisición si se quisieran cubrir distancia cortas, ya que su impedancia aumenta considerablemente al aumentar las distancias comparada con otras alternativas, por otra parte necesitaríamos este cable coaxial si se deja a campo abierto, puede ser susceptible de descargas atmosféricas (rayos) por lo que debemos tener la precaución de proteger nuestros circuitos con redes de pararrayos.
Alternativas de Solución ANDRES FELIPE CARDOZO PROPUESTA PLANTEADA 1. Se tiene una red satelital de Internet de x kbps que llega a las diferentes zonas pero al hacer pruebas en realidad nos llega menor este servicio es para mejorar la velocidad de respuesta en los equipos que manejan cada zona. CONCEPTOS 3G : Tercera generación de dispositivos y servicios móviles. Se realiza una
transferencia de información en tiempo real, sin importar el lugar y el momento. Puede incluirse el manejo de imágenes, acceso a Internet y hasta videoconferencias. ARP: Protocolo utilizado para obtener la dirección MAC de un dispositivo
solicitándola por medio de un broadcast que contiene la dirección IP del dispositivo Autenticación: Método utilizado para confirmar la identidad de un usuario que intenta acceder a la red. Se realiza utilizando credenciales. Banda: Es una frecuencia o un rango de frecuencias. Existe una división de
bandas y cada país tiene asignadas cada una de ellas.
B a n d a A n c h a : Describe un medio de comunicación capaz de transmitir una gran
cantidad de información a través de múltiples canales, sobre un sólo medio de comunicación. B W A : Broadband Wireless Access (Acceso Inalámbrico de Banda
ancha).Tecnología que intenta proveer acceso inalámbrico a redes, con altas tasas de transferencia. Se refiere a contar con ancho de banda mayor a 1MHZ soportando tasas de transferencia mayores de 1.5 Mbps. Cable Coaxial: Medio de transmisión muy utilizado para implementación de
redes, consistente de un cable conductor central rodeado de un aislante dieléctrico. Canal Un camino eléctrico, electromagnético u óptico para realizar la comunicación entre dos nodos. DCF: Definition Coordination Function (Función de Coordinación Distribuida).Técnica utilizada en Wi-Fi para administrar la transmisión a través del medio permitiéndole a cada nodo escuchar nodos cercanos para determinar si están transmitiendo, antes de iniciar una transmisión.
D o c s i s : Especificación de la Interfaz de Servicios de Datos sobre Cable. Es una
interfaz estándar que especifica la forma en que se intercambia información a través de cable. DSL: Línea Suscriptora Digital. Es una tecnología que es utilizada para brindar acceso de banda ancha sobre líneas de cableado telefónico. Puede transmitir datos y video. DSSS: Direct Sequence Spread Spectrum (Espectro Ensanchado de Secuencia Directa).Proceso de codificación binaria que dispersa los datos combinándolos con un patrón multibit o código seudo-ruido. EAP: Protocolo de Autenticación Extensible. Es un protocolo que soporta múltiples mecanismos de autenticación. Se encuentra definido en el RFC 2284. Es utilizado por el método 802.1X. Encriptación: Es el proceso de alterar la información para que sólo las personas que tienen derecho a recibir esta información puedan entenderla. Ethernet : Es una red de área local diseñada por Xerox Corp. Transmite a través de cable y utiliza como técnica de control de acceso al medio CSMA/CD. Fue estandarizado por el IEEE como el 802.3. Recientemente ha surgido una nueva versión más rápida que la original, llamada Gigabit Ethernet. ETSI: Instituto Europeo de Estándares de Telecomunicaciones. Es una organización encargada de manejar los estándares utilizados para telecomunicaciones en Europa. FHSS: Frequency Hopping Spread Spectrum (Espectro Ensanchado con Saltos de Frecuencia). Técnica de modulación en espectro ensanchado en el que la señal se emite sobre una serie de radiofrecuencias aleatorias, entre las que se realizan saltos de manera síncrona con el transmisor. Fibr a Ópti ca: Es un cable hecho de capas de fibra de vidrio muy pequeñas, a través de las cuales viaja la información transformada en señales ópticas, generadas por un láser o LED. Hacker: Persona que pretende utilizar los recursos de una red para los que no tiene autorización. H y p e r L A N : Red de Área Local de Alto Desempeño. Es un conjunto de estándares de comunicaciones para WLAN utilizado en Europa y adoptado por el ETSI. IEEE: Institute of Electrical and Electronic Engineers (Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos).Es la organización encargada de manejar los estándares para telecomunicaciones. Estos estándares son aplicables en su mayoría para América, ya que en otras regiones existen institutos que se encargan de estas funciones. IR : Infra Red (Infrarrojo). Ondas electromagnéticas cuya frecuencia se encuentra arriba de las microondas, pero por debajo del espectro visible. Interferencia: Es cuando se produce una señal no deseada que impide el paso libre de la señal de radio. L A N : Es un grupo de dispositivos conectados a través de una red de tamaño pequeño. En estas redes los dispositivos se encuentran conectados a distancias cercanas. MAC: Media Access Control (Control de Acceso al Medio). Es una de las subcapas dentro de la capa de enlace de datos del modelo OSI. En ella se especifica la forma en que se controla el paso de la información entre las capas.
MAN: Es un conjunto de dispositivos interconectados a través de una red. El tamaño de estas redes es mayor al de las LAN’s. Pueden llegar a ser hasta de 50
Km. de distancia. Modular: Es un método para codificar la información que se transmite. Consiste en reemplazar los datos originales por secuencias generadas para cada valor. Reduce el riesgo de pérdida de información. Multiplexar: Permitir el envió de múltiples señales simultáneamente a través del mismo canal de transmisión. NIC: Es una tarjeta que permite la comunicación entre una PC y una red. Esta tarjeta controla el flujo de la información, desde y hacia la PC. N o d o : Un usuario con una NIC inalámbrica. Puede ser cualquier dispositivo que forme parte de la red. PCF: Point Coordination Function (Función de Coordinación de Punto). Técnica utilizada en el estándar IEEE 802.11 que permite la transferencia de marcos libres de contención basándose en un mecanismo de prioridad. OSI: Modelo de referencia desarrollado por la Organización internacional para Estandarización en 1984. Define los estándares para la comunicación entre redes utilizando dispositivos de diferentes fabricantes y a través de diferentes aplicaciones. Es el modelo principal de la arquitectura de redes. Está basado en capas. PCMCIA: Tarjeta que sirve como dispositivo de entrada y salida, y en su mayoría es utilizada en PC’s portátiles. Tiene un conector de 68 pines. Provee conexi ón hacia redes inalámbricas. Paquete: Es la unidad de transmisión de datos sobre una red, desde su origen hasta su destino. Puente: Dispositivo que conecta dos segmentos de red y transmite los paquetes entre ellos, utilizando el mismo protocolo de comunicación. Protoco lo: Es un conjunto de reglas que definen el formato de los paquetes, además del control de las comunicaciones entre varios dispositivos. Pueden ser de bajo o de alto nivel. Radio frecuencia: Ondas electromagnéticas a través de las que viaja información. Es un método alternativo para las redes cableadas. Es el medio más utilizado para las comunicaciones inalámbricas. RADIUS: Servicio de Autenticación de Usuarios Remota. Es un protocolo de seguridad descrito en el RFC 2865. Sirve para autenticar y autorizar usuarios. Utiliza un servidor RADIUS que es el encargado de autenticar a los usuarios. RC4: Es un método de encriptación llamado Rivest Chipre 4.Fue creado por RSA Data Security Inc. Es utilizado por los métodos de seguridad WEP y TKIP. Router: Es un dispositivo que reenvía paquetes entre diferentes redes. Puede determinar hacia qué red está dirigido un paquete. Sniffer: Es un programa capaz de monitorear el tráfico dentro de una red. Es una herramienta muy utilizada por los hackers para obtener información de las redes. To p o lo g ía: Es la forma en que se encuentra estructurada una red. Las topologías pueden ser físicas o lógicas. X.509: Es el estándar más utilizado para certificados digitales. Puede utilizarse para certificar productos, seguridad o usuarios. Existen varias implementaciones propietarias que no son compatibles entre ellas.
SOLUCION DE PROBLEMA
Para empezar a desarrollar el problema que se presenta actualmente por el bajo ancha de banda en la oficinas de las diferentes zonas de la empresa vía inalámbrica debemos conocer de se compone estas redes principalmente analizar que solución puede ser mas efectiva como por ejemplo: . Elementos en nodo de comunicaciones inalámbrico
Mediante esta red inalámbrica se logra una comunicación en tiempo real de datos y aplicativos de programas que se manejan a nivel comercial en todas las zonas del departamento. Para su funcionamiento se requieren radio módems, antenas direccionales tipo grilla, antenas omnidireccionales, amplificadores, splitters, protectores de RF, protectores de datos y switches entre otros elementos Radio m ódems inalám bric os .
Los radio módems inalámbricos permiten la transferencia de datos de forma inalámbrica con un alcance de algunas decenas de kilómetros. Se fabrican para usos en bandas de frecuencias libres, con modulación OFDM y DSSS y para aplicaciones seriales en bandas de frecuencia licenciadas en VHF y UHF
Estos equipos se utilizan en aplicaciones industriales críticas, cuando las comunicaciones de datos en tiempo real son necesarias. Dado que las aplicaciones por lo general requieren una alta fiabilidad de la transferencia de datos y tiempo de actividad muy alta, el rendimiento de radio juega un papel clave. Algunos factores que influyen en el rendimiento de radio son: altura de las antenas, sensibilidad del radio, la potencia de salida del radio y el diseño del sistema completo. Figura 1. Radios de com unicacion es actuales.
Los radio módems inalámbricos actuales cumplen con el protocolo IEEE802.11b/g que opera entre 1 y 54 Mbps con un rango nominal de 12 Km. Están diseñados para soportar todo el rigor de la industria gracias al diseño de la carcasa y su kit de intemperie que permite la instalación interior o exterior directamente en postes situados en ambientes hostiles. Esta característica elimina los costos de gabinetes requeridos por otros radios. El montaje directo en poste reduce el costo de cable coaxial y también incrementa la potencia radiada y la intensidad de la señal recibida, permitiendo mayor rango de operación. Mayor rango reduce el número total de radios requerido para cubrir grandes áreas. Características: -
Potencia de transmisión 1 Watt Frecuencia no licenciada de 2.4GHz Power Over Ethernet (PoE 802.3af) Puerto Ethernet 10/100 Rango de 12 Km / Mayor alcance utilizando repetidores Seguridad WPA (PSK)/Temporal Key Integrity Protocol(TKIP) Carcasa industrial reforzada Especificaciones extendidas de temperatura
3.1.2 A ntenas .
La antena es el dispositivo físico que sirve de interfaz entre las ondas electromagnéticas guiadas por el cable o la guía-onda y el espacio libre o el aire.
La antena debe transferir la máxima cantidad de energía desde el cable o guíaonda procedente del transmisor hacia la dirección donde se encontrará la estación receptora correspondiente. Para ello, la impedancia característica de la antena debe acoplarse a la impedancia del cable o guía-onda a la cual está conectada. Los cables coaxiales se producen con impedancias de 50 o 75 ohmios. En televisión se utiliza frecuentemente el valor de 75 ohmios, pero en todas las demás aplicaciones el valor predominante es de 50 ohmios y es el que se utilizará para nuestro caso de estudio. Cuando la impedancia de la antena es diferente a la de la guía-onda o cable que la alimenta, parte de la energía entregada a la antena se reflejará hacia el alimentador donde puede inclusive causar daños en el transmisor. En todo caso disminuye la cantidad de energía disponible para la comunicación, por lo que es necesario siempre esmerarse para lograr que la impedancia del alimentador se acople a la de la antena. Entre las principales características de las antenas podemos encontrar: -
Ganancia de la antena Diagrama de radiación o patrón de radiación Ancho del haz Impedancia de entrada Polarización Otras características, entre las cuales se encuentra el cociente entre la ganancia del lóbulo principal y el lóbulo trasero o “Front to back ratio”, la Pérdida de retorno y el Ancho de banda.
Tipos d e antenas
*Direccionales. Para grandes alcances, el reflector parabólico es el más utilizado porque permite obtener ganancias de hasta 30 dB a costos razonables. El reflector puede ser una lámina sólida o perforada, y mientras las perforaciones no excedan de una décima parte de la longitud de onda su efecto en las prestaciones eléctricas de la antena no será notable, mientras que la resistencia al viento es significativamente menor. En algunos casos el reflector se fabrica con una malla o con una grilla de alambre. Figura 2. Antena direccional tipo grilla.
.
Las antenas parabólicas son las preferidas para enlaces a larga distancia, especialmente en frecuencias de microondas. Aplicaciones:
- Banda ISM 2.4GHz - IEEE 802.11b, 802.11g, 802.11n Wireless LAN - Sistemas WiFi - Aplicaciones direccionales de largo alcance - Sistemas punto a punto - Sistemas punto a multipunto - Aplicaciones de Backhaul - Sistemas de video inalámbrico Características: - Construcción en aluminio inyectado - Opera en cualquier ambiente - Fácil instalación Omnidireccionales. Las antenas omni-direccionales tienen un diagrama de radiación constante sobre los 360 grados en el plano, es decir un círculo. Por este motivo son muy utilizadas en estaciones bases, cuando se quiere cubrir todas las direcciones. Tanto el dipolo de media onda como la antena de Marconi son omnidireccionales, pero su ganancia es muy reducida, por lo que para las estaciones bases se suela buscar antenas que ofrezcan mayor ganancia, las cuales se pueden construir combinado antenas elementales en lo que se conoce como “arreglos de dipolos”. La ganancia de una antena omnidireccional de este
tipo es de alrededor de 8 a 12 dBi. Son usadas para implementar enlaces punto a multipunto. Son muy buenas para coberturas de 1 - 5 kilómetros, especialmente en combinación con antenas altamente directivas. Figura 3. Antena om nidireccion al.
Aplicaciones:
- Banda ISM 2.4GHz - IEEE 802.11b, 802.11g, 802.11n Wireless LAN - Bluetooth® - Hotspots - Sistemas de Video inalámbrico - Aplicaciones multipunto y móviles Características: - Construcción en fibra de vidrio - Opera en cualquier ambiente - Soportes para montaje en acero - Conector N-Hembra en acero 3.1.5 Am plificad ores .
Tienen la misión de amplificar la potencia de la señal y transmitirla a la antena con la máxima eficiencia. Características: -
Sólo compatible con IEEE 802.11b en modulación OFDM y DSSS. Apto para aplicaciones ISM en banda de 2.4 GHz Applications Power-over-Ethernet (PoE) Construcción de aluminio resistente con acabado UV
Figura 4. Am plificador HyperLink de 3W.
Especificaciones: -
Potencia de transmisión: 3 Watt (35 dBm) Ganancia de recepción: 18 dB nom. Frecuencia: 2400 - 2500 MHz Max. Entrada de energía: 100 mW (20 dBm) Temperatura de funcionamiento: -40 ° C a 50 ° C Consumo de corriente: 1.25A Tx y 0.14A Rx Voltaje de alimentación: 12VDC -0.5V / +1V
Divisores / com binadores de potencia.
Un divisor de potencia, a veces llamado "Splitter" o "Combiner", se usa para conectar varias antenas a un mismo radio. Combinar varias antenas nos permite crear nuevos diagramas de radiación y modificar el área de servicio de un punto de acceso. Normalmente se usan divisores de potencia en los casos donde existe una gran necesidad de personalizar un área de servicio, por ejemplo en la caso de repetidores los cuales dan servicios a áreas que no tienen línea de vista. Figu ra 5. Split ter de do s vías.
. Un divisor de potencia difundirá la potencia en igual cantidad a cada antena individual dentro del sistema de antenas. Este tipo de configuración requiere de buenas destrezas de diseño para prevenir las colisiones debido a los nodos escondidos. Los p rotectores de RF. Los protectores de RF se utilizan para evitar daños en los
equipos de radio, en alguna descarga atmosférica. Figur a 6. Protec tor de RF.
Aplicaciones -
Tower Mounted Amplifiers (TMA) Global Positioning Systems (GPS) Sistema de antenas Transmisores y receptores WiFi Banda ancha inalámbrica Conectores tipo N macho y N hembra
L o s p r o t e c t o r es d e d a t o s . Los protectores de datos son utilizados para evitar el
ruido y la interferencia electromagnética.
Características: - Conectores RJ-45 blindados y carcasa de metal para evitar el ruido electromagnético EMI - Compatible con 802.3af Power Over Ethernet (PoE) - Protección categoría 5 10/100 Base-T - Grado industrial - Construcción en aluminio 3.1.7Switches.
Un Switch es un dispositivo de red que funciona como un repartidor y sirve para segmentar una red en diferentes dominios de difusión.
. El switch escucha en todos sus puertos y construye tablas en las cuales mapéa direcciones MAC con el puerto a través del cual se pueden alcanzar. De esta manera cuando un host envía un mensaje en un segmento de red que va destinado a otro segmento de red esté será leído por el switch y será enviado únicamente al segmento de red que corresponda limitando así al mínimo las colisiones de red. POSIBL ES SOLUCIONES: Aum entar la potencia de Transmisión, para realizar esta adecuación la
podemos realizar haciendo algunas adecuaciones tales como:
Utilizar amplificadores adecuados. Estos tienen la misión de amplificar la potencia de la señal y transmitirla a la antena con la máxima eficiencia como por ejemplo podemos utilizar amplificadores HyperLink HA2401GXE-3000 de 3W para aumentar la potencia de transmisión de los radio módems. Aunque presentan unas desventaja significativa Este tipo de amplificadores que limita la velocidad de transmisión a 11 Mbps. Reemplazar algunas antenas por otras de mejores características para aumentar la ganancia Disminuir las pérdidas en los cables de antena sigue siendo importante, y la manera más fácil de conseguirlo es colocar el radio en el exterior, pegado de la antena y, suministrar la energía al radio mediante la técnica de PoE (Power over Ethernet) Mejorar la sensibilidad del receptor significa escoger un modelo de radio que tenga mejores prestaciones o conformarse con trabajar a velocidades de transmisión más bajas, donde la sensibilidad es mejor. Diseñ o de los
radio enlaces
y elecc ión
de equ ipo s
Ampliar la banda a una superior, debido a la gran contaminación electromagnética generada por redes industriales y de uso doméstico así como de las empresas de comunicaciones ubicadas en los principales cerros de comunicación de Boyacá con los que cuenta la empresa El software que se utilizó para simular los radioenlaces de la red es el Radio Mobile. Aunque existen otros como SPLAT que ofrecen prestaciones adicionales en el análisis de interferencias, se ha elegido usar Radio Mobile por su sencillez de uso, entorno gráfico y aceptable fiabilidad que presenta en los resultados. Radio Mobile usa Longley-Rice, o conocido también como Modelo de Terreno Irregular (ITM), como modelo de radio propagación en el rango de frecuencias de 20 MHz a 20 GHz. El diseño de los radioenlaces mediante simulación establece los valores mínimos de la ganancia de las antenas, potencia en transmisión, sensibilidades de los radios, y de la pérdida de los cables y conectores a usar. En base a dichos valores se determinan los requisitos mínimos para la elección de los equipos y sistemas que ofrece el mercado. En la siguiente lista se muestra la configuración del Radio Mobile para la simulación de los radioenlaces: Frecuencia mínima: 5745 Hz
Frecuencia máxima: 5825 Hz Polarización: Horizontal y/o Vertical Modo estadístico: Difusión con los siguientes parámetros 90% de tiempo, 80%de ubicaciones y 80% de situaciones. Refractividad Conductividad
de la superficie: 301 Unidades-N del suelo: 0.005 S/m
Permitividad relativa al suelo: 15 Clima: Continental sub-tropical y Continental templado Topología: Red de datos, Topología estrella (Master / Esclavo) En cualquier modelo de propagación de señal usado para la simulación de radioenlaces (terrenos montañosos), siempre se cumple que las pérdidas por propagación aumentan con el aumento de la frecuencia de operación y la distancia entre el transmisor y receptor. La siguiente expresión matemática muestra en general la potencia de la señal recibida en un enlace:
Donde:PRx: Potencia recibida en dBm PTx: Potencia transmitida de la señal en dBm GTx: Ganancia de transmisión GRx:Ganancia de la antena en recepción en dB LccTx : Pérdidas por los conectores y cable en transmisión en dB. LccRx: Pérdidas por los conectores y cables Esta expresión muestra que para obtener un buen margen de la señal en recepción, los únicos factores que se pueden modificar son la ganancia de las antenas en transmisión y recepción, la potencia de la señal emitida en transmisión y las pérdidas que presentan tanto los cables coaxiales como los conectores. Además, en cualquier radioenlace el 60% de la primera zona de Fresnel debe estar despejada para disponer de una buena comunicación con línea de vista sin obstrucciones debido al terreno. La siguiente fórmula fija el radio mínimo de la zona de freznel
Fresnel respecto a la línea de vista, a una distancia d1 y d2 de la antena transmisora y receptora respectivamente.
Si se tiene asegurado el 60% de la primera zona de Freznel despejada, el margen de potencia recibida puede variar en función de la altura de la antena, y con más razón en una torre donde existen varias antenas y no siempre se puede ubicar cada una de ellas a la altura teóricamente ideal para su radioenlace. Ello es debido a que el origen de la primera zona de Freznel son todas aquellas señales (la principal más las originadas por difracción), que mantienen su fase entre 0 y. Por lo tanto, pequeñas Variaciones en la altura de la antena pueden cambiar substancialmente las difracciones internas que se originan a lo largo del radioenlace, y en consecuencia empeorar o mejorar el margen de la potencia recibida. Por lo tanto si se tienen varias antenas en una misma torre, es recomendable primero buscar la ubicación óptima para las antenas de enlaces de más larga distancia, o aquellas que presentan una relación señal a ruido menor en recepción. Simulación de los radioenlaces
El diseño de los radioenlaces por medio del Radio Mobile permitirá conocer los rangos de la ganancia de las antenas, la pérdida tolerable de las conexiones, y la potencia mínima de transmisión de los radios en cada enlace. Para comenzar con la simulación se necesitará la ubicación de los puntos involucrados en la red. Estos puntos se adaptan los sitios de mayor altitud y son escogidos directamente por el personal técnico.
CONCLUSIONES
En la actualidad existe un creciente aumento de los usuarios de las telecomunicaciones, lo cual provoca la demanda desesperada por los servicios que esta ofrece. Con las nuevas tecnologías que se aplican a las telecomunicaciones, el creciente número de usuarios día a día crece lo que favorece los usuarios ya que estas tecnologías se hacen más accesibles para todos los estratos. Esta aérea de trabajo es la que en la actualidad más beneficios tecnológicos tiene ya que todos los días, se aplican los adelantos en las telecomunicaciones, y las barreras de comunicación se hacen cada vez más pequeñas. Gracias a la implementación de la fibra óptica la velocidad en telecomunicación cada vez es mayor, y la capacidad de transmisión se amplía de forma ilimitada. El campo de las telecomunicaciones nos proporciona la oportunidad en un futuro para los que nos preparamos en el área de electrónica.
BIBLIOGRAFIA Vesga Ferreira, Juan Carlos, Rueda Rangel Julio cesar “Modulo de curso académico de antenas y propagación” UNAD Bogotá, 2009.
http://www.mintic.gov.co Cableado estructurado sacado de: http://guimi.net/monograficos/GCableado_estructurado/G-Cableado_estructurado.pdf , consultado el 5 de octubre de 2013
