71490021 diseno radio enlaces
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INTRODUCCIÓN
El diseño y desarrollo de sistemas tecnológicos cada día alcanza un mayor auge
y paralelo a ello evoluciona la sociedad, debido a la rapidez con la que avanza la
tecnología, se hace necesario replantear los métodos de adquisición de conocimientos
que están directamente asociados a ésta, en ello se afianza la realización de este tipo
de proyectos.
En el manejo de sistemas de telecomunicaciones, se debe tener en cuenta que la
precisión, exactitud y seguridad son aspectos que deben ir a la par con el desarrollo
de actividades y procedimientos que en ellos se efectúen. Por esto se deben usar
equipos y sistemas de telecomunicaciones para un previo entrenamiento, de manera
que se garantice el conocimiento y manejo de un sistema de radio enlace de
microondas de baja capacidad.
Para crear un sistema que busque resolver un problema o que intente mejorar
otro existente, es necesario conocer la base del problema que se requiere solucionar,
conocer las necesidades reales y cuales son los puntos estratégicos que se deben
atacar, de esta forma se pueden presentar soluciones concretas que satisfagan las
exigencias de lo que se quiera desarrollar.
El presente trabajo muestra el desarrollo de un proyecto factible, que tiene por
objetivo principal realizar un diseño de un radio enlace de microondas para capacitar
y entrenar a estudiantes de telecomunicaciones en la empresa Cooperativa
Bolivariana Educatel. El sistema a desarrollar, es un sistema moderno e innovador
que busca cambiar el concepto que se tiene en cuanto al aprendizaje y entrenamiento
a nivel universitario, con equipos empleados en radio enlaces de microondas como lo
es el sistema AS3030.
El trabajo está estructurado en cinco capítulos cuyo contenido se reseña a
continuación:
El Capítulo I contiene toda la información referente al planteamiento del
problema donde se explica el contexto en el cual se ubica el problema, así como los
objetivos de la investigación, la justificación, alcances y limitaciones del diseño,
explicando a cabalidad el problema que se presenta actualmente, de que no existe
ninguna institución o empresa que entrene y capacite a estudiantes de
telecomunicaciones con equipos específicos del área.
El Capítulo II comprende la descripción de trabajos previos realizados sobre el
problema de estudio y también se incluyen aspectos teóricos ligados a la
investigación. En este capítulo se realiza un sustento teórico tanto de todo lo
concerniente al diseño de un radio enlace de microondas de baja capacidad (PDH),
como la descripción del sistema AS3030.
En el Capítulo III se menciona la metodología aplicada, la naturaleza de la
investigación y las diferentes fases de la misma, es un espacio dedicado
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exclusivamente a responder la interrogante de ¿cómo se hará?
El Capítulo IV muestra el diseño del sistema mediante una descripción general
del mismo, destacando sus partes principales y explicando cada uno de los
procedimientos a seguir durante las prácticas a realizar en los entrenamientos, así
como también se estudiará la presentación de la ingeniaría en detalles de un radio
enlace de microondas a nivel profesional.
En el Capítulo V se generan las conclusiones de diseño, donde se resumen los
resultados y aportes del trabajo, incluyendo los detalles de importancia que marcaron
pauta en la investigación, y también se realizan las recomendaciones pertinentes al
proyecto.
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CAPÍTULO I
EL PROBLEMA
Planteamiento del Problema
La evolución de la tecnología en el mundo de las telecomunicaciones se hace
más notoria día a día. El desarrollo de los distintos métodos de estudio para la
formación de profesionales competitivos en el área de telecomunicaciones es más
amplio cada día, logrando una constante competencia tecnológica a nivel mundial.
En Venezuela, actualmente son pocas las universidades que ofrecen la carrera
de Ingeniería de Telecomunicaciones, en este caso son de especial importancia las
Instituciones Universitarias que imparten ésta carrera, ya que constituyen un avance
tecnológico en el área. La Universidad Fermín Toro es una institución educativa
encargada de brindar al estudiante un amplio conocimiento en las diferentes áreas que
allí se ofrecen. La misma está dotada de laboratorios en los que se realizan prácticas
de algunas de las materias de la especialidad, colocándose a nivel de las mejores
instituciones educativas del país, y en el contenido programático de algunas materias
que allí se dictan como microondas, antena, radio enlaces, correspondientes a la
carrera Ingeniería de Telecomunicaciones.
Actualmente el laboratorio de telecomunicaciones de la Universidad Fermín
Toro cuenta con herramientas tales como: analizadores de espectro, módulos de
transmisión y recepción, distintos tipos de guías de ondas, atenuadores, entre otros.
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Mediante todas estas herramientas los estudiantes realizan prácticas en algunas de las
materias de la especialidad, tales como microondas, en donde se realizan montajes
simulando radio enlaces, y usando los atenuadores para simular el canal de
transmisión, logrando observar y comprobar con la teoría, parámetros tales como la
potencia recibida, pérdidas en el espacio libre, entre otros. Pero dichas herramientas
no permiten el contacto del estudiante con equipos empleados en los radio enlaces
implementados por las empresas de telecomunicaciones para prestar servicios, debido
a que éstos equipos y herramientas que se encuentran en el laboratorio de
Telecomunicaciones de la Universidad, son equipos creados para dar inducción a los
estudiantes del área, y no para prestar servicios de voz, video o datos. Es por ello que
se detecta la necesidad de crear un radio enlace de microondas para utilizarlo como
un sistema de aprendizaje y entrenamiento para la adquisición de experiencia con
equipos reales.
Se denomina radio enlace de microondas a sistemas de radiocomunicaciones
entre puntos fijos que proporcionan una capacidad de transmisión de información
(voz, video o datos), efectuada por ondas electromagnéticas a frecuencias del orden
de las microondas (desde 1 Ghz a 300 Ghz). Son de gran importancia para el
desarrollo de las telecomunicaciones, ya que presentan varias ventajas sobre otras
tecnologías de transmisión de información, y algunas de ellas es su alta y flexible
capacidad de canales (desde unos pocos canales de voz, hasta varios canales de TV),
cuentan con gran capacidad de expansión, corto tiempo de instalación, excelente
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adaptación a terrenos y barreras naturales.
Actualmente en Venezuela los radio enlaces de microondas son usados para
aplicaciones como servicios de voz y datos, servicio telefónico remoto, servicio de
radiodifusión de televisión, estaciones de radio comercial AM y FM, manejo de
flotas, despacho y control de operaciones en diferentes empresas. Es por ello que se
piensa que esta tecnología es de gran importancia para los conocimientos de los
especialistas en el área, y amerita el desarrollo práctico real.
La necesidad de la creación de este proyecto surge primordialmente del
siguiente punto: Actualmente en el transcurso de la carrera de Ingeniería de
Telecomunicaciones en la Universidad Fermín Toro, se cursan materias teóricas, y
teóricas- prácticas, como por ejemplo radio enlace del 9no semestre, donde se estudia
en teoría los parámetros de radio enlaces analógicos y digitales, se realizan proyectos
de diseño, desarrollando conocimientos y habilidades en el área, pero no se permite la
práctica con equipos reales usados para las telecomunicaciones. Según apreciación
personal, luego de culminada la carrera de ingeniería de telecomunicaciones, el nuevo
profesional se encuentra en la mayoría de los casos con muy poca experiencia en el
trabajo y manejo de equipos de comunicaciones.
Con el diseño y el estudio de factibilidad del radio enlace de carácter educativo,
se crearía un sistema de aprendizaje, entrenando a estudiantes en la configuración de
los radios de comunicaciones, alineación de las antenas y verificación de tráfico,
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puesta a tierra de un sistema de radio enlace, espectrometrías, ingeniería de detalles,
entre otros. Este sistema es de gran importancia ya que proveerá información técnica
y práctica, necesario para el trabajo en campo, así como el contacto directo con
equipos de transmisión, recepción, conectores, antenas de microondas, guías de onda
y la puesta en práctica de las normativas de diseño, seguridad y mantenimiento de
radio enlaces de microondas.
El estudio de este proyecto se basa en un estudio a través de una encuesta
informal del alumnado de telecomunicaciones, donde se le presentara de manera
sencilla y clara una serie de preguntas que permitan determinar la necesidad de
obtener conocimientos sobre equipos reales de telecomunicaciones y a la vez
desarrollar habilidades en el área laboral, proporcionando el contacto directo con
empresas de telecomunicaciones para una futura relación estudiante – empresa.
También se realizará una serie de entrevistas a especialistas en el área de
telecomunicaciones como el Ing. Jesús Alvarado, Ing. Julio Moratinos, Ing. Naudy
Arteaga, y la Ing. Silcar Pérez, la cual consiste en investigar y conocer la opinión de
especialistas y específicamente conocer que opinan de este sistemas de aprendizaje
donde se le permita a los estudiantes universitarios tener entrenamiento con los
equipos reales de telecomunicaciones.
Debido a esta problemática presentada, se plantea el diseño de un radio enlace
de microondas con el fin de enseñar, capacitar y entrenar a estudiantes de
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telecomunicaciones, este entrenamiento se va a realizar a través de la realización de
prácticas, donde cada práctica estudiará un punto en específico, como por ejemplo,
configuración de un radio, alineación de antenas, entre otros. Todas estas prácticas en
conjunto conforman un curso, donde por medio de este se realiza la capacitación, y el
entrenamiento sobre radio enlaces de microondas.
Por otra parte, la empresa Cooperativa Bolivariana Educatel constituida a los
treinta (30) días del mes de septiembre del año dos mil cinco (2005) tiene como
objetivos la prestación de servicios en el área de telecomunicaciones: Instalación,
reparación, mantenimiento, entrenamiento, proyectos, asistencia técnica,
asesoramientos de: sistemas de radio enlaces, redes comunitarias y puesta a tierra,
entre otros. El domicilio principal de la Cooperativa es en la ciudad de Barquisimeto,
carrera 3A entre calles 1 y 2 # 1-31 Pueblo Nuevo, Parroquia Juan de Villegas,
Jurisdicción del Municipio Autónomo Iribarren, Estado Lara de la República
Bolivariana de Venezuela. Dicha empresa es la encarga la proporcionar los equipos
de comunicaciones empleados para establecer el radio enlace de microondas, así
como también de impartir el entrenamiento de los estudiantes de telecomunicaciones.
Durante el diseño y planificación del trabajo de grado nacen unas series de
incógnitas que conllevan a seguir ciertos pasos para lograr el desarrollo del mismo,
estas incógnitas son: ¿Es necesario el diseño de un radio enlace de microondas para el
entrenamiento de estudiantes de telecomunicaciones?, ¿Es operativamente,
económicamente, técnicamente y académicamente factible, el diseño de un radio
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enlace de microondas para entrenar a estudiantes de telecomunicaciones?, ¿Para
establecer el diseño de un radio enlace es necesario calcular una serie de parámetros?,
¿Para lograr un entrenamiento en el área de radio enlaces de microondas, es necesario
estudiar en forma práctica ciertos aspectos del área?
Objetivos de la Investigación
Objetivo General
Diseñar un radio enlace de microondas para capacitar y entrenar estudiantes de
telecomunicaciones en la empresa Cooperativa Bolivariana Educatel.
Objetivos Específicos
a) Diagnosticar la necesidad de diseñar un radio enlace de microondas con
fin educativo para capacitar y entrenar a estudiantes de
telecomunicaciones.
b) Realizar un estudio de factibilidad técnica, operativa, económica y
académica del diseño del radio enlace de microondas.
c) Calcular los parámetros necesarios para establecer el diseño del radio
enlace de microondas.
d) Diseñar las prácticas usadas para el entrenamiento de los estudiantes de
telecomunicaciones.
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Justificación e Importancia
Actualmente se esta presenciando un rápido crecimiento y desarrollo de
avanzadas tecnologías en telecomunicaciones, y Venezuela se esta integrando en la
competencia, un ejemplo de ello, es la implementación de fibra óptica por parte de la
empresa CANTV en casi todo el territorio venezolano, migraciones de tecnologías
celulares de CDMA a GSM, implementación de radio enlaces de alta capacidad para
diferentes aplicaciones, entre otros. Es por ello que surge la gran necesidad de abrir
horizontes creando técnicas de estudio innovadoras que permitan un mayor desarrollo
de profesionales en el área, y por ende el nacimiento de nuevas tecnologías
nacionales.
En Venezuela se están empezando a formar ingenieros de telecomunicaciones,
y por lo tanto existen pocos venezolanos especializados en el área, es por ello que se
busca preparar y desarrollar profesionales venezolanos que se encarguen de dirigir los
adelantos en las tecnologías del país, sin necesidad de requerir a especialistas de otros
países. Por consiguiente, se detecta la ausencia de un modelo que permita por medio
de la práctica, aprender la forma en la cual se implementa un radio enlace de
microondas teniendo en cuenta todos los estados posibles que nos podríamos
encontrar en la vida real. En muchas universidades de Venezuela donde se imparten
carreras como medicina, los estudiantes se integran en los hospitales y clínicas mucho
antes de haber culminado la carrera, teniendo trato directo con la vida real y
enfrentando problemas que se le pueden presentar en un futuro. Igualmente en las
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carreras de ingeniería eléctrica, ingeniería mecánica, ingeniería civil, entre otras,
donde los estudiantes cuentan con grandes plantas eléctricas, cuartos de máquinas y
obras civiles donde pueden realizar prácticas y se van relacionando con anticipación a
lo que seria su trabajo en los próximos tiempos. Por lo tanto se piensa que en la
carrera de ingeniería de telecomunicaciones también seria conveniente estudiar la
manera de relacionar los estudios en la universidad con entrenamientos de campo que
proyecten y amplíen las destrezas y experiencias en el área.
En este sentido, se piensa que no es necesario esperar culminar su formación
profesional, y así poder trabajar directamente con equipos y aplicaciones reales,
logrando evitar tropiezos a la hora de llegar a una empresa por falta de experiencia, y
de igual manera se estaría promoviendo a la formación de profesionales de mayor
nivel.
El desarrollo del radio enlace de microondas, con el fin de capacitar y entrenar
estudiantes de telecomunicaciones constituye una innovación en el área educativa a
nivel superior, además de contribuir a la preparación y extensión de habilidades y
destrezas de los estudiantes de ingeniería en el campo de las comunicaciones.
El proyecto pertenece a la línea planificación, desarrollo y mantenimiento de
redes radiocomunicaciones; en beneficio de la sociedad y su convivencia armónica,
se ubica en el polo de investigación Hombre, Ciudad y Territorio, en el eje conceptual
Sistemas de radiocomunicaciones, sub-línea analizar, desarrollar e implementar
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estudios de radio enlaces. Dicho polo tiene como objetivo estudiar y analizar las
alternativas tecnológicas de desarrollo para la ciudad, en pro del bienestar del
hombre, como ciudadano responsable de su ambiente humano y territorial. El diseño
del radio enlace de microondas para entrenar estudiantes del área de
telecomunicaciones pertenece a este polo, debido a que este proyecto tiene influencia
sobre la población, ya que se basa en el desarrollo de tecnologías para el beneficio de
la sociedad, con el fin de elevar y perfeccionar el nivel de educación y experiencia de
los estudiantes y profesionales en el área de telecomunicaciones.
Alcances y Limitaciones
Alcances
El diseño del radio enlace permitirá capacitar, preparar y entrenar a los
estudiantes de telecomunicaciones, enseñando a los mismos las últimas tendencias y
tecnologías de punta. De otra manera también se logra el tacto directo con equipos
como radios de comunicaciones, antenas, conectores, sistemas de aterramiento, y
todos los elementos que componen un radio enlace.
En el transcurso del proyecto se están realizando conversiones para la
formalización de convenios con la empresa Cooperativa Bolivariana Educatel y la
Universidad Fermín Toro. Los convenios que se están estudiando libran a la
universidad de todo tipo de responsabilidad con la empresa anteriormente
mencionada o con los estudiantes de la universidad, debido a que para esto, se
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necesita la aceptación y formalización de los directivos y autoridades de la
universidad.
El principal beneficio para dicha empresa seria la captación directa de
profesionales en el área de telecomunicaciones, absorbiendo nuevos profesionales
con experiencias en manejo de equipos y tecnologías propias de cada empresa de
telecomunicaciones. Otros beneficios para dichas empresas son aspectos como, la
renovación empresarial, donde se podría aprovechar la inquietud, motivación y
conocimientos técnicos de los jóvenes universitarios en cuanto a la creatividad, tan
necesaria para la renovación empresarial.
Este proyecto será planeado con prácticas de diseño, instalación, y
mantenimiento de radio enlaces de microondas, con la finalidad de enseñar y
capacitar de una manera clara y precisa los fundamentos prácticos indispensables para
la comprensión del funcionamiento, el análisis y el diseño, en donde se podrán
estudiar diferentes parámetros sobre telecomunicaciones como propagación de ondas
electromagnéticas, sistemas de transmisión, microondas, antenas, cálculos del perfil
del terreno, guías de onda, entre otros. Será de fácil entendimiento, debido a que se
realizara la descripción detallada de todo el laborioso proceso de estudio, y diseño de
un radio enlace. Por otra parte, podrá ser motivo para abrir nuevas puertas que
conduzcan a convenios estudiantes – empresas, relacionando ambas partes para un
mejor desarrollo de técnicas de estudio para los profesionales egresados de la
universidad.
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Como beneficio para la Universidad Fermín Toro, primero que nada se
convertiría en la primera universidad en Venezuela que cuente con convenios de este
tipo específico, donde se relaciona directamente el estudiante – empresa, dándole un
alto reconocimiento de esfuerzo a la universidad por proveer de alta calidad de
servicio educativo. También se estudia la posibilidad de realizar convenios para que
los estudiantes de la Universidad gocen de descuentos especiales para la realización
de dicho entrenamiento de aprendizaje sobre radio enlaces de microondas. Sin
embargo, la puesta en servicio al entrenamiento de los estudiantes y profesionales no
depende de los convenios con la Universidad, por ello la empresa Cooperativa
Bolivariana Educatel se encargará de proveer los equipos, y posteriormente dirigir y
administrar el curso a través de las prácticas, dejando claro la liberación de
compromisos y responsabilidades de la Universidad Fermín Toro con dicha empresa.
Limitaciones
La implementación del sistema de radio enlace presenta algunas posibles
limitantes, primero económicamente, debido a que el costo de los equipos necesarios
para instalar un radio enlace es muy elevado y aparte no se fabrican en nuestro país,
por lo tanto implica grandes inversiones, y la importación de equipos. Otro factor
limitante presente en el diseño del radio enlace es la ubicación de los puntos de
ubicación del radio enlace, es decir, ciertas permisologías y requisitos necesarios para
instalar antenas, y radios de comunicaciones en cada estación.
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CAPÍTULO II
MARCO TEÓRICO
Antecedentes
El continuo avance del ser humano ha influido de una manera determinante en
el desarrollo de nuevas tecnologías, por ello son muchos los investigadores que cada
día se integran a la búsqueda de técnicas avanzadas que impulsen el desarrollo de las
telecomunicaciones. A continuación se presentan investigaciones realizadas
recientemente que de alguna manera contribuyen con la realización de este proyecto:
Arciniegas E. y Montemurro A. (2007) realizaron una tesis titulada “Diseño de
una Red de Microondas para C.A. ENELBAR” en la Facultad de Ingeniería de la
Universidad Fermín Toro, como trabajo de grado requerido para optar al título de
Ingeniero de Telecomunicaciones. La finalidad de esta tesis es diseñar la red de
microondas de la empresa C.A. ENELBAR y presentar sugerencias que permitan
mejorar la calidad de algunos de los radio enlaces existentes en la red de dicha
empresa. Durante el desarrollo del trabajo de grado se diagnosticaron las
posibilidades de nuevos sitios de repetición para el diseño de la red, se determinó el
software de aplicación de radio enlace más óptimo para el diseño de la red, y se
realizó un estudio de factibilidad técnica, operativa, económica y legal para el
desarrollo de la red propuesta. Este proyecto resulta de gran aporte, ya que en él se
realiza un diseño de una red de radio enlaces de microondas, y ésto permite realizar
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diversas comparaciones como procedimientos a seguir para realizar un radio enlace,
tipo de software usado para el mismo, cálculo de pérdidas de propagación, estudio del
perfil topográfico.
Ávila O. (2004), realizó un trabajo titulado “Diseño de un Radio Enlace
Digital” que une a las ciudades de Bucaramanga y Cúcuta, y es desarrollado con la
intención de afianzar los conocimientos adquiridos en la materia Telecomunicaciones
II (propagación) en la ciudad de Bogotá, cuyo objetivo general fue diseñar un radio
enlace de telecomunicaciones digital en la banda de microondas. Realizado bajo el
esquema de Proyecto Factible, cuya finalidad básica es diseñar y estudiar por medio
de la práctica, la forma real en la cual se implementa un enlace de microondas
teniendo en cuenta todos los estados posibles que nos podríamos encontrar en la vida
real.
El proyecto de Ávila contribuye con ésta investigación debido a que en él se
ejercen acciones similares a las necesarias para el diseño del radio enlace de
microondas, como lo son: cálculos del enlace, cálculos de perfil, análisis de
temperaturas, estudio de equipos de comunicaciones, análisis de costos.
Arellano R. (2004), desarrolló una investigación a la que tituló “Diseño de un
Sistema para la Alineación Automática de un Enlace de Microondas con
Estación Transportable” en la Universidad Nacional del Táchira. El objetivo
general del mismo fue diseñar un sistema que permitiera la alineación automática en
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un enlace de microondas motivado fundamentalmente por la necesidad que presento
Emgitel C.A. de acuerdo a los cambios y avances de las Telecomunicaciones en
Venezuela, dirigido hacia cualquier sector profesional. Tiene la finalidad de
establecer una conexión temporal de forma rápida y que a su vez permita, garantizar
la correcta alineación del enlace terrestre de microondas entre una estación fija y una
estación transportable, bajo la modalidad de Proyecto Factible, para el cual realizó
una investigación de campo y documental y finalmente presentando el diseño del
equipo. Basándose en el estudio de factibilidades para la resolución del problema.
El sistema de Arellano es capaz de mejorar el tiempo de puesta en servicio y la
calidad de alineación de un enlace de telecomunicaciones, sobre todo, en aplicaciones
de uso temporal, utiliza tecnología más barata y con un excelente rendimiento, para
sacar el mayor provecho de los equipos de telecomunicaciones que Emgitel C.A. usa
rutinariamente. En conclusión, es un sistema que puede ser totalmente elaborado y
puesto en servicio, para el beneficio de toda una población que necesite una cantidad
de información, donde las telecomunicaciones son el puente para acortar esa
distancia. El estudio de la alineación que deben tener las antenas que se están
comunicando, para lograr así la máxima ganancia, por esto sirve de apoyo para la
realización de este proyecto.
Burguete C. (2005), realizó una tesis profesional titulada “Simulación de
Zonas de Fresnel para Enlaces de Microondas Terrestres” en la Facultad de
Ingeniería de la Universidad de las Américas, en la ciudad de Puebla, México, como
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trabajo de grado requerido para optar al título de Ingeniero en Electrónica y
Comunicaciones, bajo la metodología de Proyecto Factible que se basa en un estudio
de factibilidades técnica, operativa y económica para solucionar el problema del
control del motor y se apoyó en la investigación de campo y documental.
Éste proyecto tiene como objetivo general el diseño de un simulador de
microondas terrestres en base a la graficación de las zonas de fresnel y a modelos de
propagación, el motivo de hacer la simulación es predecir la implementación de los
radio enlaces antes de ser desarrollados físicamente, también es capaz de calcular la
potencia de recepción que se tendrá en el enlace tomando en cuenta las pérdidas
introducidas por obstáculos existentes, y arrojó como conclusiones que, el análisis
previo a cualquier enlace de microondas puede facilitar la construcción del sistema de
comunicaciones ya que se pueden obtener datos muy acertados a la realidad. También
se puede concluir que las zonas de fresnel son realmente importantes en los enlaces
de microondas ya que llegan a tener radios significativos aún en las frecuencias de los
Giga-hertz, siendo éstos del orden de metros, por ésto es que el nivel de obstrucción
de las zonas juega un papel importante en los enlaces de microondas.
La investigación de Burguete sirve de guía para la realización de éste proyecto
ya que incluye estudio de la propagación de ondas electromagnéticas, graficación de
las zonas de fresnel, cálculos de potencia recibida en un enlace de microondas.
Torres J. (2006) elaboró un “Estudio de Radio Propagación VHF Extendido
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y Ubicación de Antena para Comunicación Tierra-Aire” la investigación fue
realizada en la Facultad de Ingeniería Electrónica de la Universidad Pontífica
Bolivariana, en la ciudad de Medellín, y fue un trabajo de grado presentado como
requisito para optar al título de Ingeniero Electrónico.
Torres concluye que mediante la realización de su proyecto se comprueba la
importancia de estudiar y analizar previamente a través de algún software (Radio
Mobile) la óptima elección del lugar para colocar los equipos de microondas, en
donde se realizaron estudios de propagación, y se tomaron en cuenta las
recomendaciones de la ITU utilizadas en los enlaces de microondas.
Este proyecto tiene la utilidad de que nos brinda en forma muy clara y precisa
los parámetros que deben tomarse en cuenta antes de realizar un diseño de un radio
enlace de microondas, así como también la descripción general de los equipos
necesarios para un enlace, todo ésto regido por las recomendaciones de la ITU. Se
pudo observar además el uso del software (Radio Mobile) uno de los más populares
software en el modelado de radio enlace de microondas.
Bases Teóricas
Radiocomunicaciones
Ondas
Una onda es una forma de propagación de una perturbación en un medio,
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acompañada de una transmisión de energía, pero no de materia. Ver Figura 1.
Sus características principales son las siguientes:
A: Amplitud de la onda.
f: Frecuencia de la onda.
λ: Longitud de onda.
v: Velocidad de transmisión.
T: Período.
Figura 1Forma de Onda Característica
Cualquier transmisión de voz, video o datos se hace a través de ondas
electromagnéticas.
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Ondas Electromagnéticas
Podemos definir una onda electromagnética como una perturbación de energía
que se propaga en un medio, y que posee dos componentes fundamentales que van a
ser perpendiculares en todo momento: el campo eléctrico y el campo magnético. La
existencia de las ondas electromagnéticas, fueron predichas por Maxwell en 1864, a
partir de sus famosas Ecuaciones de Maxwell. Ver Figura 2.
Figura 2
Onda Electromagnética
La orientación del campo eléctrico de una onda electromagnética se le
denomina la polarización de la onda electromagnética. En general la polarización se
describe por una elipse. Dos casos especiales de la polarización elíptica son la
polarización lineal y la polarización circular. La polarización inicial de una onda de
radio es determinada por la antena.
Con la polarización lineal, el vector del campo eléctrico se mantiene en el
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mismo plano todo el tiempo. El campo eléctrico puede dejar la antena en una
orientación vertical, horizontal, o en algún ángulo entre los dos. La radiación
polarizada verticalmente se ve ligeramente menos afectada por las reflexiones en el
camino de transmisión. Con la polarización horizontal, tales reflexiones causan
variaciones en la intensidad de la señal recibida. Las antenas horizontales tienen
menos probabilidad de captar interferencias generadas por el hombre, normalmente
polarizadas verticalmente.
En la polarización circular el vector del campo eléctrico aparece rotando con un
movimiento circular en la dirección de la propagación, haciendo una vuelta completa
para cada ciclo de RF. Esta rotación puede ser hacia la derecha o hacia la izquierda.
El tipo de la polarización es una de las elecciones de diseño disponibles para el
diseñador del radio enlace de microondas.
Espectro Radioeléctrico
El espectro de frecuencias radioeléctricas es el conjunto de ondas cuyas
frecuencias están comprendidas entre 3 kilohertzios y 3000 Giga hertzios. El espectro
de frecuencias radioeléctricas se divide, de acuerdo con el Reglamento de
Radiocomunicaciones, en las siguientes bandas:
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Cuadro 1Espectro de Frecuencias Radioeléctricas
Longitud de onda FrecuenciaSiglas
Valores Denominación Valores Denominación
100km => 10km
ondas miliamétricas 3 khz => 30 khzfrecuencias muy
bajasV.L.F.
10 km => 1 km
ondas kilométricas30 khz => 300
khzFrecuencias bajas L.F.
1000 m => 100 m
ondas hectométricas300 Khz => 3000
KhzFrecuencias medias M.F.
100 m => 10 m
ondas decamétricas3 Mhz => 30
MhzFrecuencias altas H.F.
10 m => 1 m ondas métricas30 Mhz => 300
MhzFrecuencias muy
elevadasV.H.F.
100 cm => 10 cm
Ondas decimétricas300 Mhz => 3000 Mhz
Frecuencias ultra-elevadas
U.H.F
10 cm => 1 cm
Ondas centimétricas3000 Mhz => 30000 Mhz
Frecuencias super-elevadas
S.H.F.
Fuente: Tomasi (2003)
Podemos hacer otro tipo de clasificaciones, como la que se suele hacer con las
ondas de radio (Ondas largas, ondas cortas y ondas medias)
Radio Propagación
Existen diferentes formas en que las ondas pueden propagarse en el espacio.
Aunque las ondas electromagnéticas viajan en línea recta, su trayectoria rectilínea
puede ser alterada por la tierra y la atmósfera. Existen tres formas de propagación de
las ondas electromagnéticas en el espacio: ondas de tierra, ondas de espacio y ondas
de cielo, pero en nuestro caso solo estudiaremos las ondas espaciales.
Ondas Espaciales
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Moratinos (2007), considera que las ondas de espacio son aquellas que parten
de la antena del emisor y llegan hasta la antena del receptor a través del propio aire
pero sin llegar a la ionósfera. Según su trayectoria pueden ser: ondas directas y ondas
reflejadas.
Onda Directa
Son las ondas que viajan en línea recta de la antena transmisora a la receptora
sin tocar el terreno ni la ionósfera. La atenuación es mínima, siendo únicamente la
que se produce por el espacio abierto o agentes meteorológicos (lluvia, nieve, entre
otros). Ver Figura 3.
En los radio enlaces de microondas (SHF o frecuencias >3GHz) es
imprescindible que haya visión directa para establecerse la comunicación.
Figura 3Onda Directa
Onda Reflejada
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Son ondas electromagnéticas que son emitidas del transmisor y llegan al
receptor después de reflejarse en la tierra (o mar) y generalmente degradan el
rendimiento del sistema, pues difiere en fase de la onda directa (debido a la diferencia
de trayectoria), y sufre gran atenuación por la propia naturaleza del terreno. Ver
Figura 4.
Figura 4Onda Reflejada
Por otra parte, en la atmósfera de la tierra, la propagación del frente de onda
puede alterarse por efectos ópticos como la refracción, reflexión e interferencia. A
continuación se describen cada uno de estas propiedades ópticas de las ondas.
Refracción
Es el cambio de dirección de un rayo conforme pasa oblicuamente de un medio
a otro, con diferentes velocidades de propagación. El fenómeno de refracción también
ocasiona que las ondas se curven cuando viajan por la troposfera, por lo que la
trayectoria de las ondas no es rectilínea en ella, factor que se debe considerar al
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diseñar un radio enlace. Este fenómeno se toma en consideración mediante un
parámetro llamado factor de corrección de radio equivalente de la tierra Ver Figura 5.
Figura 5Fenómeno de Refracción
Reflexión
Mavares (2007), Afirma que la reflexión electromagnética ocurre cuando una
onda incidente choca con una barrera existente entre dos medios y parte de la
potencia incidente no penetra el segundo material. Las ondas que no penetran al
segundo medio, se reflejan. Ver Figura 6.
En un radio enlace de microondas existirá en general un rayo directo y al menos
un rayo reflejado. Al diseñar un radio enlace, se seleccionan inicialmente las alturas
de las antenas, y a partir de ellas se determina, entre otras cosas, el punto de reflexión,
de tal manera que podamos seleccionar un punto de reflexión adecuado a nuestras
necesidades. Generalmente la onda reflejada degrada el rendimiento del sistema, por
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lo que nos interesa bloquear la onda reflejada o escoger un punto donde se produzca
la reflexión difusa.
Figura 6 Fenómeno de Reflexión
Interferencia
La interferencia de ondas ocurre cuando dos o más ondas electromagnéticas se
combinan de tal forma que el funcionamiento del sistema se degrada. Ver Figura 7.
El fenómeno de interferencia establece una limitación en el uso de
comunicaciones inalámbricas, al tener que compartir los usuarios un espectro
radioeléctrico limitado. Al diseñar un enlace, cualquiera que sea su naturaleza, debe
tenerse en cuenta inicialmente la interferencia que podrían producir enlaces cercanos,
así como la interferencia del propio sistema, llamada sobre-enlace.
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Figura 7Fenómeno de Interferencia
Microondas
Microondas se denomina a las ondas electromagnéticas en el espectro de
frecuencias comprendido entre 1 GHz y 300 GHz. Las microondas tienen longitudes
de onda aproximadamente en el rango entre 30 centímetros (frecuencia=1 GHz) a 1
milímetro (300 GHz).
El rango de las microondas incluye las bandas de radiofrecuencia de UHF
(ultra-high frequency, frecuencia ultra alta) (0.3-3 GHz), SHF (super-high frequency,
super alta frecuencia) (3-30 GHz) y EHF (extremely high frequency, extremadamente
alta frecuencia) (30-300 GHz).
Radio Enlace de Microondas
Moratinos (2007) define un radio enlace de microondas como cualquier
interconexión entre un transmisor y un receptor efectuado por ondas
electromagnéticas en el rango de las microondas. Si los terminales son fijos, el
servicio se le denomina como tal y si algún terminal es móvil, se lo denomina dentro
de los servicios de esas características.
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Se puede definir al radio enlace del servicio fijo, como sistemas de
comunicaciones entre puntos fijos situados sobre la superficie terrestre, que
proporcionan una capacidad de información, con características de calidad y
disponibilidad determinadas. Típicamente estos enlaces se explotan entre los 800
MHz y 42 GHz.
El radio enlace, establece un concepto de comunicación del tipo dúplex, en
donde se deben transmitir dos portadoras moduladas: una para la transmisión y otra
para la recepción. Al par de frecuencias asignadas para la transmisión y recepción de
las señales, se lo denomina radio canal. Los enlaces se hacen básicamente entre
puntos visibles, es decir, puntos altos de la topografía. Cualquiera que sea la
magnitud del sistema de microondas, para un correcto funcionamiento es necesario
que los recorridos entre enlaces tengan una altura libre adecuada para la propagación
en toda época del año, tomando en cuenta las variaciones de las condiciones
atmosféricas de la región.
Un radio enlace terrestre provee conectividad entre dos sitios (estaciones
terrenas) con línea de vista (LVD o Line-of-Sight, LOS) usando equipos de radios
con frecuencias de portadora por encima de 1 GHz. La mayor parte de los sistemas de
radio por microondas están comprendidos dentro de tres categorías principales:
Sistemas de Línea de Vista (LDV), sistemas sobre el horizonte y sistemas satelitales,
donde sólo estudiaremos el primer caso.
29
Los enlaces de microondas son diseñados para transmitir a distancias de varios
miles de kilómetros con anchos de banda de 10 MHz y altos estándares de calidad y
confiabilidad, requerimientos esenciales para comunicaciones de largo alcance
(nacionales o internacionales).
Un sistema LDV (línea de vista) puede extenderse, sobre terrenos favorables sin
grandes barreras naturales, hasta los 7000 kms, usando varios enlaces. La distancia
cubierta por cada enlace, sin embargo, está limitada a distancias cortas que oscilan
entre 50 y 80 km.
Los sistemas LDV proveen un amplio rango de aplicaciones, por ejemplo,
desde sistemas con un pequeño número de canales telefónicos de corto alcance hasta
sistemas con varios cientos de canales telefónicos o varios canales de TV con altos
estándares de calidad y confiabilidad, exigidos para formar los circuitos troncales
nacionales e internacionales, con alcance de varios miles de kilómetros. Algunas
ventajas de los sistemas LVD son: Alta y flexible capacidad de canales (desde unos
pocos canales de voz hasta varios canales de TV), Capacidad de expansión, Corto
tiempo de instalación, Excelente adaptación a dificultades de terrenos y barreras
naturales. Las principales aplicaciones de los sistemas LDV son:
a) Sistemas fijos integrados para telefonía multicanal o televisión, formando
parte de redes nacionales e internacionales.
b) Sistemas fijos no integrados para telefonía o televisión, no
30
interconectados a las redes nacionales o internacionales
c) Sistemas móviles, conectados o no a las redes nacionales e
internacionales.
Los elementos básicos de un sistema de radio multi-sección usando LVD se
muestra en la Figura 8.
Figura 8Elementos de un Sistema de Radio
Donde:
f1: Frecuencia de Operación de la Estación Terminal 1.
f2: Frecuencia de Operación de la Estación Terminal 2.
Este sistema incluye dos estaciones terminales. En la estación terminal
(transmisor) se genera una portadora de microondas, que se modula por la señal de
telefonía multicanal o televisión, se amplifica a unos pocos vatios y con ella se
alimenta una antena direccional para que se radie a la estación terminal (receptor). La
señal de microondas en la estación terminal distantes es amplificada, demodulada, y
31
de esta manera se recupera la señal banda base.
En el sistema de la Figura 8 se utilizan dos frecuencias, f1 y f2, para evitar
interferencia proveniente de los transmisores adyacentes, en donde una frecuencia se
utiliza para transmitir, y otra frecuencia para recibir.
En un sistema de microondas, las especificaciones de ruido son de particular
importancia, ya que estas determinan la potencia de transmisión, el tamaño de la
antena y otros parámetros del sistema. Además del ruido térmico inherente a los
equipos, pueden introducirse ruidos adicionales, entre otros, producto de la
intermodulación de señales de diferentes canales. Este ruido es máximo cuando todos
los canales están activos, o sea, en las horas pico.
Los niveles permitidos de ruido están definidos internacionalmente en termino
de circuitos de referencia hipotéticos de 2500 Km. de largo con un número específico
de estaciones de modulación y de demodulación.
Tipos de Ruido en un Sistema de Microondas
Ruido fijo
Este tipo de ruido se aparecía aún si se suprimiera el canal de comunicación
colocando al transmisor y al receptor muy cercano. El ruido fijo está compuesto por:
a) Ruido de intermodulación, el cual es producto de las no linealidades en
los transceptores, módems, multiplexores, amplificadores y
32
conmutadores.
b) Ruido plano (ruido térmico blanco), introducido por todos los circuitos.
El fabricante suministra valores de potencia de ruido plano.
Ruido Esperado o Desvanecimiento
Si observamos la señal recibida en un enlace de microondas durante un
intervalo largo de tiempo, podemos distinguir entre dos condiciones de propagación:
a) La propagación prácticamente sin perturbación llamada transmisión de
espacio libre.
b) La propagación perturbada con desvanecimiento típico.
Por otra parte, para que un sistema de radio enlaces transporte diferentes
tipos de información es necesario que se ejecute una técnica donde se pueda canalizar
esta información en diferentes formatos tanto analógicos como digitales.
La multicanalización es la técnica que se utiliza para transmitir varias fuentes
de información, bien sea voz, datos, o vídeo sobre un mismo canal de comunicación.
El multicanalizador, frecuentemente llamado mux, es un equipo de comunicación
utilizado para este propósito. Existen varias técnicas de multicanalización, las más
comúnmente usadas son: FDM (Frequency División Multiplexing: Multicanalización
por División de Frecuencias), TDM (Time División Multiplexing: Multicanalización
por División de Tiempo), OFDM (Orthogonal Frequency División Multiplexing:
33
Multicanalización por División de Frecuencia Ortogonal), en nuestro caso particular
describiremos ésta última.
Arteaga (2007), define la Multiplexación por División de Frecuencias
Ortogonales como un método de modulación digital en el cual cada señal se separa en
varios canales de banda angosta a diferentes frecuencias. La tecnología se concibió
inicialmente en los años 60 y 70 durante investigaciones para minimizar la
interferencia entre canales cercanos uno al otro en frecuencia.
En algunos aspectos, el OFDM es similar a la multiplexación por división de
frecuencia tradicional (FDM), con la diferencia básica siendo la forma en que las
señales se modulan y remodulan. La prioridad se le da a la minimización de
interferencia o cruce entre los canales y símbolos en flujo de datos. Se le da menos
importancia al perfeccionamiento de los canales individuales. La tecnología se presta
generalmente para el envío de señales de televisión digital, y también se considera
como una forma de obtener transmisión de datos a alta velocidad en los radio enlaces
de microondas.
Estructura de un Radio Enlace de Microondas
Un radio enlace esta constituido por varios equipos terminales, todo depende de
la capacidad del radio enlace. En nuestro caso estudiaremos solo radio enlaces de
mediana y baja capacidad conocidos como PDH.
34
Sistema de Microondas Digital PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy)
La Jerarquía Digital Plesiócrona, conocida como PDH, es una tecnología usada
en telecomunicaciones tradicionalmente para telefonía que permite enviar varios
canales telefónicos sobre un mismo medio (ya sea cable coaxial, radio o microondas)
usando técnicas de multiplexación por división de tiempo y equipos digitales de
transmisión. También puede enviarse sobre fibra óptica, aunque no está diseñado para
ello y suele usarse en este caso SDH (Sinchronous Digital Hierarchy: Jerarquía
Digital Síncrona).
El término plesiócrono se deriva del griego plesio (cercano) y chronous
(tiempo) y se refiere al hecho de que las redes PDH funcionan en un estado donde las
diferentes partes de la red están casi, pero no completamente sincronizadas. La
tecnología PDH permite la transmisión de flujos de datos que, nominalmente están
funcionando a la misma velocidad (bit rate), pero permitiendo una cierta variación
alrededor de la velocidad nominal gracias a la forma en la que se forman las tramas.
Jerarquías de Multiplexación
PDH se basa en canales de 64 Kbps. En cada nivel de multiplexación se van
aumentando el número de canales sobre el medio físico. Es por ello que las tramas de
distintos niveles tienen estructuras y unas duraciones diferentes. Además de los
canales de voz en cada trama viaja información de control que se añade en cada nivel
de multiplexación, por lo que el número de canales transportados en niveles
35
superiores es múltiplo del transportado en niveles inferiores, pero no ocurre lo mismo
en el régimen binario.
Dentro de PDH existen tres jerarquías de multiplexación distintas: la europea, la
americana y la japonesa. La europea usa la trama descrita en la norma G.732 de la
UIT-T mientras que la americana y la japonesa se basan en la trama descrita en
G.733. Al ser tramas diferentes habrá casos en los que para poder unir dos enlaces
que usan diferente norma haya que adaptar uno al otro, en nuestro caso siempre se
convertirá la trama al usado por la jerarquía europea, por ello solo estudiaremos la
jerarquía europea.
Jerarquía Europea
En la norma europea cada nivel de multiplexación se denomina E1, E2… que
significa estándar europeo. La velocidad básica de transferencia de información, o
primer nivel jerárquico, es un flujo de datos de 2,048 Mbps (generalmente conocido
de forma abreviada por “2 megas”).
Para transmisión de voz, se digitaliza la señal mediante MIC (Modulación por
Impulsos Codificados) usando una frecuencia de muestreo de 8 KHz (125 µs) y cada
muestra se codifica con 8 bits con lo que se obtiene un régimen binario de 64 Kbps
(abreviado como “64K”). Agrupando 30 canales de voz más otros dos canales de 64
Kbps, utilizados para señalización y sincronización, formamos un flujo PDH E1. De
forma alternativa es posible también utilizar el flujo completo de 2 megas para usos
36
no vocales, tales como la transmisión de datos.
Por otra parte, en un radio enlace de esta capacidad es necesario equipos
principales tales como antenas (usadas en radio enlaces de microondas), radios
(ODU) e (IDU), cable coaxial, cables de alimentación (conductor calibre 12 AWG),
sistema de puesta a tierra, todo esto en cada uno de los sitios (transmisor y receptor).
Adicionalmente se necesitan elementos para la puesta en servicio del sistema, tales
como: racks, escalerillas, brekers, soportes para las antenas, torres, entre otros. A
continuación se explica el sistema de radio enlace de microonda a instalar.
Sistema Airspan AS3030
El modelo AS3030 de Airspan Networks, es un sistema de microondas de
nueva generación, versátil, fácil de instalar y administrar, con capacidad de
transportar tráfico TDM (hasta 8 E1) e IP (hasta 48 Mbps). Este sistema opera en la
bandas de frecuencia 5.4 Ghz y 5.8 Ghz. Soporta OFDM (Orthogonal Frecuency
Division Multiplexing), lo cual le permite tener un área de cobertura de 80 Km (LOS)
Y 10 Km (NLOS). El sistema AS3030 presenta un gran número de funcionalidades,
entre las que podemos mencionar:
a) Manejo de tráfico TDM (hasta 8 E1) y tráfico IP (hasta 48 Mbs).
b) Modulación automática.
c) El modo de operación puede ser tanto Punto a Punto (TDM + IP) como
37
Punto a Multipunto (IP), manejando una portadora de 20 Mhz en el aire
(72Mbs).
d) Bajo consumo de energía.
e) Variedad de herramientas de configuración por software (HTTP,
TELNET, SNMP).
A continuación en la Figura 9, se muestran los componentes del AS3030:
Figura 9Sistema AS3030 (IDU, ODU y Antena).
A continuación se muestra un Cuadro (Cuadro 2) referencial basado en la
relación modulación – velocidad – distancia, a ser alcanzadas con el sistema AS3030:
Cuadro 2Relación Modulación – Velocidad – Distancia del Sistema AS3030MODULACION DATA RATE
(Mbps)RANGO
(km) / LOSRANGO
(km) / OLOSBPSK 8.6 50 40QPSK 16 45 34
QAM16 33 32 24QAM64 49 13 8
Fuente: Manual de Operación del Sistema AS3030 (2005)
38
El sistema AS3030 tiene un alto desempeño, posee baja latencia, muy necesario
para soportar aplicaciones en tiempo real, como TDM, video, VoIP, entre otros.
Algunas de las aplicaciones del AS3030 son: acceso a Internet, transporte de radio
bases (CDMA, GSM, UMTS, entre otros), extensiones y backup de fibra óptica,
extensiones de líneas E1/T1. En la Figura 10 se muestra la IDU.
Figura 10IDU (Unidad de Radio Interno)
Las antenas del sistema AS3030 son de tipo flat panel direccional, para usar en
configuración punto a punto, con un ancho de la base de 9 grados. Tiene un diámetro
de 30cm x 30 cm, posee una ganancia de 23 dBi. Tiene polarizacion vertical u
horizontal, depende de la elección del diseño. Posee un VSWR de 1.7:1 y un radio de
F/B de -32 dB. En la Figura 11 se muestra la ODU y la antena Flat Panel.
39
Figura 11ODU (Unidad de Radio Externo) y Antena Flat Panel
A continuación se muestra la forma básica de cómo se hace la conexión de
todas las interfaces del radio AS3030 con la antena y con la ODU. Así como también
se aprecian las conexiones del puerto Ethernet, los puertos TDM, la conexión del
cable de puesta a tierra, y el cable de alimentación. Ver Figura 12.
Figura 12Conexión del Sistema AS3030
La unidad interna del sistema AS3030 se debe colocar en un Racks (para
40
equipos de telecomunicaciones), la cual es el “closet” o estante donde se va a instalar
o fijar la IDU, en la parte interna de la caseta de telecomunicaciones. El sistema debe
ser alimentado con cables de alimentación (conductor calibre 12 AWG). La conexión
a tierra que debe tener el sistema debe realizarse con cable (conductor Nº 6 AWG).
El cable de IF que debe utilizar el sistema es un cable RG-8 o RG-11, los cuales
presentan pérdidas de 10 dB y 5 dB cada 30 metros, y el conector necesario para los
radios es LRC- SNS 6. En el Anexo B (figuras B-1- B-6) se muestran algunas tablas
con las especificaciones generales, especificaciones TDM, características físicas del
sistema AS3030, entre otros.
Aspectos a Estudiar en un Radio Enlace de Microondas
Los aspectos a estudiar durante la realización de este proyecto son: Sistemas de
puesta a tierra, barrido de frecuencias (Espectrometría), alineación de antenas,
software usado para el análisis de redes y sistemas inalámbricos (Radio Mobile),
Google Earth (Software usado para la visualización de perfiles topográficos).
Sistemas de Puesta a Tierra
El sistema de puesta a tierra se puede definir como el conjunto de elementos
que establecen el esquema básico y los componentes necesarios para proporcionar
protección tanto a los usuarios como a las infraestructuras y equipos en los cuartos de
telecomunicaciones, lo cual se logra con un sistema correctamente configurado e
instalado.
41
Para lograr el objetivo del sistema de puesta a tierra se debe utilizar la norma de
TIA/EIA 607, la cual dispone el esquema básico y los componentes necesarios para
proporcionar protección eléctrica a los usuarios e infraestructura de las
telecomunicaciones y la Norma IRAM 2184 en la cual se especifican las
consideraciones para la instalación de la línea de pararrayos.
Según la norma TIA/EIA 607:
Los componentes básicos de aterramientos son:
a) TBB (Telecommunications Bonding Backbone): Es un conductor de
cobre usado para conectar la barra principal de tierra de
telecomunicaciones (TMBG) con las barras de tierra de los armarios de
telecomunicaciones y las salas de equipos (TBG). La función principal
de la misma es reducir o igualar diferencias de potenciales entre los
equipos de los armarios de telecomunicaciones. Este se debe diseñar de
manera de minimizar las distancias.
b) TGB (Telecommunications Grounding Busbar): Esta es la barra de tierra
ubicada en la sala de equipos. Su función es de punto central de conexión
de tierra de los equipos de la sala. Debe ser una barra de cobre con
dimensiones mínimas establecidas y su longitud puede variar
dependiendo de la cantidad de equipos a conectar a dicha barra.
c) TMBG (Telecommunications Main Grounding): Barra principal de tierra,
42
ubicada en las “facilidades de entrada”, es la que se conecta a la tierra de
la infraestructura. Actúa como punto central de conexión de los TGB
(típicamente hay un solo TMGB). Esta barra debe ser de cobre, con
dimensiones mínimas establecidas y cuyo largo puede variar con relación
a la cantidad de cables que deban conectarse a ésta.
d) BC (Bondign Conductor): Es el puente de conexión equipotencial
utilizado para unir la puesta a tierra del edificio a la barra de puesta a
tierra principal de telecomunicaciones.
El elemento principal de puesta a tierra del cuarto de equipos es la barra
TMGB, este backbone debe ser utilizado para conectar a tierra todos los cables
mallados, equipamientos, rack, gabinetes, bandejas y otros equipos que tengan un
potencial asociado y que actúe como conductor. El cuarto de equipo es equipado con
una barra TGB. El objetivo de este sistema es proveer un sistema de puesta a tierra
equipotencial de forma que las corrientes de falla se disipen convenientemente a
tierra, protegiendo así a los usuarios y a los equipos.
El TBB debe ser instalado independientemente al sistema eléctrico de la
infraestructura y su diseño se debe basar en las normas respectivas (TIA/EIA 607).
Todos los rack, partes metálicas, cajas, bandejas, escalerillas, entre otros, que se
encuentren en el cuarto de telecomunicaciones deben conectarse a la respectiva barra
de tierra TMGB usando como mínimo cable de tierra de 10mm y los conectores
43
correspondientes.
Todos los cables de puesta a tierra deben identificarse con un aislamiento verde.
Los cables sin aislamiento deberán identificarse con una cinta adhesiva verde de cada
lado de las terminaciones. Todos los cables y barras de aterramiento deberán
identificarse y etiquetarse de acuerdo con el sistema de documentación especificado.
En la Figura 13 se muestra un ejemplo de cómo deberían ser las conexiones de puesta
a tierra para una sala de equipos de telecomunicaciones.
Figura 13Ejemplo de un Sistema de Puesta a Tierra para un Cuarto de
Telecomunicaciones
44
Debe tenerse en cuenta, que un sistema de protección contra descargas
eléctricas atmosféricas no puede impedir la formación de rayos. Por lo tanto es
necesario instalar en un sistema cualquiera de telecomunicaciones, un sistema de
pararrayos, que según la norma IRAM 2184 especifica todo lo referente a la
instalación de la línea de pararrayos.
Sistema de Protección contra el Rayo (Spcr)
Es un sistema completo que permite proteger una estructura contra los efectos
del rayo; consta de un sistema externo y de un sistema interno de protección contra el
rayo.
Un Spcr podrá estar formado solamente por un sistema externo o por un sistema
interno. El sistema externo comprende un dispositivo captor (terminal aéreo), las
bajadas y un sistema de puesta a tierra. El sistema interno comprende todos los
dispositivos complementarios al anterior con el objeto de reducir los efectos
electromagnéticos (voltajes inducidos) de la corriente de rayo dentro del espacio a
proteger.
Barrido de Frecuencia
La espectrometría o barrido de frecuencia es un estudio donde se monitorean
una serie de espacios del espectro radioeléctrico y que tiene como objetivo principal
determinar la existencia de posibles interferencias en la banda de frecuencia y/o
45
azimut de operación del enlace a instalar, así como la presencia de otros sistemas
operando en la misma banda que impliquen la existencia de portadoras ajenas que
puedan ocasionar problemas de interferencia en un enlace. Por medio de los
resultados obtenidos se puede establecer y/o verificar los canales que están siendo
ocupados y las posibles frecuencias a utilizar.
Método de Medición
Las mediciones se efectúan empleando antenas directivas, con polaridad simple
y con rango de operación que cubra la banda de frecuencia que se desea estudiar
barriendo un ángulo en el azimut del enlace.
La señal recibida en la antena es amplificada a través de un pre-amplificador de
bajo ruido (LNA) y de esta manera se incrementa la sensibilidad del sistema receptor.
El objetivo fundamental es conocer las características de cada portadora presente en
cuanto a las siguientes variables: nivel isotrópico (dBm), frecuencia (GHz), canal
(según la canalización de CONATEL) y polarización (H/V).
En la figura 14 se indican los equipos a utilizar para la ejecución de las
mediciones en los sitios, así como su interconexión.
46
Figura 14Configuración Utilizada para Realizar un Barrido de Frecuencias
1. Antena tipo Horn.
2. Cable coaxial flexible de baja pérdida.
3. Preamplificador LNA.
4. Cable RF.
5. Analizador de espectro.
Ganancia del Sistema
La ganancia del sistema es el valor resultante de la suma algebraica de los
valores aportados tanto en ganancia como en atenuación de los equipos que
conforman la configuración del sistema de medición usado en el barrido de
frecuencia. Esta se calcula de la siguiente manera:
PaGaGpGs −+= (Ec.1)
47
Donde:
Gs: Ganancia del sistema. (dBi)
Gp: Ganancia del pre-amplificador en la banda de operación. (dBi)
Ga: Ganancia de antena Horn en la banda de operación. (dBi)
Pa: Atenuación de accesorios (misceláneos). (dB)
Nivel de Señal Isotrópico
El nivel de señal isotrópico es la diferencia entre los niveles medidos de la señal
recibida y la ganancia neta del sistema.
FvGsEv += (Polarización vertical) (Ec.2)
FhGsEh += (Polarización horizontal) (Ec.3)
Donde:
Ev: Nivel de señal medido isotrópico en polarización vertical. (dBm)
Eh: Nivel de señal medido isotrópico en polarización horizontal. (dBm)
Gs: Ganancia del sistema. (dBi)
Fv: Nivel de señal obtenido en polarización vertical. (dBm)
48
Fh: Nivel de señal obtenido en polarización horizontal. (dBm)
Alineación de Antenas de Microondas
La alineación de antenas es sencillamente el hecho de mantener los lóbulos
principales de cada una, apuntándose entre si en la misma dirección. La alineación de
antenas de un radio enlace de microondas se realiza en azimut y elevación, para
lograr una mayor recepción de la señal. Actualmente existen varios métodos bastantes
modernos y eficientes para alinear antena, pero el método mas tradicional es
utilizando un multitester, y guiándose por lo valores de voltaje en DC que este arroja
a medida que se va moviendo la antena en azimut y elevación.
Radio Mobile
Radio Mobile es un programa de simulación de propagación de uso libre para
predecir la pérdida básica en sistema de radiocomunicaciones: radio enlaces móviles,
radiodifusión, entre otros. El programa está basado en el modelo de propagación ITM
(Iregular Terain Model: Modelo de Terreno Irregular) de Longley y Rice y es válido
para la gama de frecuencias de 20 MHz a 20 GHz.
Entre las características y aplicaciones que posee este software se tienen:
a) Es un programa gratuito que permite el análisis y simulación del área de
cobertura de un sistema de radio frecuencia (RF) y traza el perfil de las
posibles trayectorias.
49
b) Predice mediante herramientas CAD (Diseño Herramientas
Computacionales) la cobertura de un sistema de radio.
c) Se usan herramientas y mapas digitales (elevaciones) y sistemas GIS.
(Sistema de Información Geográfica)
d) Puede trabajar en múltiples sistemas operativos entre los que están:
Windows 95, 98, ME, NT 2000 y XP.
e) Usa mapas con elevaciones de terreno en forma digital que se descargan
gratuitamente de Internet desde diversas fuentes como el Shuttle Radar
Mapping Mission (STRM) de la NASA, con la que se calcula el área de
cobertura, indicando así los niveles de potencia recibida en enlaces de
radio, determina los puntos de reflexión de un enlace, y calcula el nivel de
potencia (link budget).
f) El radio Mobile automáticamente construye el perfil de un enlace de radio
entre dos puntos conocidos de forma digital, emplea una extensa base de
datos de elevaciones para determinar la existencia de LOS (Line Of Sing:
línea de vista) entre dos puntos.
g) Ejecuta los cálculos que permite automatizar cualquier enlace en
cualquier banda de frecuencia, desde HF hasta SHF, y permite observar el
efecto de cambiar la ganancia de las antenas, alturas de las mismas,
50
atenuación de los cables, entre otros.
h) Una vez trazado el perfil, calcula el despeje del 60% de la primera zona
de Fresnel que permite una buena comunicación.
i) Calcula el Path Loss (Pérdida en el Espacio Libre).
j) Puede crear redes de diferentes topologías: Redes (Master/Slave)
Maestro/Esclavo, (PTP) Point to Point: Punto a Punto, y (PMP) Point to
Multipoint: Punto a Multipunto.
k) Calcula el área de cobertura de una radio base (Sólo para sistemas PMP
punto- multipunto).
Pasos para la Creación de una Red
En primer lugar, se crea el mapa en el cuadro de diálogo Map Properties en el
menú Files, dentro es necesario indicar en Elevation data source el formato de datos
y la dirección de Internet o el subdirectorio donde localizar los mapas. Aquí también
se selecciona el tamaño y la resolución. El centro del mapa se puede indicar mediante
las coordenadas o seleccionando una ciudad. (Ver Anexo D, figuras D-1 y D-2).
Para situar los componentes de la red se utiliza el cuadro de diálogo Unit
Properties del menú File. Se puede indicar la posición de distintas maneras:
introduciendo la latitud y longitud manualmente (en la opción Enter LAT LON or
51
QRA) o mediante la posición del cursor (en la opción Place unit at cursor position).
(Ver Anexo D, figuras D-3 y D-5).
Luego se configura los parámetros y la topología de la red en el cuadro de
diálogo Network Properties del menú File allí mismo se configura el o los sistemas
que conforman la red. (Ver Anexo D, figura D-4).
Con la opción Show networks del menú View, se muestran los enlaces entre las
estaciones en rojo (si no hay transmisión) o en verde (si hay transmisión). (Ver Anexo
D, figura D-6).
Para el análisis de la comunicación entre dos estaciones determinadas se usa la
opción Radio Link del menú Tools, allí se puede observar datos como las pérdidas del
camino, campo eléctrico, niveles de señal, umbrales de recepción, entre otros. (Ver
Anexo D, figura D-7).
Google Earth
Es un programa que se instala en nuestro ordenador y se comunica con una
potente base de datos residente en un servidor compartido con Google Maps.
Mediante la tecnología stream el programa se conecta al servidor y despliega los
contenidos solicitados en el ordenador.
El programa Google Earth está disponible en varias versiones:
52
a) Según el nivel de prestaciones: estas se dividen en dos versiones de pago
y una versión gratuita.
b) Según el sistema operativo: Google provee versiones para Windows (XP
y 2000) y, la novedad de 2006, es la versión para sistema operativo Mac
OS. El 12 de junio de 2006, Google lanzó la primera versión (Beta 4) de
Google Earth para Linux.
Características
Google Earth permite introducir el nombre de un hotel, colegio o calle y
obtener la dirección exacta, un plano o vista del lugar. También se puede visualizar
imágenes vía satélite del planeta. También ofrece características 3D como dar
volumen a valles y montañas, y en algunas ciudades incluso se han modelado los
edificios. La forma de moverse en la pantalla es fácil e intuitiva, con cuadros de
mando sencillo y manejable.
Además, es posible compartir con otros usuarios enlaces, medir distancias
geográficas, ver la altura de las montañas, ver fallas o volcanes y cambiar la vista
tanto en horizontal como en vertical.
Google Earth también dispone de conexión con GPS (Sistema de
Posicionamiento Global), alimentación de datos desde fichero y base de datos en sus
versiones de pago.
53
Conceptos de Diseño de un Radio Enlace de Microondas
Moratinos (2007), Establece que el diseño de un radio enlace de microondas
involucra cinco pasos básicos:
1. Elección del sitio de instalación.
2. Levantamiento del perfil del terreno.
3. Cálculos del radio enlace, estudio de la trayectoria del mismo y los
efectos a los que se encuentra expuesto.
4. Instalación del Radio Enlace de Microondas
5. Prueba de errores de transmisión, para una posterior puesta en servicio
con tráfico real.
Para iniciar el diseño de un radio enlace es necesario contar con algunos datos
tales como: número de canales, ancho de banda, frecuencia de operación, potencia del
transmisor, desviación eficaz de frecuencia en cualquier canal telefónico para una
señal de 1 mW y 800 Hz en un punto de nivel relativo cero (Recomendación 401-1
CCIR), umbral del receptor, factor de ruido del receptor (considerando ruido térmico
y ruido de intermodulación), margen de CAG (control automático de ganancia) del
receptor, diagramas de radiación de las antenas, pérdidas en el sistema (guía de
ondas, filtros, entre otros).
54
La figura 15 muestra el diagrama de bloques del enlace de microondas
indicando las principales variables que se involucran en el sistema de comunicación.
Figura 15Diagrama de Bloques del Enlace de Microondas
Donde las ganancias son:
Gt: es la ganancia de la antena transmisora (Tx). [dB]
Gr: es la ganancia de la antena receptora (Rx). [dB]
Y las pérdidas son:
Lp: son las pérdidas en la trayectoria del espacio libre. [dB].
Lf: son las pérdidas en la línea de transmisión (Tx y Rx). [dB]
Lb: son las pérdidas por diversidad. [dB]
Fm: es el margen de desvanecimiento. [dB]
55
Alluvia: es la atenuación por lluvia. [dB]
Aveg: es la atenuación por vegetación. [dB]
Para ser un poco más específicos en los pasos a seguir para el diseño de un
radio enlace, sería según el siguiente procedimiento:
1) Determinar la ubicación de las antenas, y esto incluye:
a) Inspección del lugar (vegetación, líneas de alta tensión).
b) Inspección de accesibilidad.
c) Inspección de servicios.
d) Solicitud de permisos.
2) Para determinar la factibilidad de instalar el enlace en la localidad y la
frecuencia deseada, debe realizase previamente un estudio de
interferencia (espectrometría), basándose en información sobre las
características de enlaces cercanos, diagrama de las antenas, capacidad
(ancho de banda), potencia, área de cobertura, entre otros.
3) Estimación inicial del número de vanos y sus longitudes: Se realiza en
base a los requerimientos del sistema.
4) Lectura de perfiles topográficos.
56
5) Cálculo de la zona de Fresnel: La zona de Fresnel es una zona de despeje
adicional que hay que tener en consideración además de haber una
visibilidad directa entre dos antenas. La obstrucción máxima permisible
para considerar que no hay obstrucción es el 60% de la primera zona de
Fresnel.
Figura 16Zonas de Fresnel en un Radio Enlace
Para establecer las zonas de Fresnel, primero debemos determinar la línea
de vista de RF, que en términos simples es una línea recta entre la antena
transmisora y la receptora. Ahora la zona que rodea la línea de vista de
RF es la zona de Fresnel. El radio de la sección transversal de la primera
zona de Fresnel tiene su máximo en el centro del enlace. En este punto, el
radio (r) se puede calcular como sigue:
57
Df
ddr
××
×= 2131,17 (Ec.4)
Donde:
r: radio de Fresnel (mt)
d1 y d2: distancias en kilómetros. (Km)
f: frecuencia transmitida en megahercios. (MHz)
D: distancia total en kilómetros. (Km)
6) Altura de las antenas: A distancias mayores de 10 Km. se debe tomar en
cuenta el radio de curvatura de la tierra para garantizar que haya línea de
vista entre antenas Tx y Rx.
Figura 17Altura de las Antenas para Liberar el Radio de Curvatura de la Tierra
58
El radio horizonte de línea de vista para una sola antena es:
hd 2= (Ec.5)
Donde:
d: es la distancia a radio horizonte.(Km)
h: es la altura de la antena sobre el nivel del mar.(mt)
Para una antena Tx y Rx, la distancia entre las dos antenas se expresa
como:
rddd += 1 (Ec.6)
Y en función de ht y hr se expresa como:
rt hhd 22 += (Ec.7)
Donde:
d: es la distancia entre antenas.(Km)
ht, hr: son las alturas de las antenas Tx y Rx.(mt)
Se puede establecer una altura inicial de las antenas de 15 mt. Este valor
puede aumentar de acuerdo al cumplimiento o no de los requerimientos
de diseño, pero no es recomendable que se coloquen antenas en torres con
alturas menores, para evitar las posibles obstrucciones de edificios o
59
vegetación cercana a las estaciones.
7) Cálculo de despeje: Mavares (2007), define el despeje como la distancia
entre la línea de vista (trayecto directo entre transmisor y receptor) y el
perfil del terreno a lo largo de un vano que permita la recepción del 60%
de la primera zona de Fresnel. Sin embargo, para garantizar que tengamos
libre este porcentaje de la primera zona de Fresnel es necesario tomar en
cuenta las variaciones atmosféricas, que consideramos al estimar el factor
de corrección de radio de la tierra (k), y que modifican la distancia entre
el perfil del terreno y el haz que va del transmisor al receptor.
Figura 18El Despeje y su Variación con Respecto a K.
Para vanos sobre la tierra, tenemos que el k mínimo esperado (condición
más desfavorable) es de ¾, por lo tanto, el despeje resultante es:
3919)( 2121 dd
d
ddmetrosc +=
λ (Ec.8)
60
8) Cálculo de la ubicación del punto de reflexión: La deducción del cálculo
del punto de reflexión es un procedimiento largo que conduce a una
ecuación entrelazada de tercer orden. Para el diseño de radio enlaces,
generalmente se usa un método práctico para el cálculo de la ubicación
del punto de reflexión.
Figura 19Punto de Reflexión
Se calculan los siguientes parámetros:
21
21
hh
hhq
+−
= (Ec.9)
2216.25
d
hhkQ
+= (Ec.10)
Donde:
Q: Variable para obtener el valor de A1 y A2.
61
q: Variable para obtener el valor de A1 y A2.
h1: es la altura de la antena 1 respecto al punto de reflexión
h2: es la altura de la antena 2 respecto al punto de reflexión.
k: es el factor de corrección del radio de la tierra.
Con estos dos parámetros se busca en la siguiente gráfica los valores de
A1 y A2, obteniéndose d1 y d2 mediante las siguientes ecuaciones:
Figura 20Gráfica para Ubicar los Valores de A1 y A2
211
dAd = (mt) (Ec.11)
62
212
dAd = (mt) (Ec.12)
Para calcular q y Q, se necesita saber cuales son las alturas de las antenas
relativas al punto de reflexión, por lo que es necesario conocer la
ubicación de este, que es lo que queremos conseguir. Por lo tanto este
problema debe solucionarse en forma iterativa, suponiendo conocido el
punto de reflexión para obtener h1 y h2, calculando luego d1 y d2.
Finalmente, se comparan los valores supuestos de d1 y d2 con los valores
calculados, concluyendo cuando la diferencia sea menor a un determinado
valor.
9) Cálculo de rugosidad: Una variable a considerar en el diseño de radio
enlaces es la rugosidad, que definimos como la desviación estándar de las
alturas del perfil sobre el nivel del mar, tomando muestras cada cierta
distancia y excluyendo los extremos. La expresión matemática es:
( )21
11
1 ∑−
=−
−= n
i ii xxn
R (Ec.13)
Donde:
Xi: la altura del punto i. (mt)
Ri: rugosidad. (mt)
63
X: valor promedio de todos los puntos del vano excluyendo los extremos
(metros), y esta definido por:
∑−
=−= 1
11
1 n
i ixn
x (Ec.14)
Un vano que tenga alta rugosidad presentará condiciones de propagación
favorables, pues los terrenos irregulares atenúan o eliminan la onda
reflejada en tierra.
10) Cálculo de potencia recibida y transmitida: La potencia a la entrada del
receptor sin obstrucciones y suponiendo que no existe desvanecimiento,
expresada en dBm, viene dada por:
bFPRTTr LLLGGPdBP −−−++=)( (Ec.15)
Donde:
Gt: ganancia de la antena transmisora. (dB)
Gt: ganancia de la antena receptora. (dB)
Lp: pérdidas de trayectoria de espacio libre. (dB)
Lf: pérdidas del alimentador de guías de ondas entre la red de distribución
y su antena respectiva. (dB)
Lb: pérdidas totales de acoplamiento en los circuladores, filtros y red de
64
distribución entre la salida de un transmisor o la entrada de un receptor y
su alimentador de guías de ondas respectivo. (dB)
Pt: potencia salida. (dB)
La potencia a la salida del transmisor, expresada en dBm, viene dada por:
minCGP ST += (Ec.16)
Donde:
Gs: ganancia del sistema. (dB)
Cmin: umbral del receptor. (dBm)
Las pérdidas en las guías de ondas pueden tomarse en general como de
0.5 dB/mt, si no se tienen especificaciones exactas del fabricante. Las
pérdidas por filtros también deben ser especificadas por el fabricante,
siendo Lb la suma de las pérdidas en cada filtro, circulador y distribuidor.
Sin embargo, de no contar con las especificaciones, se puede estimar que
no deben ser mayores a 2.4 dB.
Las pérdidas de trayectoria de espacio libre se definen como las pérdidas
sufridas por una onda electromagnética conforme se propaga en una línea
recta a través del vacío sin ninguna absorción o reflexión de energía de los
objetos cercanos. La expresión para la pérdida de trayectoria de espacio
libre (Lp) es:
65
c
fDLP
π4log20= (Ec.17)
Donde:
Lp: pérdida de trayectoria de espacio libre. (dB)
D: distancia. (mt)
f: frecuencia. (Hz)
c: velocidad de la luz en el espacio libre (3 x 10 8 mt/s).
11) Cálculo del PIRE (Potencia Isotrópica Radiada Efectiva):
TT GPdBmPIRE =)( (Ec.18)
Donde:
PT: Potencia del transmisor. (dB)
Gt: Ganancia del transmisor. (dB)
12) Cálculo de las pérdidas por lluvia: Para frecuencias mayores a 10 GHz,
existen otros factores que afectan la propagación de las señales de
microondas, como la absorción por Gases y Vapor de Agua [Freeman,
1987], la atenuación por Lluvia [Pratt, 1986] y la atenuación por
Vegetación [Seville, 1995] y [Al-Nuaimi, 1998], entre otras.
Considerando una tasa de distribución de lluvia R, se puede calcular la
66
atenuación específica como [Pratt, 1986].
blluvis aRA = (Ec.19)
Donde:
Alluvia : es la atenuación por lluvias. (dB/Km)
R: es la tasa de lluvia de la región. (mm/h)
a = 4,21 x 10-5 ƒ 2,42 2.9 GHz ≤ ƒ ≤ 54 GHz
4,09 x 10-2 ƒ 0,699 54 GHz ≤ ƒ ≤ 180 GHz
b = 1,41 ƒ -0,0799 8,5 GHz ≤ ƒ ≤ 25 GHz
2,63 ƒ -0,272 25 GHz ≤ ƒ ≤ 164 GHz
Para enlaces terrestres con trayectorias mayores a 6 Km, la atenuación
debido a la distancia entre antenas es menor de lo que muestra esta cifra
cuando la lluvia afecta solo una parte de la trayectoria del enlace. Por lo
tanto es necesario aplicar un factor de reducción para la distancia efectiva
del enlace, el cual está dado por [Freeman, 2007] como:
dr
490
90
+= (Ec.20)
67
Donde:
r: al factor de reducción. (Adimensional)
d: a la distancia real entre las antenas TX y Rx. (Km)
Por lo tanto la ecuación más exacta para el cálculo de la atenuación por
lluvia es:
draRdBA blluvis =)( (Ec.21)
13) Cálculo del umbral del receptor: La sensibilidad del receptor es la
potencia mínima de portadora de banda ancha (Cmin) a la entrada de un
receptor que produzca una salida útil de banda base, esta se puede
calcular con la siguiente ecuación:
NFNN
CdBC dBm ++=)(min (Ec.22)
Donde:
Cmin : Sensibilidad del Receptor. (dB)
N
C: es la relación señal a ruido del receptor. (dB)
NdBm: es la potencia de ruido del receptor (dBm)
NF: es la figura de ruido del receptor (dB)
68
14) Determinación del margen de desvanecimiento: Es un factor incluido en
la ecuación de ganancia del sistema que considera las características no
ideales y menos predecibles de la propagación de ondas de radio [Barnett
– Vignant, 1969], tal como la propagación de múltiples trayectorias,
sensibilidad a superficie rocosa, condiciones climatológicas, objetivos de
confiabilidad y es válido para una distancia máxima de 400 Km. El M se
calcula como:
70)1log(10)6log(10log30 −−−+= rABfDM (Ec.29)
Donde:
M: margen de desvanecimiento. (dB)
D: es la distancia entre las antenas Tx y Rx (Km)
f: es la frecuencia del enlace de microondas (GHz)
r: es el objetivo de confiabilidad del enlace.
A: es el factor de rugosidad de la trayectoria:
4 sobre agua o terreno muy parejo
A= 1 sobre terreno normal
0,25 sobre terreno montañoso
B: es el factor para convertir la probabilidad del peor de los meses en
69
probabilidad anual:
1 para clima muy lluvioso y con mucha neblina
B= 0,25 para clima normal
0,125 para áreas muy secas o montañosas
15) Cálculo de la potencia de ruido en el receptor:
Se define como:
KTBwattsN =)( (Ec.30)
Donde:
N: es la potencia de ruido (Watts).
K: es la constante de Boltzman (1.38x10-23 J/°K).
B: es el ancho de banda de ruido (Hz).
De no cumplirse con los requerimientos de diseño (ya sea que no se cumpla con
la calidad deseada del enlace o con las especificaciones del ITU-R, ITU-T), se pueden
intentar varias soluciones, dentro de las que están:
a) Incluir un sistema de diversidad
b) Elevar la altura de las antenas
c) Aumentar la potencia de transmisión
70
d) Colocar repetidores pasivos adicionales
e) Colocar repetidores activos adicionales
f) Sustituir el equipo receptor
g) Colocar antenas de mayor ganancia
h) Cambiar ubicaciones de las estaciones repetidores y/o terminales.
La solución a adoptar, generalmente depende de criterios particulares,
económicos y/o de condiciones geográficas. Sin embargo, lo más común es incluir un
sistema de diversidad y/o aumentar la altura de las antenas, pero si aún no se han
adquiridos los equipos, pueden cambiarse las características de los equipos
considerados en el diseño. Generalmente se toma como última opción el cambio de
ubicación de los puntos de repetición y/o estaciones terminales. En todo caso, el
diseño de radio enlaces, como todo diseño, es un proceso iterativo, y por lo tanto, al
variar las condiciones de los problemas buscando cumplir con los requerimientos de
diseño, se debe retomar el procedimiento en el punto en que se realizó el cambio.
Calidad del Radio Enlace de Microondas
La calidad del radio enlace está dada por la relación señal a ruido en presencia
de desvanecimiento y tomando en cuenta el ruido que se genera en los equipos para
todo el radio enlace; debemos entonces calcular el ruido total plano y el ruido de
intermodulación, para luego compararlos con parámetros internacionales
71
establecidos, que definirán cual es la calidad del radio enlace.
Confiabilidad del Radio Enlace de Microondas
La confiabilidad de un radio enlace se determina por el porcentaje de tiempo
para el que la relación señal a ruido especificada se mantiene. El valor promedio de
porcentaje de tiempo de desvanecimiento durante un mes es 0.0223 %, por lo que la
relación señal a ruido se mantendrá por lo menos durante el 100 − 0.0223 =
99.9777%, del tiempo, valor que corresponde a la confiabilidad del radio enlace.
72
Definición de Términos Básicos
Analizador de Espectro: Es un instrumento electrónico que permite visualizar
en una pantalla las componentes espectrales de las señales presentes en la entrada,
pudiendo ser esta cualquier tipo de ondas eléctricas, acústicas u ópticas.
Ancho de Banda: Margen de frecuencias capaz de transmitirse por una red de
telecomunicaciones.
Antena Horn: Llamadas también bocinas son antenas que se usan de forma
generalizada a frecuencias de microondas. Básicamente, estas son una transición
entre una guía de onda y el espacio libre. Comúnmente usadas como alimentador de
las antenas parabólicas.
Atenuación: En telecomunicaciones, se denomina atenuación de una señal, sea
esta acústica, eléctrica u óptica a la pérdida de potencia sufrida por la misma al
transitar por cualquier medio de transmisión.
Azimut: Se define como el ángulo de apuntamiento horizontal de una antena.
Se toma de referencia el Norte como cero grados, y si continuamos girando en el
sentido de las agujas del reloj, hacia el Este, llegaremos a los 90° de Azimut, hacia el
sur tendremos 180° de Azimut, hacia el Oeste los 270° y por último llegaremos al
punto inicial donde los 360° coinciden con los 0° del Norte.
Backbone: Columna Vertebral: Línea o serie de conexiones de alta velocidad
73
que forman una ruta dentro de una red.
Bit Error Rate: Tasa de Error de Bit (BER): Es una de las mediciones más
frecuentes en sistemas de transmisión digital, y se define como la relación entre el
número de bits errados al ser recibidos por el receptor y el bits de números totales
transmitidos en un determinado intervalo de tiempo durante una comunicación.
Bit: Unidad mínima de información, dentro de una señalización digital (0 y 1).
Byte: Conjunto de bits definidos como la unidad. Normalmente un byte es
equivalente a ocho bits.
Campo Electromagnético: Es la región del espacio en que se manifiestan las
fuerzas eléctricas y magnéticas de una señal; en particular, dícese del campo asociado
a una radiación electromagnética, que se manifiesta como dos campos, uno eléctrico
y otro magnético que avanzan en dirección de la propagación, manteniéndose
perpendiculares entre sí.
Decibel Isotrópico (dBi): Corresponde a la ganancia de una antena ideal
(teórica) que realmente irradia la potencia recibida de un equipo, al cual está
conectado y transmite al mismo equipo las señales recibidas desde el espacio, sin
considerar pérdidas o ganancias externas o adicionales de potencias.
dBm: Es una unidad de medida utilizada, principalmente en
telecomunicaciones, para expresar la potencia absoluta mediante una expresión
74
logarítmica. El dBm se define como el nivel de potencia en decibelios en relación a
un nivel de referencia de 1 mW.
Demodulación: Proceso para transformar la información, previamente
modulada, a su forma original. La demodulación se lleva a cabo en un receptor, en el
circuito llamado demodulador.
Enlace Punto a Punto: Se entiende la comunicación bidireccional establecida
entre dos transceptores ubicados en dos puntos fijos mediante la emisión de
radiofrecuencia de microondas.
Espectro Electromagnético: Gama de frecuencias radioeléctricas de las ondas
hertzianas que sirven de medio de transmisión en la radiocomunicación celular, la
radio búsqueda, las comunicaciones por satélite, la radiodifusión y otros servicios.
Ethernet: Describe el nivel físico y el subnivel MAC (Control de Acceso al
Medio) de una familia de redes de área local que usan un medio de transmisión de
difusión (con topología de bus en su origen) al que acceden las estaciones según un
protocolo de acceso aleatorio de tipo CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access /
Collision Detection: Acceso Multiple con Detección de Portadora y Detección de
Colisión)
Frequency División Multiplexing: Multicanalizacion por División de
Frecuencia (FDM): Es un tipo de multiplexación utilizada generalmente en sistemas
75
de transmisión analógicos. La forma de funcionamiento es la siguiente: se convierte
cada fuente de varias que originalmente ocupaban el mismo espectro de frecuencias, a
una banda distinta de frecuencias, y se transmite en forma simultánea por un solo
medio de transmisión.
Frecuencia: Número de períodos por unidad de tiempo; si la unidad de tiempo
es un segundo, la frecuencia se mide en Hertz.
Global Positional System: Sistema de Posicionamiento Global (GPS): Es un
sistema vía satélite, por el que, según unas coordenadas básicas de altitud y longitud
se establece la posición exacta de un punto en el globo terráqueo.
Indoor Unit: Unidad de Radio Interna (IDU): Contiene las funciones de
banda base y frecuencia intermedia (IF).
Internet Protocol: Protocolo de Internet (IP): Es el protocolo central y
unificador en la suite de TCP/IP. Provee el mecanismo básico de envío de paquetes
de información enviados entre todos los sistemas en Internet a pesar de que si los
sistemas se encuentran en la misma habitación o en sitios opuestos en el mundo. Los
aparatos de redes utilizan una única dirección IP para distinguirse entre ellos.
Low Noise Amplifier: Amplificador de Bajo Ruido (LNA): Intensificador de
señales de bajo ruido utilizado para amplificar señales débiles.
Longitud de Onda: Se puede definir longitud de onda como la mínima
76
distancia entre dos puntos de onda que están en fase. También se puede entender
como la distancia entre dos puntos máximos o mínimos consecutivos. Su símbolo es
“λ”.
Modulación: Proceso para transformar la información de su forma original a
una forma adecuada para su transmisión.
Outdoor Unit: Unidad de Radio Externa (ODU): Es la unidad que dispone
las funciones de radiofrecuencia y de la antena.
Potencia Isotrópica Radiada Efectivamente (PIRE): Producto de la potencia
suministrada a la antena por su ganancia en relación con una antena isotrópica (ideal,
radiando en todas las direcciones) en una dirección dada.
Propagación en Espacio Libre: Propagación de una onda electromagnética en
un medio dieléctrico ideal homogéneo que puede considerarse infinito en todas las
direcciones.
Radio Propagación: Conjunto de fenómenos físicos que permiten intercambiar
información entre el transmisor y el receptor a nivel de ondas electromagnéticas de
radio.
Receptor: Circuito o dispositivo que sirve para recibir las señales eléctricas,
telegráficas, telefónicas o radiadas.
77
Ruido: Son las perturbaciones indeseadas que tienen a oscurecer el contenido
de información en una señal.
Time División Multiplexing: Multicanalización por División de Tiempo
(TDM): Es la técnica donde, el ancho de banda total del medio de transmisión es
asignado a cada canal durante una fracción del tiempo total (intervalo de tiempo).
Transmisor: Circuito o dispositivo que sirve para transmitir las señales
eléctricas, telegráficas, telefónicas o radiadas.
Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT): Es el organismo
especializado de las Naciones Unidas encargado de regular las telecomunicaciones, a
nivel internacional, entre las distintas Administraciones y Empresas Operadoras.
78
CAPÍTULO III
MARCO METODOLÓGICO
Naturaleza de la Investigación
El presente trabajo esta fundamentado y responde a la modalidad de proyecto
factible, y en los lineamientos de automatización de procesos en tiempo real, el cual
utiliza estrategias de desarrollo enfocadas a la elaboración de una proposición
apoyada en un modelo operativo viable para solucionar un problema específico.
Un proyecto factible de acuerdo al Manual de Normas para la Presentación de
Trabajo de Grado de la Universidad Fermín Toro (2000) “es una propuesta basada en
la factibilidad para la resolución de un problema dado. Puede apoyarse tanto en la
investigación de campo como documental o un diseño, que incluye ambas
modalidades”.
Para cumplir con los objetivos establecidos en el proyecto, obtener la
información necesaria para el estudio del diseño y alternativas disponibles para poder
recopilar la información teórica y técnica usada para el diseño del radio enlace de
microondas, se realizará una serie de consultas tomando como fundamento teórico la
investigación documental, sustentada en el uso de libros, contenido de programas de
las materias, manuales técnicos, guías, revistas, trabajos de grado y sitios de Internet,
todo ésto partiendo de la opinión del mencionado normativo de la Universidad
Fermín Toro (2000), el cual considera que el propósito de este tipo de investigación
79
es “ampliar y profundizar el conocimiento de su naturaleza, con apoyo,
principalmente, de trabajos previos, información y datos divulgados por medios
impresos, audiovisuales o electrónicos”. Según la misma normativa para la
presentación de trabajo de grado de la Universidad Fermín Toro (2000), la
investigación de campo “emplea datos de fuentes primarias, ya que es el investigador
quien los recaba directamente, sin embargo, utiliza datos de fuente secundaria en
ciertas ocasiones y situaciones”.
Fases de la Investigación
El modelo de estudio Proyecto Factible se desarrolla en tres fases que cubren la
elaboración del trabajo, estas son: Fase I: Diagnóstico, Fase II: Factibilidad, Fase III:
Diseño.
Fase I: Diagnóstico
Esta fase permite determinar la necesidad de diseñar un radio enlace de
microondas para capacitar y entrenar estudiantes de telecomunicaciones. Actualmente
la Universidad Fermín Toro, no cuenta con un sistema de entrenamiento con equipos
reales de telecomunicaciones, al igual que ninguna otra institución educativa o
empresa de la región Larense.
La investigación o diagnóstico se basa en la búsqueda de información en forma
directa, específicamente en la Universidad Fermín Toro, donde se recopilará
80
información referente a las bases teóricas, y usos de radio enlaces de microondas, así
como también normas y procedimientos para la instalación de los equipos empleados
en un radio enlace, y sobre todos los aspectos de aplicación pedagógica, esto se
logrará realizando algunas entrevistas de tipo informal a profesores y técnicos
expertos en el área, siendo éstas últimas una herramienta de levantamiento de
información que consiste en realizar de manera directa algunas preguntas al
entrevistado. Además se realizara una encuesta en la cual se tomara como población a
los alumnos del 8vo, 9no y 10mo semestre de la carrera de Ingeniería de
Telecomunicaciones, con el fin de determinar el grado de conocimiento e interés
sobre radio enlaces de microondas.
En este sentido se elaborará un instrumento cuyos ítems hacen referencia al
nivel de valoración por parte de los alumnos sobre las estrategias de enseñanza-
aprendizaje práctica en el área y el entrenamiento con equipos reales usados en las
telecomunicaciones. Durante el desarrollo de éste proyecto se ha tomado en cuenta
conocimientos básicos sobre radio enlaces.
Fase II: Factibilidad
El estudio de factibilidad comprende la especificación y verificación de la
importancia y viabilidad del proyecto, tomando en cuenta para ello la factibilidad
técnica, operativa y económica.
81
Factibilidad Operativa
El sistema se considera operativamente factible porque su uso esta garantizado,
al igual que su operación. Es importante resaltar que los estudiantes están en su
totalidad, interesados en el uso de estas tecnológicas, hecho que facilitará el proceso.
El diseño posee un manual para explicar de manera descriptiva y detallada cada
uno de los pasos a seguir para el diseño y estudio de un radio enlace de microondas,
así como también un conjunto de prácticas para ser utilizadas en los entrenamientos
por parte de la empresa Cooperativa Bolivariana Educatel.
En caso de ser necesario se ofrecerán cursos de adiestramiento a los instructores
o profesores asignados para entrenar y capacitar a los estudiantes de
telecomunicaciones.
El proyecto también se considera de gran factibilidad operativa a nivel del uso
de la frecuencia a usar para trasmitir y recibir debido a que se va a usar la banda de
frecuencia libre, específicamente la banda de 5,8 Gigahertz.
Factibilidad Técnica
Con el estudio de factibilidad técnica se persigue verificar si el proyecto es
totalmente factible para el diseño y estudio de fallas presentadas en un radio enlace
real.
82
Con relación a los equipos empleados en el diseño del radio enlace, se utilizaran
equipos existentes en el mercado y de fácil adquisición, esto con la finalidad de que
en caso de ser necesario el reemplazo de cualquier equipo será fácil la ubicación del
mismo, además para el diseño se aplican conocimientos y fundamentos de ingeniería
de telecomunicaciones.
El proyecto se considera técnicamente factible, ya que los elementos necesarios
para llevar acabo su desarrollo (equipos empleados en el radio enlace tales como
antenas, radios, cable coaxial, conectores, sistemas de aterramiento, programas para
el cálculo de radio enlaces de microondas, entre otros) pueden adquirirse dentro del
mercado nacional. En tal sentido, el mantenimiento del sistema se podrá hacer de una
manera rápida y efectiva, por cualquier persona que posea los conocimientos en el
área.
También se considera factible técnicamente, debido a que el lugar de ubicación
del radio enlace a instalar, están ubicados estratégicamente en zonas de fácil acceso, y
cuentan con seguridad para los equipos.
Factibilidad Económica
La elaboración de este proyecto se considera económicamente factible, ya que
los componentes necesarios para el diseño del proyecto (equipos de comunicaciones
tales como antenas, radios, cable coaxial, conectores, sistemas de aterramientos, entre
otros) son accesibles y la empresa Cooperativa Educatel tiene la disponibilidad para
83
proporcionar los equipos necesarios para la implementación del radio enlace.
Además, se cuenta con los recursos técnicos y humanos requeridos para el desarrollo
de esta propuesta por lo que se puede afirmar que el proyecto es factible desde el
punto de vista económico.
Para el análisis de costo de producción se toma en cuenta la cantidad de horas
invertidas en el diseño del proyecto, en el desarrollo a nivel de cálculos y utilización
del programa Radio Mobile.
Fase III: Diseño
Esta fase es de gran importancia y requiere de tiempo para el diseño de cada
una de las etapas que conforman el sistema, para así obtener el diseño esquemático
factible. Los pasos a seguir para desarrollar el diseño son:
1. Determinación del lugar de los puntos del Radio Enlace de Microondas.
En esta parte se hará un estudio de factibilidad operativa, y económica
para la elección de los dos puntos de comunicación del radio enlace,
tomando en cuenta la seguridad del lugar y la accesibilidad al mismo. Los
puntos posibles de ubicación del radio enlace son: la sede principal de la
empresa Cooperativa Bolivariana Educatel, y algún otro lugar de
ubicación cercano a dicho punto.
Esta evaluación se basa en un estudio topográfico para levantar
84
información específica de la zona (elevaciones, vegetación, entre otros),
con esto puede identificarse una amplia gama de información sobre la
superficie del terreno y seleccionar el punto estratégicos para la
instalación de los equipos.
2. Cálculo del Radio Enlace de Microondas. Una vez ubicado el lugar se
procederá al inicio de los cálculos para el diseño del radio enlace, tales
como el estudio del perfil topográfico, pérdidas del enlace, y todos los
factores que influyen en el diseño de un radio enlace de microondas.
Estos factores a calcular son los siguientes:
a) Cálculo de la longitud de cada trayecto.
b) Pérdidas por el espacio libre.
c) Mapas de perfiles topográficos.
d) Cálculo de la altura de antenas.
e) Cálculo del margen de desvanecimiento.
f) Cálculo del punto de reflexión.
g) Cálculo del despeje.
h) Cálculo de la zona de Fresnel.
85
i) Cálculo de la potencia recibida en el espacio libre.
j) Cálculo de atenuación.
k) Cálculo de la relación señal-ruido.
l) Cálculo de la Rugosidad.
m) Cálculo del PIRE (Potencia Isotrópica Radiada Efectiva).
Los cálculos se realizaran a través de software y método tradicional con
el fin de comparar los resultados obtenidos.
3. Ingeniería de Detalles: Es el diseño detallado de cada estación, de manera
de que se pueda construir los elementos constitutivos en forma lógica
cumpliendo los requerimientos técnicos de la instalación.
La ingeniería de detalle, se debe realizar conforme a recomendaciones
normas adecuadas, así como también y criterios de seguridad. La
metodología a aplicar en este punto consiste en un trabajo de campo
donde se tomarán muestras necesarias para el diseño e implementación de
la estación.
4. Diseño y elaboración de las diferentes prácticas para ser usadas en el
entrenamiento y capacitación de los estudiantes, donde se estudien
diferentes parámetros presentados en los radio enlaces de microondas
86
reales. El diseño de dichas prácticas depende de las condiciones del radio
enlace a diseñar, de los equipos a utilizar para la implementación, del
perfil topográfico y sus condiciones, es por ello que debe hacerse un
estudio a profundidad del diseño de cada una de las prácticas a realizar
para cubrir las necesidades que se presentan.
Las prácticas a realizar para el entrenamiento de estudiantes de
telecomunicaciones son:
a) Diseño y cálculo de un radio enlace de microondas PDH. En esta
práctica se pretende instruir al alumno sobre el cálculo de un radio
enlace, así como la lectura de los perfiles topográficos, a través de
la forma tradicional, y también usando el software antes nombrado.
Para la lectura de los perfiles topográficos y ubicación de los puntos
del radio enlace (latitud y longitud) se utilizará un GPS, así como
también el respectivo software, y mapas.
b) Estudio de interferencias en un radio enlace de microondas. En esta
práctica se estudiara el método para realizar un estudio de
interferencia o también conocido como espectrometría, así como
también el uso y manejo de los equipos necesarios para esto, tales
como antenas de bocina, analizador de espectro, entre otros.
c) Alineación de antenas de microondas. En esta práctica se estudiaran
87
y se implementara uno de los métodos más usados para la
alineación de antenas, permitiendo el entrenamiento y
adiestramiento del uso y manejo de antenas de microondas, así
como también el uso de multi-tester para dicho procedimiento.
d) Configuración básica del sistema AS3030. En esta práctica se
pretende entrenar sobre el manejo del software utilizado para
realizar las configuraciones del radio, así como también el
mantenimiento del mismo.
e) Pruebas de conectividad IP. El objetivo de esta práctica es
corroborar la conectividad IP entre los sistemas de radio AS3030
mediante el uso de ping.
f) Configuración de tráfico TDM (E1). Mediante esta práctica se
estudiara el método de configuración de la interfaz E1 estructurado,
así como también las pruebas de tráfico TDM, es decir observar el
desempeño del sistema AS3030 cursando tráfico E1.
g) Pruebas de alarmas en el sistema AS3030. El objetivo de esta
práctica es entender los procesos básicos de monitoreo del sistema,
así como también realizar simulaciones de problemas para obtener
buenos y sólidos conocimientos en el momento de una falla en un
sistema de microondas.
88
h) Sistemas de puesta a tierra en un radio enlace de microondas. Se
pretende enseñar sobre como debe ser un sistema de aterramiento
en un radio enlace de microondas.
i) Medición de potencia. El objetivo de esta práctica es realizar la
medición de los niveles de potencia de transmisión y recepción y
confrontar dichas mediciones con los cálculos teóricos.
j) Pruebas de capacidad máxima de tráfico IP (THROUGHPUT). El
objetivo de esta prueba es comprobar la capacidad máxima de
transmisión de tráfico IP del sistema AS3030
k) Prueba de transmisión de tráfico IP. El objetivo de dicha práctica es
verificar que se pueden transferir archivos a través del sistema de
radio AS3030 mediante el uso del protocolo FTP.
89
CAPÍTULO IV
ANÁLISIS DE RESULTADOS
Diagnóstico de la Necesidad de Diseñar un Radio Enlace de Microondas
para Entrenar a Estudiantes de Telecomunicaciones
Al observar los resultados de la encuesta aplicada a algunos alumnos del 8vo, 9no
y 10mo semestre de la carrera de Ingeniería de Telecomunicaciones, donde la muestra
fue de 70 alumnos, se puede apreciar la necesidad urgente de contar con un Radio
Enlace de Microondas que permita el entrenamiento de estudiantes de
telecomunicaciones, a través de equipos reales y de última tecnología, permitiendo a
los estudiantes ser más competitivos y experimentados en el mercado laboral.
La encuesta realizada esta estructurada de la siguiente manera: una primera
parte que contiene los datos generales del estudiante (nombre, cédula, semestre,
correo y teléfono). Y una segunda parte conformada por ocho (8) ítems, los cuales se
especifican a continuación: 2.1 ¿Sabes que es un Radio Enlace de Microondas?, 2.2
¿Conoces los equipos empleados para instalar, operar y entregar un Radio Enlace de
Microondas?, 2.3 ¿Tienes idea de que es una Ingeniería de Detalles?, 2.4 ¿Sabes que
es una Espectrometría, y como se realiza?, 2.5 ¿Tienes idea de los problemas o fallas
que se presentan en un Radio Enlace de Microondas?, 2.6 ¿Sabes cual es el
procedimiento para alinear antenas de microondas en un Radio Enlace?, 2.7 ¿Te
gustaría aprender sobre Radio Enlaces de Microondas, como por ejemplo: Diseño de
90
radio enlaces, configuración de radios, alineación de antenas, estudios de
espectrometrías?, 2.8 ¿Te gustaría recibir entrenamiento y capacitación sobre Radio
Enlaces de Microondas, empleando equipos reales de comunicaciones de última
tecnología en el mercado?. La valoración de cada uno de los ítems nombrados
anteriormente son: si, no y poco.
El instrumento aplicado en la encuesta se muestra en el Anexo E, donde se
puede observar que los ítems hacen referencia al nivel de valoración por parte de los
alumnos sobre las estrategias de enseñanza-práctica en el área y el entrenamiento con
equipos reales de telecomunicaciones.
Al observar las variables que reflejan el conocimiento de los estudiantes
referente al tema de las telecomunicaciones se puede observar que existen fallas en
algunos temas que deberían tener la suficiente importancia, debido al desarrollo y uso
que tienen en el área.
En la figura 21 se muestran los resultados de la encuesta realizada, mostrando
en el eje horizontal el número del ítem en la encuesta y por el eje vertical el
porcentaje de los resultados obtenidos para cada ítem (0 % – 100 %).
91
Figura 21Resultados de la Encuesta (Porcentaje – Número de Ítem)
Según los resultados arrojados por la gráfica mostrada en la figura 21, en los
ítems 2,1 al 2,6 se observa que los alumnos presentan fallas y desconocimientos
acerca de radio enlaces de microondas, equipos empleados para instalar, operar y
problemas que se generan en el mismo, así como también en espectrometría,
ingeniería de detalles y alineación de antenas de microondas. En los ítems 2,7 y 2,8 se
analiza que el 100% de los estudiantes presentan un total interés en aprender sobre el
diseño de radio enlaces de microondas y recibir entrenamiento con equipos reales de
telecomunicaciones.
92
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6 2,7 2,8
SI
NO
POCO
Estudio de Factibilidad
Después de definir la problemática presente y establecer las causas y
necesidades que ameritan un Sistema de Microondas para el entrenamiento de
estudiantes de telecomunicaciones, es pertinente realizar un estudio de factibilidad
para determinar la infraestructura tecnológica y la capacidad técnica que implica la
implantación del sistema en cuestión, así como los costos, beneficios y el grado de
aceptación que la propuesta genera en la Empresa Cooperativa Bolivariana Educatel.
Este análisis permitió determinar las posibilidades de diseñar el sistema propuesto y
su puesta en marcha, los aspectos tomados en cuenta para este estudio fueron
clasificados en tres áreas, las cuales se describen a continuación:
Factibilidad Técnica
La factibilidad técnica consistió en realizar una evaluación de la tecnología
existente en la empresa, éste estudio estuvo destinado a recolectar información sobre
los componentes técnicos que posee la empresa y la posibilidad de hacer uso de los
mismos en el desarrollo e implementación del sistema propuesto y los requerimientos
tecnológicos que deben ser adquiridos para el desarrollo y puesta en marcha del
sistema.
De acuerdo a la tecnología necesaria para la implantación del Radio Enlace de
Microondas de la Cooperativa Bolivariana Educatel se evaluó bajo el enfoque del
Hardware, específicamente si cumple con los requerimientos mínimos establecidos en
93
el desarrollo del enlace de microondas propuesto. Es importante destacar que la
empresa requerirá realizar una inversión para la adquisición de los equipos que
satisfagan dichos requerimientos, agregando que estos equipos se encuentran en el
mercado actualmente a unos precios aceptables. En el cuadro 3 se muestra la
descripción técnica de los equipos necesarios para la implementación del sistema, la
cual es un Sistema de Microondas de baja capacidad (hasta 8 E1) de la marca
AIRSPAN, como se explica en el Capitulo II.
Cuadro 3Datos Técnicos del Enlace AS3030
Datos Técnicos Enlace AS3030 (AIRSPAN)
Rango de Frecuencia 5,4 Ghz – 5,8 Ghz
Modulación (QPSK, BPSK, QAM16, QAM64)
Capacidad Hasta 8E1 y trafico IP (48 Mbps)
Potencia de salida de RF -20 dB a 20 dB
Sensibilidad de recepción - 86 dB
Rango de frecuencia dinámico > 50 dB
Bit Rate Error (BER) 10 -6
Rango de temperatura -40 a +60 º C
Fuente: Smahin (2008)
Como resultado de este estudio técnico se determinó que al adquirir los equipos
mencionados, la empresa contará con la infraestructura tecnológica (Hardware)
necesaria para el desarrollo y puesta en funcionamiento del diseño propuesto.
94
Factibilidad Operativa
La factibilidad operativa permite predecir, si se pondrá en marcha el sistema
propuesto, aprovechando los beneficios que ofrece, a todos los usuarios involucrados
con el mismo, ya sean los que interactúan en forma directa con este, como también
aquellos que reciben entrenamiento a través del sistema. Es importante destacar que
se comprobó que los ingenieros y técnicos de la Empresa Cooperativa Bolivariana
Educatel cuentan con la suficiente experiencia y conocimiento en todas las áreas que
abarca el entrenamiento a dictar por dicha empresa. Esta comprobación se realizo a
través de reuniones informales con los mismos, en donde se discutieron los temas
tratados en el diseño.
Factibilidad Económica
A continuación se presenta un estudio que dio como resultado la factibilidad
económica del desarrollo del diseño del radio enlace de microondas. Se determinaron
los recursos para desarrollar, implementar y mantener en operación el sistema,
haciendo una evaluación donde se puso en manifiesto el equilibrio existente entre los
costos del enlace y los beneficios que se derivaron de éste, lo cual permitió observar
de una manera más precisa las bondades del sistema.
Análisis Costos-Beneficios
Este análisis permitió hacer una comparación entre la relación costos del
95
sistema y los beneficios que éste causaría, conociendo de antemano las ventajas que
ofrece la nueva tecnología.
A continuación se presenta un resumen de los costos del radio enlace y una lista
de los costos que conlleva implantar el mismo y los costos de operación. Luego a
través de un análisis se determinaron los beneficios para el diseño del enlace.
Cuadro 4Costo de los Equipos (Sistema AS3030)
Gastos GeneralesCosto
AproximadoCantidad Total BsF
Sistema de Radio Enlace de
Microondas AS3030, para enlace
punto a punto en la banda de radio de 5
GHz, incluye antenas y cable coaxial.
85.000 1 85.000
Fuente: Smahin (2008)
Cuadro 5Costos para la Instalación del Sistema AS3030
Descripción del Trabajo Costo Aproximado Total BsF
Instalación y puesta en marcha de un enlace
Punto a Punto PDH AS3030.3.000 3.000
Fuente: Smahin (2008)
96
Cuadro 6Costo de Suministro e Instalación de Torre
Descripción del Trabajo Cantidad Costo Aproximado Total BsF
Suministro e instalación de torre
venteada T30 de
telecomunicaciones de 20mt. de
altura.
1 10.000 10.000
Fuente: Smahin (2008)
Cuadro 7Costo de Suministro e Instalación de un Sistema de Puesta a Tierra
Descripción del Trabajo Cantidad Costo Aproximado Total BsF
Suministro e instalación de un
sistema de puesta a tierra para
un sistema de Radio Enlace de
Microondas AS3030.
1 12.000 12.000
Fuente: Smahin (2008)
Según lo explicado anteriormente el costo total del enlace de Microondas es de
110.000,00 BsF.
Beneficios de la Cooperativa Bolivariana Educatel
La implementación de este sistema proporciona muchos beneficios para la
empresa, entre ellos que se convertiría en la empresa pionera en implementar un
sistema como tal, con el fin de entrenar a alumnos y profesionales del área,
beneficiando enormemente a la misma, debido a que va a generar mucho interés y
será mayormente reconocida en la comunidad estudiantil y empresarial. El diseño del
97
radio enlace de microondas para entrenar estudiantes presentara también beneficios
monetarios, debido a que es una idea innovadora y necesaria para una mejor
formación de profesionales en el área.
Relación Costo Beneficio
La Cooperativa Bolivariana Educatel, estableció un costo para el entrenamiento
de estudiantes de telecomunicaciones de aproximadamente 1000 BsF, este
entrenamiento se realiza en un lapso de tiempo de un mes, y la empresa tiene una
capacidad para entrenar 10 estudiantes mensualmente. Por lo tanto, se estima que
para un lapso de un año aproximadamente la inversión inicial ya se habrá recuperado,
y a partir de este tiempo las ganancias serán netas, teniendo en cuenta los gastos de
mantenimiento, entre otros.
Determinación del Lugar de los Puntos del Radio Enlace de Microondas
En primer lugar, el diagnóstico de los puntos del radio enlace se realizó por
medio de un recorrido a los dos puntos de ubicación del enlace, los cuales son:
a) Centro de Entrenamiento: Ubicado en la Ciudad de Barquisimeto, Pueblo
Nuevo, Carrera 3ª entre calles 1y 2, Local # 1 -31.
b) Manzano: Ubicado en la Ciudad de Barquisimeto, Sector Bello Monte,
Kilómetro 11y 12, Calle Las Antenas.
98
En dicha inspección se constató todos los aspectos pertinentes y necesarios para
la instalación de un radio enlace de microondas. Específicamente, se realizó una
Ingeniería de detalles, donde se hace una descripción del sistema a instalar, perfil del
terreno, cálculos del enlace, descripción de cada estación, datos de los equipos
instalados en cada estación, información del sistema de energía, información del
sistema de puesta a tierra, registros fotográficos, entre otros (Ver Anexo A).
El diseño del levantamiento de información del perfil topográfico, permite
determinar los puntos de ubicación que contempla el proyecto. La ubicación de éstos
puntos geográficos, se realizó con un sistema de posicionamiento global (GPS), para
posteriormente ubicarlos en mapas digitales y así determinar el vano establecido en el
diseño.
Los puntos fueron tomados en la ubicación exacta donde se establecerán los
equipos de transmisión, la lectura expresada por el sistema de posicionamiento global
(GPS), es denotada en latitud norte, longitud oeste (grados, minutos y segundos) y
altitud sobre el nivel del mar. A continuación se presentará un cuadro con las
coordenadas geográficas correspondientes a los puntos que se emplearan en el diseño.
Cuadro 8Coordenadas Geográficas de los Puntos de Ubicación de la Red
Ubicación Latitud Longitud Altitud (mt)Centro de
Entrenamiento10º03'14,3" N 69º21'50,0" W 612
Manzano 10º00'42,2" N 69º20'11,4" W 860Fuente: Smahin (2008)
La ubicación de los puntos en mapas digitales, se realizó con la ayuda del
99
software usado para el diseño de radio enlaces de microondas conocido como Radio
Mobile y a través de otro software (Google Earth) usado para mostrar imágenes desde
satélites de cualquier punto sobre la tierra. La ubicación de los puntos en el mapa
digital georeferenciado en la zona involucrada en el diseño se muestra en la figura 22:
Figura 22Ubicación de los Puntos en el Mapa Digital usando Google Earth.
Con la ubicación de los puntos en el mapa de la zona a estudiar, se define el
vano involucrado en el proyecto. El diseño estará conformado por un solo vano, al
cual se le estudiará el perfil topográfico, con éste a su vez se podrá determinar
100
aspectos muy importantes como: distancia entre ambos puntos del enlace (El Centro
de Entrenamiento y El Manzano), altitud y rugosidad del terreno. El vano definido a
través del Software Radio Mobile se presenta en la figura 23.
Figura 23Representación del Vano: Centro de Entrenamiento – Manzano
Hay que destacar que para la ubicación de las estaciones, se realizó un
levantamiento de información extenso debido a que esta zona debía poseer una serie
de requisitos importantes como: Línea de vista libre de obstáculos, vialidad, servicio
de energía eléctrica y agua.
La zona en donde se ubicaron los puntos, es una zona donde existen torres de
101
antenas y la empresa Cooperativa Bolivariana Educatel se encargó de tramitar la
solicitud de permiso para la instalación de los equipos de comunicaciones.
La herramienta para el diseño de radio enlaces Radio Mobile, genera perfiles de
nivel georeferenciados, el cual aporta características importantes como distancia del
vano, altitud sobre el nivel del mar, consideraciones de zonas de Fresnel y altura
tentativa que deben poseer los mástiles para la colocación de las antenas. Todo ésto
luego de una previa configuración explicada paso a paso en el Capítulo II titulado
“Pasos para la Creación de una Red”.
El Software Radio Mobile, necesita de los siguientes parámetros para realizar
los cálculos del enlace:
a) Frecuencia de operación: Se va a trabajar en la banda de frecuencia de
SHF (Super Hihg Frequency: Súper Alta Frecuencia), específicamente en
la frecuencia de 5,8 GHz puesto que ésta no necesita de permisos de
CONATEL para operar en este rango de frecuencia, así como también por
la razón de que es una de las dos bandas de operación del sistema
AS3030.
b) Polarización: En este caso la polarización a usar será la vertical.
c) Ganancia de las antenas: La ganancia usada, en este caso es la que indica
los equipos del sistema AS3030 (ver anexo D) para una antena de 0.6 mt
102
de diámetro, la cual tiene un valor de 28 dBi.
d) Pérdidas por Filtros, Circuladores y Distribuidores: La hoja de datos de
los equipos AS3030 no cuenta con los valores de pérdidas que generan
los filtros, circuladores y distribuidores, pero según la guía de Diseño de
Radio Enlaces del profesor Dimas Mavares, éstas se pueden estimar en
2.4 dB.
e) Potencia de Transmisión: La potencia de transmisión a usar es 20 dBm, la
cual es la indicada por los manuales del sistema AS3030 (ver anexo D).
f) Sensibilidad del Receptor: La sensibilidad del receptor es indicada por el
fabricante de los equipos (AIRSPAN) en su hoja de especificaciones
generales (ver anexo B), la cual indica que éste sistema tiene una
sensibilidad de -86 dBm.
g) Topología del Sistema: La topología del sistema se seleccionó para la red
de datos, en configuración (Master-Slave: Maestro- Esclavo). Se eligió
esta topología debido a que es la más adecuada por lo planteado en el
diseño, aunque es importante indicar que este parámetro no influye en los
cálculos realizados por el software.
Nota: En el anexo E se muestran ventanas del software Radio Mobile, las cuales
nos permite conocer como introducir los parámetros de diseño del radio enlace, para
103
el cálculo de éste.
Al introducir todos estos datos en el software Radio Mobile, arrojó los
resultados que se detallan más adelante. En las figuras 23, 24 y 25 se muestran
pantallas del software donde se aprecian varias características del enlace, algunas de
éstas son: el perfil del terreno del enlace; en ésta se aprecia que existe línea de vista
(línea continua verde) entre el Centro de Entrenamiento y el Manzano, también se
observa el sesenta por ciento (60%) de la zona de Fresnel (elipse alrededor de la línea
verde), la cual nos indica que esta libre de obstáculos.
Figura 24Vano Centro de Entrenamiento - Manzano Generado por Radio Mobile
El software Radio Mobile tiene la característica de invertir el orden de los
104
puntos del enlace, esto se hace con la finalidad de visualizar algunos parámetros tales
como: Elevación sobre el nivel del mar de cada punto, Azimut de cada punto, entre
otros. En la figura 25 se muestra el mismo vano generado por el software Radio
Mobile, pero con los puntos del enlace invertidos (haciendo clic en la ventana Swap).
Figura 25Vano Manzano - Centro de Entrenamiento Generado por Radio Mobile
Como se muestra en las figuras 24 y 25, el enlace posee las siguientes
características:
a) Distancia entre el Centro de Entrenamiento y el Manzano = 5,58 Km.
b) Altura sobre el nivel del mar en el Manzano = 860 mt.
105
c) Altura sobre el nivel del mar en el Centro de Entrenamiento = 612 mt.
d) Pérdidas por el Espacio Libre = 122.7 dB
e) Pérdidas en la Línea = 1 dB.
f) Potencia de Recepción = - 48,7 dBm
g) Radiated Power (Potencia Radiada) = 50,12 W
h) Altura de la Antena (Manzano) = 20 mt.
i) Altura de la Antena (Centro de Entrenamiento) = 12 mt.
j) E Field (Campo Eléctrico) = 76,7 dBµV/m
k) Ganancia de las Antenas = 28 dBi.
l) Potencia de Transmisión = 20 dBm.
m) Frecuencia Máxima = 5825 Mhz.
n) Frecuencia Mínima = 5725 Mhz.
o) Sensibilidad de Recepción = -86 dBm.
p) Azimut (Manzano) = 147,3º
q) Azimut (Centro de Entrenamiento) = 327,3º
106
El software Radio Mobile también permite mostrar un resumen de otros datos
que no se muestran en las pantallas mostradas anteriormente. En la figura 26
observamos otros datos suministrados por el software Radio Mobile, las cuales son:
Azimut Norte Verdadero, Azimut Norte Magnético, Angulo de Elevación, Variación
de elevación del terreno, Pérdidas por obstrucción, Ganancia del Sistema, entre otros.
Figura 26Pantalla de Detalles del Enlace Generado por el Software
a) Azimut Norte Verdadero (Manzano) = 147,3º
b) Azimut Norte Magnético (Manzano) = 157,1º
c) Angulo de Elevación (Manzano) = 2,60 º
107
d) Variación de Elevación del Terreno =307,0 mt
e) Pérdidas por Obstrucción = 0,2 dB
f) Pérdidas Total por Propagación =122,6 dB
g) Ganancia del Sistema =160 dB.
Realizando la inversión de los puntos del Radio Enlace a través de la ventana
“Swap”, del menú de la pantalla del software Radio Mobile, se muestran los mismos
datos, pero en el Punto; Centro de Entrenamiento, el cual posee las siguientes
características:
a) Azimut Norte Verdadero (Centro de Entrenamiento) = 327,3º
b) Azimut Norte Magnético (Centro de Entrenamiento) = 337,1º
c) Angulo de Elevación (Centro de Entrenamiento) = -2,65 º
d) Variación de Elevación del Terreno = 307,0 mt
e) Pérdidas por Obstrucción = 0,2 dB
f) Pérdidas Total por Propagación =122,6 dB
g) Ganancia del Sistema =160 dB.
Cálculos para el Diseño del Radio Enlace
108
Con los datos obtenidos de la lectura de los perfiles topográficos de cada vano,
y las especificaciones que determina el software Radio Mobile para los equipos, se
procede a comparar estos datos calculados por el software con los datos calculados
usando las ecuaciones para cada punto, ya explicadas en el Capítulo II. El Centro de
Entrenamiento se abreviara con Punto 1 (P1) y El Manzano con Punto 2 (P2). A
continuación se procede a calcular algunos parámetros del Radio Enlace de
Microondas.
a) Cálculo de la Primera Zona de Fresnel.
Debido a que no existe ningún obstáculo que interfiera con la línea de
vista del vano, se tomó como referencia un punto cualquiera del mismo.
El punto para calcular la zona de Fresnel se ubicó a 1,50 Km. en sentido
Centro de Entrenamiento - Manzano. Primero es necesario identificar los
datos para luego aplicar la ecuación (Ec. 4) para el cálculo de Fresnel, los
cuales son:
d1= 1500 mt (Distancia en metros del P1 al Punto donde se desea calcular
la zona de Fresnel)
d2= 4080 mt (Distancia en metros del Punto donde se desea calcular la
zona de Fresnel al P2)
f = 5,8 Mhz (Frecuencia de operación del enlace)
109
D= 5,58 Km. (Distancia total en metros del enlace)
Df
ddmetrosr
××
×= 211 31,17)(
Sustituyendo los datos del enlace en la ecuación anterior, se obtiene el
radio de Fresnel:
mtr
r
52,755805800
4080150031,17
1
1
=×××=
Este valor nos indica que la primera zona de Fresnel tiene un radio de
7,52 mt, y por lo tanto se puede apreciar que esta bastante despejado el
rayo directo y mucho mas del 60 % de la zona de Fresnel, lo que nos
asegura la transmisión y recepción del enlace.
b) Pérdida de Atenuación por Propagación en el Espacio Libre.
Para realizar este cálculo es necesario conocer los datos a usar en la
ecuación (Ec. 17), los cuales son:
f = 5,8 Ghz (Frecuencia de operación del enlace)
d = 5,58 Km. (Distancia total del enlace)
)(log20)(log204,92)( KmdGHzfdBLp ++=
110
Sustituyendo los datos en la ecuación anterior, se obtiene las pérdidas de
atenuación por propagación en el espacio libre:
dBLp
Lp
6,122
)58,5log(20)8,5log(204,92
=++=
Las pérdidas de atenuación por propagación en el espacio libre son de
122,6 dB, este valor de perdidas esta entre los valores esperados por
atenuación del espacio libre, lo que nos indica que existen pérdidas
normales en el enlace
c) Pérdida de Atenuación por Cable Coaxial en el Transmisor.
Las pérdidas de atenuación por el cable coaxial es aproximadamente de
18 dB. El cable coaxial a usar en el diseño es de tipo RG-6 marca Times
Fiber, y las pérdidas que presenta este cable es de 10 dB/30 mt, la cual
fué tomado de las especificaciones generales del sistema AS3030 en el
anexo B.
d) Margen de Desvanecimiento.
Para el cálculo del margen de desvanecimiento es necesario tener
conocimiento de las características del terreno y del clima en la cual se va
diseñar el radio enlace de microondas. Dichas características del terreno
son: montañoso, por lo tanto se selecciona 0.25 como el factor de
111
rugosidad del terreno “A”. El clima en la zona donde se esta diseñando el
enlace presenta características de un clima normal, por lo tanto se elige
0.25 como valor del factor de análisis climático anual “B”. Para el diseño
del enlace, la Empresa Cooperativa Bolivariana Educatel ha requerido un
factor de confiabilidad del 99,99%. A continuación se especifican los
datos necesarios para este cálculo.
f = 5,8 Ghz (Frecuencia de operación del enlace)
d = 5,58 Km. (Distancia total del enlace)
R= 0,9999 es el objetivo de confiabilidad del enlace.
A= 0,25 (factor de rugosidad de la trayectoria)
B= 0,25 (factor para convertir la probabilidad del peor de los meses en
probabilidad anual)
70)1log(10)(6log(10)(log30 −−−+= RGHzABfkmdM
Sustituyendo los datos proporcionados en la ecuación anterior, se obtiene
un margen de desvanecimiento de:
dBM
M
22,4
70)9999,01log(10)8,525,025,06log(10)58,5log(30
=−−−×××+=
e) Cálculo de Potencia Recibida (Ecuación de Balance de Energía).
112
Este cálculo se realiza usando la ecuación (Ec. 15), en la cual es necesario
conocer los siguientes datos, para luego hacer la sustitución de los
mismos en la ecuación.
Gt = 28 dBi (ganancia de la antena transmisora)
Gr = 28 dBi (ganancia de la antena receptora)
Lp = 122, 6 dB (pérdidas de trayectoria de espacio libre)
Lf = 2,4 dB (pérdidas del alimentador de cable coaxial entre la red de
distribución y su antena respectiva.
Lb = 1 dB (pérdidas totales de acoplamiento en los circuladores, filtros y
red de distribución)
Pt = 20 dB (potencia salida del transmisor)
bFPRTTr LLLGGPdBP −−−++=)(
Sustituyendo los datos en la ecuación anterior, se obtiene el valor de la
potencia que se esta recibiendo en el receptor:
dBdBPr 5014,26,122282820)( −=−−−++=
La potencia de recepción calculada nos indica que el enlace de
113
microondas esta recibiendo la señal desde el transmisor, ya que la
sensibilidad de recepción de este sistema es de -86 dB.
f) Altura de las Antenas.
Para distancias mayores de 10 Km. se debe tomar en cuenta el radio de
curvatura de la tierra para garantizar que haya línea de vista entre las
antenas del transmisor y receptor, pero como es evidente no es necesario
para este enlace debido a que sólo tiene una distancia de 5,58 Km. La
altura del mástil de la antena en la estación El Centro de Entrenamiento es
de 12 mt y en El Manzano es de 20 mt.
g) Cálculo del Despeje.
Primero hay que calcular la longitud de onda, la cual viene dado por la
ecuación:
f
cmt =)(λ
Donde las variables de la ecuación son:
f = 5,8 x 10
9
Hz (frecuencia de operación del enlace)
114
c = 3 x 10
8
m/sg (velocidad de la luz)
Sustituyendo los datos en la ecuación anterior:
mtx
x 05.0
108,5
1039
8
==λ
Ahora tomamos una altura en una distancia a lo largo del vano entre El
Centro de Entrenamiento y El Manzano. El punto fue tomado a una altura
de 672 mt a una distancia de 1,20 Km. Para realizar la sustitución de la
ecuación (Ec. 8), es necesario conocer los datos que se muestran a
continuación:
d1 = 1, 20 Km. (distancia entre P1 y el punto donde se desea calcular el
despeje)
d2 = 4, 38 Km. (distancia entre el punto donde se desea calcular el
despeje y P2)
d = 5, 58 Km (distancia total del enlace)
λ = 0,05 mt (longitud de onda)
3919)( 2121 dd
d
ddmetrosc +=
λ
115
Sustituyendo:
mtmtc 25,439
)38,4)(20,1(
)58,5(
)38,4)(20,1)(05,0(19)( =+=
Por lo tanto, se tiene una distancia entre el rayo directo y el perfil mayor
que el despeje en todo punto, o sea, tenemos libre el 60% de la primera
zona de Fresnel, como se puede observar en la figuras 24 y 25.
h) Cálculo del PIRE (Potencia Isotrópica Radiada Efectiva).
Para calcular el PIRE, es necesario conocer los siguientes datos:
Pt = 20 dB (potencia del transmisor)
Gt = 28 dB (Ganancia del transmisor)
TT GPdBmPIRE +=)(
Sustituyendo los datos en la Ec. 18, se obtiene el valor de PIRE en dB:
dBdBmPIRE 482820)( =+=
i) Cálculo de la Relación Señal a Ruido (S / N).
Para el cálculo de la relación señal a ruido en el enlace, es necesario
conocer la potencia de recepción, la cual se calculo anteriormente y es –
116
50 dB.
dBNS
dBmdBNS
43,5543.10550/
43.105)Pr()(/
=+−=+=
La calidad del radio enlace está dada por la relación señal a ruido en
presencia de desvanecimiento y tomando en cuenta el ruido que se genera
en los equipos para todo el radio enlace, por lo tanto según la relación
señal a ruido presente en el enlace se concluye que éste presenta buena
calidad en la transmisión y recepción.
j) Cálculo de la Potencia de Ruido Psofométrico.
Para el cálculo del ruido psofométrico es necesario conocer el valor de la
relación señal a ruido del enlace, la cual se calculo en el punto anterior.
10
/90
10)(NS
pWPn−
=
Sustituyendo el valor de la señal a ruido en la ecuación anterior:
pWpWPn 17,286410)( 10
43,5590
==−
Podemos ver que el ruido psofométrico, en presencia de desvanecimiento,
tiene una magnitud dentro de los rangos normales debido a las
características que presenta el enlace.
117
k) Cálculo de Rugosidad.
Para calcular la rugosidad del terreno solo es necesario conocer las alturas
del perfil del terreno, tomando cada cierta distancia al azar.
mtx
xn
xn
i i
677966,612
1
1 1
1
=−
= ∑−
=
( )mtRi
xxn
Rn
i ii
6233996,2841
1 21
1
=
−−
= ∑−
=
Donde:
Xi: la altura del punto i.
X: valor promedio de todos los puntos del vano excluyendo los extremos.
Podemos observar que el vano tiene baja rugosidad y por ende presentará
condiciones de propagación favorables.
l) Cálculo del Punto de Reflexión.
En este caso en particular, el perfil del terreno sobre el que se va a
transmitir no posee punto de reflexión, ya que la simetría del perfil no
permite que el rayo reflejado llegue al transmisor. En la figura 25 se
118
observa el perfil del terreno y se comprueba lo dicho anteriormente.
Podemos concluir realizando una comparación de los cálculos realizados a
través de las fórmulas explicadas en el capítulo II, con los resultados arrojados por el
por el software Radio Mobile.
Cuadro 9Comparación de Cálculos del Radio Enlace de Microondas
Enlace: Centro de Entrenamiento – El Manzano
Parámetros Parámetros Calculados por el software Radio
Mobile
Parámetros Calculados usando formulas.
Pérdida de atenuación por propagación en el espacio libre
122,6 dB 122,6 dB
Calculo de potencia recibida
-48,7 dB -50 dB
Cálculo del PIRE (Potencia Isotrópica Radiada Efectiva)
50,12 w = 47 dB 48 dB
Fuente: Smahin (2008)
En el cuadro 9 se muestran los resultados de la comparación de los cálculos en
el diseño del enlace. Los parámetros comparados son: pérdida de atenuación por
propagación en el espacio libre, cálculo de potencia recibida y cálculo del PIRE
(Potencia Isotrópica Radiada Efectiva), donde se concluye que estos valores se
asemejan mucho con los valores arrojados por el software, por lo que se verifica que
dicho software es realmente útil y confiable a la hora de realizar un diseño de un
radio enlace de microondas. Aunque es importante destacar que éste software,
119
presenta limitaciones debido a que no cuenta con la capacidad para mostrar o calcular
muchos de los parámetros importantes y necesarios para el diseño de un radio enlace
de microondas.
Diseño de Prácticas para el Entrenamiento de Estudiantes de
Telecomunicaciones
Como se ha explicado en el Capítulo III, este entrenamiento se realizará por
medio de once (11) prácticas, las cuales fueron diseñadas con el objetivo de preparar
y capacitar a los estudiantes de telecomunicaciones, de manera que estos adquieran
una mayor experiencia con equipos reales de comunicaciones. Los temas tratados en
cada de una de las prácticas se eligieron tomando en cuenta las fallas de
conocimientos prácticos observadas durante la aplicación de la encuesta.
El diseño de las mismas consta de una estructura que esta enfocada sobre
aplicaciones de campo real, y por lo tanto no están diseñadas de la misma forma
como se acostumbra a visualizar en las prácticas universitarias de laboratorios, ya que
el mismo se plantea como un entrenamiento de campo. Para recibir el entrenamiento
a dictar por la Empresa Cooperativa Bolivariana Educatel, es necesario poseer como
mínimo un grado de nivel académico de un octavo semestre de Ingeniería de
Telecomunicaciones o carreras afines.
120
Descripción de las Prácticas para el Entrenamiento de Estudiantes de
Telecomunicaciones
Las once prácticas estudian diferentes temas sobre radio enlaces de microondas,
las cuales están tituladas de la siguiente manera: Práctica N° 1 “Diseño y cálculo de
un radio enlace de microondas PDH”, Práctica N° 2 “Estudio de interferencias en un
radio enlace de microondas”, Práctica N° 3 “Alineación de antenas de microondas”,
Práctica N° 4 “Configuración básica del sistema AS3030”, Práctica N° 5 “Pruebas de
conectividad IP”, Práctica N° 6 “Configuración de tráfico TDM (E1)”, Práctica N° 7
“Pruebas de alarmas en el sistema AS3030”, Práctica N° 8 “Sistemas de puesta a
tierra en un radio enlace de microondas”, Práctica N° 9 “Medición de potencia”,
Práctica N° 10 “Pruebas de capacidad máxima de tráfico IP (THROUGHPUT)”,
Práctica N° 11 “Prueba de transmisión de tráfico IP”.
Las prácticas están estructuradas de la siguiente manera: primero el título de la
práctica, seguido por los objetivos de cada una, luego sigue el área de conocimiento
que debe poseer cada persona que realice la práctica para lograr el entendimiento de
la misma. Inmediatamente siguen los requerimientos necesarios para la realización de
la misma, y en el siguiente orden, la descripción que suministra el desarrollo de dicha
práctica, resultados esperados, resultados obtenidos y por último las observaciones de
cada práctica realizada. A continuación en las siguientes páginas se muestran las
121
diferentes prácticas para ser usadas en el entrenamiento y capacitación de los
estudiantes.
Práctica Nº 1. Diseño y Cálculo de un Radio Enlace de Microondas PDH
El objetivo de esta práctica es instruir, y entrenar al alumno sobre el cálculo de
un radio enlace, así como la lectura de los perfiles topográficos, a través de la forma
tradicional, y también usando el software antes nombrado. Para la lectura de los
perfiles topográficos y ubicación de los puntos del radio enlace (latitud y longitud) se
utilizará un GPS, así como también el respectivo software, y mapas.
Área de conocimiento: Conocimientos teóricos para el cálculo de radio enlace
de microondas, manejo del GPS, del software Radio Mobile y el software Google
Earth.
Requerimientos para la Prueba
A continuación se indican los componentes necesarios para la realización de la
prueba:
a) Computador
b) GPS (Sistema de Posicionamiento Global)
c) Software Radio Mobile
d) Software Google Earth
122
Descripción de la Prueba
Primero que nada es necesario tener conocimientos teóricos sobre radio enlaces
de microondas, así como también las definiciones de todos los parámetros calculados.
El diseño del radio enlace comienza primero que nada con la ubicación de las
coordenadas geográficas de los puntos del radio enlace. La cual implica la visita a
cada estación, y la toma de dichas coordenadas usando el GPS.
Localidad A: ___________________ Localidad B: ___________________
Latitud/Longitud LOCALIDAD A LOCALIDAD B
Latitud(xx°yy’zz’’) N
Longitud(xx°yy’zz’’) W
Luego que se tienen las coordenadas de los puntos, se procede a introducirlas en
ambos software (Radio Mobile y Google Earth) para observar el perfil topográfico,
así como también verificar si hay línea de vista directa entre los dos puntos a estudiar.
El procedimiento a seguir para obtener el diseño del enlace usando Radio Mobile es:
En primer lugar, se crea el mapa en el cuadro de diálogo Map Properties en el
menú Files, dentro es necesario indicar en Elevation data source el formato de datos
y la dirección de Internet o el subdirectorio donde localizar los mapas. Aquí también
se selecciona el tamaño y la resolución. El centro del mapa se puede indicar mediante
las coordenadas o seleccionando una ciudad.
123
Para situar los componentes de la red se utiliza el cuadro de diálogo Unit
Properties del menú File. Se puede indicar la posición de distintas maneras:
introduciendo la latitud y longitud manualmente (en la opción Enter LAT LON or
QRA) o mediante la posición del cursor (en la opción Place unit at cursor position).
Luego se configura los parámetros (frecuencia, potencia del transmisor,
ganancia de la antena, polarización, sensibilidad de recepción, pérdidas en cables y
conectores, topología de la red) en el cuadro de diálogo Network Properties del menú
File allí mismo se configura el o los sistemas que conforman la red.
Con la opción Show networks del menú View, se muestran los enlaces entre las
estaciones en rojo (si no hay transmisión) o en verde (si hay transmisión).
Para el análisis de la comunicación entre dos estaciones determinadas se usa la
opción Radio Link del menú Tools, allí se puede observar datos como las pérdidas del
camino, campo eléctrico, niveles de señal, umbrales de recepción, entre otros.
Luego de terminar de realizar el diseño con el Software, es necesario realizar
los cálculos usando las siguientes fórmulas:
a) Cálculo de la primera zona de Fresnel
Df
ddmtr
××
×= 211 31,17)(
124
Donde:
d1: Distancia en metros del P1 al Punto donde se desea calcular la zona
de Fresnel.
d2: Distancia en metros del Punto donde se desea calcular la zona de
Fresnel al P2.
f : Frecuencia de operación en Megahertz del enlace.
D: Distancia total en metros del enlace.
b) Pérdida de atenuación por propagación en el espacio libre
)(log20)(log204,92)( KmdGHzfdBLp ++=
Donde:
f : Frecuencia de operación en Gigahertz del enlace.
d: Distancia total en Kilometros del enlace.
c) Margen de desvanecimiento: La siguiente ecuación es la que se usa para
calcular el margen de desvanecimiento.
70)1log(10)(6log(10)(log30 −−−+= RGHzABfkmdM
125
Donde:
f : Frecuencia de operación del enlace.
d: Distancia total del enlace.
R: objetivo de confiabilidad del enlace.
A: factor de rugosidad de la trayectoria.
B: factor para convertir la probabilidad del peor de los meses en
probabilidad anual.
d) Cálculo de potencia recibida (ecuación de balance de energía)
bFPRTTr LLLGGPdBP −−−++=)(
Donde:
Gt: ganancia de la antena transmisora.
Gr: ganancia de la antena receptora.
Lp: pérdidas de trayectoria de espacio libre.
Lf: pérdidas del alimentador de cable coaxial entre la red de distribución y
126
su antena respectiva.
Lb: pérdidas totales de acoplamiento en los circuladores, filtros y red de
distribución.
Pt: potencia salida del transmisor.
e) Cálculo del despeje
Primero hay que calcular la longitud de onda, la cual viene dado por la
ecuación:
f
xmt
8103)( =λ
Ahora tomamos dos alturas a dos distancias diferentes a lo largo del vano.
3919)( 2121 dd
d
ddmtc +=
λ
Donde:
d1: distancia entre P1 y el punto donde se desea calcular el despeje.
d2: distancia el punto donde se desea calcular el despeje y P2.
d: distancia total del enlace.
127
λ: longitud de onda.
f) Cálculo del PIRE (Potencia Isotrópica Radiada Efectiva)
TT GPdBPIRE +=)(
Donde:
Pt: Potencia del transmisor.
Gt: Ganancia del transmisor.
g) Calculo de la relación señal a ruido
43.105)Pr()(/ += dBdBNS
Donde:
Pr: Potencia de recepción.
h) Cálculo de la potencia de ruido psofométrico
10
/90
10)(NS
pWPn−
=
Donde:
128
S/N: Relación señal a ruido.
i) Cálculo de Rugosidad
( )21
11
1 ∑ −
=−
−= n
i ii xxn
R
∑−
=−= 1
11
1 n
i ixn
x
Donde:
Xi: altura del punto i.
X: valor promedio de todos los puntos del vano excluyendo los extremos.
Es necesario llenar la siguiente tabla para hacer la comparación entre los
cálculos realizados y los mostrados por el Software Radio Mobile.
Enlace:
Parámetros Parámetros calculados por el software Radio
Mobile
Parámetros calculados usando
formulas.Pérdida por propagación en el espacio libre (dB)Calculo de potencia recibida (dB)
129
Cálculo del PIRE (Potencia Isotrópica Radiada Efectiva) (dB)
Nota: Es necesario realizar una conclusión en base a los resultados
obtenidos, así como también un resumen de los valores obtenidos a través
del Software.
Registre sus observaciones:
___________________________________________________________
___________________________________________________________
Práctica Nº 2. Estudio de Interferencias en un Radio Enlace de Microondas
El objetivo de esta práctica es estudiar y realizar una espectrometría o barrido
de frecuencia, la cual es un estudio donde se monitorea una serie de espacios del
espectro radioeléctrico y que tiene como objetivo principal determinar la existencia
de posibles interferencias en la banda de frecuencia y/o azimut de operación del
enlace a instalar, así como la presencia de otros sistemas operando en la misma banda
que impliquen la existencia de portadoras ajenas que puedan ocasionar problemas de
interferencia en un enlace. A continuación se indica la topología a utilizar:
130
Área de conocimiento: estudio de espectrometría y manejo de equipos tales
como: analizador de espectro, pre-amplificador LNA, antenas tipo horn.
131
Requerimientos para la Prueba
A continuación se indican los componentes necesarios para la realización de la
prueba, específicamente en el orden en que se enumeran, esto para hacer más fácil la
conexión de los equipos de medición:
1. Antena tipo Horn.
2. Cable coaxial flexible de baja pérdida.
3. Preamplificador LNA.
4. Cable RF.
5. Analizador de Espectro.
Descripción de la Prueba
A continuación se procede a realizar el cálculo de la ganancia del sistema de
medición. Las ganancias del pre-amplificador, antenas y accesorios son suministradas
por el equipo de medición, por lo tanto se debe completar las siguientes
especificaciones:
a: ganancia del preamplificador en las bandas de: ________ (dB)
b: ganancia de antena en las bandas de: ________ (dB)
c: atenuación de accesorios (misceláneos): __________ (dB)
132
Las variables a utilizar para el cálculo de la ganancia del sistema son:
d: ganancia del sistema.(dB)
ev: nivel isotrópico (polarización vertical).(dB)
eh: nivel isotrópico (polarización horizontal).(dB)
fv: nivel de señal obtenido en polarización vertical.(dB)
fh: nivel de señal obtenido en polarización horizontal.(dB)
Cálculo de la ganancia del sistema:
d = a + b – c = _____
Nivel de señal isotrópico:
ev = d + fv = ____
eh = d + fh = ____
El Barrido de frecuencia fue realizado en cada estación en las bandas:
BANDA SUB- BANDA RECOMENDACION
133
Para la lectura correspondiente al barrido en los 360º del punto de medición, se
rota la antena en sentido horario desde el norte magnético (0º en brújula), haciendo
pausa cada 10º para un mejor registro en el equipo. Al momento de aparecer alguna
señal, se toma nota de la dirección y polarización de la misma, de manera de definir
su posible proveniencia. Este procedimiento se realiza en polarización vertical y
horizontal.
DIRECCIONCOORDENADASCOTA (AMSL)AZIMUT GEOMETRICOAZIMUT MAGNETICODISTANCIA DEL ENLACETORRE ESTRUCTURAALTURA DE LA TORRE
DIRECCIONCOORDENADASCOTA (AMSL)AZIMUT GEOMETRICOAZIMUT MAGNETICODISTANCIA DEL ENLACETORRE ESTRUCTURAALTURA DE LA TORRE
Resultados Obtenidos
Banda de frecuencia a estudiar: _________
134
Estación: Fecha:
Lugar:
Recomendación ITU:
Tipo de Antena: Ganancia:
Tipo de Cable: Pérdidas:
Tipo de Amplificador: Ganancia
Tipo de Analizador de Espectro: Ancho de Banda:
Nivel de Piso de Ruido:
Comentarios:
Frecuencia a estudiar: (Ghz)
Es necesario especificar el sentido en que se va ha realizar la medición (estación
A- estación B o estación B- estación A): _______
Nivel de señal medido (dBm)
Nivel de señal Isotrópico
(dBm)N°
FrecuenciaFrec.
(MHz)Canal ITU
Azimut PolV
PolH
PolV
PolH
Comentario
135
Banda de frecuencia a estudiar: _________
Estación: Fecha:
Lugar:
Recomendación ITU:
Tipo de Antena: Ganancia:
Tipo de Cable: Pérdidas:
Tipo de Amplificador: Ganancia
Tipo de Analizador de Espectro: Ancho de Banda:
Nivel de Piso de Ruido:
Comentarios:
Frecuencia a estudiar: (Ghz)
Es necesario especificar el sentido en que se va ha realizar la medición (estación
A- estación B o estación B- estación A): _______
Nivel de señal medido (dBm)
Nivel de señal Isotrópico
(dBm)N°
FrecuenciaFrec.
(MHz)Canal ITU
Azimut PolV
PolH
PolV
PolH
Comentario
136
Es necesario ánalizar e interpretar a través de los resultados obtenidos, cuales
canales están siendo ocupados e identificar las posibles frecuencias a utilizar.
Nota: Se recomienda adjuntar las gráficas obtenidas en el barrido, así como
también su respectiva conclusión.
137
Práctica Nº 3. Alineación de Antenas de Microondas
El objetivo de esta práctica es estudiar e implementar uno de los métodos más
usados para la alineación de antenas, permitiendo el entrenamiento y adiestramiento
del uso y manejo de antenas de microondas, así como también el uso de multi-tester.
Área de conocimiento: conocimientos teóricos sobre radio enlaces, manejo de
antenas y multi-tester y conocimientos teóricos del sistema del enlace a alinear.
Requerimientos para la Prueba
A continuación se indican los componentes necesarios para la realización de la
prueba:
a) Enlace AS3030
b) Computador
c) Software de Navegación (Explorer)
d) Cables y Conectores.
e) Multi-tester.
f) Dos teléfonos móviles o dos Walkie-talkies.
g) Herramientas necesarias para aflojar y apretar los tornillos que sujetan a
la antena en el soporte.
138
h) Manual de Instalación de la antena, así como también el manual de
instalación de su respectivo montante.
Descripción de la Prueba
Antes de empezar a realizar la alineación de las antenas de microondas,
asegúrese de lo siguiente:
a) Las antenas en ambos extremos y ODUs estén correctamente fijados y
configurados para la misma polarización.
b) Las frecuencias y nivel de potencia se ha establecido correctamente.
c) Transmisión automática de control de potencia (ATPC) este desactivado.
d) Protección de conmutación está inhabilitado para proteger la diversidad y
enlaces.
La alineación implica el ajuste de la dirección de cada antena hasta que la señal
recibida alcance su nivel más alto en cada extremo del enlace de microondas.
Para obtener resultados más óptimos y precisos se requiere la constante
comunicación entre un técnico (ubicado en el equipo Indoor -IDU) y el alineador
(encargado de girar la antena en azimut y elevación), a través de un par de teléfonos
móviles o un par de Walkie-talkies.
El alineador debe tener acceso directo a la visualización de la señal recibida en
139
la ODU, obtenida a través del puerto de alineación ubicado en la antena. Por lo
general se obtiene un RSSI (Received Signal Strength Indication: Indicador de la
señal recibida), que permite la medición de tensión usando un multí-tester, este debe
colocarse en DC (voltaje directo) oscilando el valor entre 0 Voltios y 2,8 Voltios.
Es necesario configurar en las IDUs varios parámetros antes de iniciar el
proceso de alineación. La herramienta de alineación “General Alignment” del sistema
AS3030 en el lado Master, se debe cambiar de OFF a ON (Checkmark). Al igual que
en el lado Slave.
Según el manual del sistema de operación del sistema AS3030, es necesario
deshabilitar la opción DFS, así como también la opción ATPC, esto hace más fácil el
proceso de alineación. La potencia de Tx, es necesario cambiarla a 20 dBm. (Ver
Anexo C, figuras C-1 y C-6).
Para iniciar el proceso, se debe comenzar a aflojar los cuatro tornillos de
alineación vertical y horizontal de la respectiva antena (Previamente estudiado el
manual del sistema de alineación de la antena), luego se comienza a rotar hasta
conseguir un valor de voltaje requerido, o bien hasta obtener la potencia recibida
requerida. Luego que se tiene un valor aceptado de nivel de recepción comienza a
girarse la antena vertical, hasta obtener un mejor valor que el anterior, aunque es
importante destacar que por lo general los enlaces tienen una elevación de 0 º grados.
Cuando se obtienen estos valores aceptables se comienza a apretar los tornillos para
140
fijar la antena, para luego pasar a realizar el ajuste fino de azimut (ángulo horizontal)
y elevación (ángulo vertical) de la antena, finalmente fijar la antena.
Resultados Esperados
Se espera que sea posible la alineación de ambos lóbulos principales de cada
antena, para así obtener valores de Voltajes de aproximadamente 2,3 Voltios (en el
muti-tester) y valores de -42 dBm (visualizada en el software del sistema AS3030 a
través del PC). (Ver Anexo C, figura C-3).
Resultados Obtenidos
Localidad A: __________________ Localidad B: ___________________
Localidades Valor de Voltaje (V) Potencia Recibida (dBm)
Localidad A
Localidad B
Según los resultados esperados en esta práctica realice un análisis e
interpretación de los resultados obtenidos:
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
141
Práctica Nº 4. Configuración Básica del Sistema AS3030
El objetivo de esta práctica es entrenar a los estudiantes sobre el manejo del
software utilizado para realizar las configuraciones del sistema AS3030. A
continuación se indica la topología a utilizar:
Requerimientos para la Prueba
A continuación se indican los componentes necesarios para la realización de la
prueba:
a) Enlace AS3030
b) Computador
c) Software de Navegación (Explorer)
d) Cables de red y conectores RJ45 o DB-9
142
Descripción de la Prueba
Esta prueba consiste en el acceso y configuración del sistema AS3030, bien sea
por el puerto de consola (DB-9 o RS232) o usando el navegador WEB (HTTP).
Si se accede por el puerto de consola se deben configurar los siguientes
parámetros en la pantalla del Hyperterminal:
a) Bps: 9600
b) Bits de Datos: 8
c) Paridad: Ninguna
d) Stop Bits: 1
e) Flujo de Control: Hardware
Para acceder al sistema AS3030 a través del navegador WEB, primero se tiene
que ejecutar el reset en ambos terminales, para colocar el sistema con parámetros por
defecto. Se deben seguir los siguientes pasos:
a) Cambie la dirección IP del PC a 192.168.25.X (X puede ser cualquier
numero entre 1 y 254, excluyendo el 2, debido a que es la dirección IP
que trae configurada la IDU del sistema por defecto).
b) Cambie la dirección de la subred en la PC a 255.255.255.0
143
c) Conéctese al Terminal del puerto ethernet del sistema AS3030 a través
del cable de red.
d) Escriba http:/192.168.25.2 en su browser (Internet Explorer)
e) Al ejecutar el paso anterior se accede a la pantalla del Menú principal del
sistema (AS3030 Main Menú). (Ver Anexo C, figuras C-1 - C-4).
La configuración de un sistema AS3030 se realizará con la interconexión de dos
enlaces, introduciendo los siguientes parámetros a las IDUs de cada extremo. (Ver
Anexo C, figuras C-1, C-5 y C-6).
Parámetros Master SlaveApplication Key Ver Frontal del radio Ver Frontal del radio
Encriptation Key 0009020074D1 000902006EA4Master Mode ON OFF
Frecuency 5765 Mhz (Default) 5765 Mhz (Default)IP Address 192.168.25.2 192.168.25.3Gateway 192.168.25.3 192.168.25.2
UBR 36 Mb/s 36 Mb/sTx Power +10 dBm +10 dBm
DFS Chq Freq Chq FreqLink Distance Kmts KmtsLink Length Auto Auto
Adaptive Modulation Disabled DisabledATPC ON ON
Verifique las configuraciones del sistema usando la tabla anterior.
144
Registre las conclusiones interpretadas de la evaluación realizada al enlace:
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
Para realizar un cambio de frecuencia de operación del sistema AS3030, hay
que ingresar en el Main Menu del sistema, como se explico anteriormente, y desde el
usuario “Admin”, realiza el siguiente cambio (ver anexo C, figura C-6).
Parámetros Master Slave
Frecuency 5810 Auto Scan
Nota: Es necesario iniciar el cambio de frecuencia en el lado Slave y luego en el
lado Master.
Registre las conclusiones verificando las configuraciones realizadas en la
práctica:
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
145
Práctica Nº 5. Pruebas de Conectividad IP
El objetivo de esta práctica es corroborar la conectividad IP entre los sistemas
de radio AS3030 mediante el uso de ping. A continuación se indica la topología a
utilizar:
Requerimientos para la Prueba
A continuación se indican los componentes necesarios para la realización de la
prueba:
a) Enlace AS3030
b) Computador (2)
c) Software de Navegación (Explorer)
d) Cables de red y conectores RJ45 o DB-9.
146
Descripción de la Prueba
Esta prueba tiene como comprobar la funcionalidad de tráfico IP (Trasparent
Bridging) del sistema AS3030. Esta prueba consiste en la interconexión de dos PCs, a
través del enlace AS3030 configurado en modo Transparent Bridging, de manera que
permitan la comunicación entre las redes LAN de cada extremo (Simulados con dos
PCs). Debido al método de encapsulación, los computadores deberán tener una
dirección IP de la misma Subred de la IP asignada al puerto Ethernet de la IDU
AS3030 correspondiente. Los computadores tendrán una dirección CIP (Classical IP-
Lado WAN) pertenecientes a la misma Subred, permitiendo así la conexión entre las
sub-redes (diferentes) asignadas en cada extremo. Se debe realizar la prueba con un
envió de 1000 paquetes de 100 bytes de tamaño. Ver Anexo C, figura C-3.
Resultados Esperados
Se espera que sea posible la conexión entre los dos computadores conectados a
las IDUs AS3030 de cada extremo (Redes LAN). Dicha conexión podrá ser
comprobada con el envío de paquetes ICMP (Ping). El tiempo no debe exceder de
500 milisegundos y si ocurre significa que el enlace presenta fallas.
147
Resultados Obtenidos
Localidad A: ____________________ Localidad B: ___________________
Identificación IP de los Radios LOCALIDAD A LOCALIDAD B
Dirección IP (aaa.bbb.ccc.ddd)
Mascara de Subred (aaa.bbb.ccc.ddd)
Identificación IP del Computador LOCALIDAD A LOCALIDAD B
Dirección IP (aaa.bbb.ccc.ddd)
Mascara de Subred (aaa.bbb.ccc.ddd)
Ping desde: Ping a: Tamaño del
Paquete:
Tiempo de Transferencia
(Promedio < 500ms)
Observaciones:
Computador en Localidad A
Radio en Localidad B
100bytes
Computador en Localidad B
Radio en Localidad A
100bytes
148
Práctica Nº 6. Configuración de Tráfico TDM (E1)
El objetivo de esta práctica es estudiar el método de configuración de la interfaz
E1 estructurado, así como también las pruebas de tráfico TDM, es decir observar el
desempeño del sistema AS3030 cursando tráfico E1. (Ver Anexo C, figuras C-1, C-2,
C-5 y C-7).
Área de conocimiento: conocimientos teóricos sobre el sistema AS3030.
Requerimientos para la Prueba
A continuación se indican los componentes necesarios para la realización de la
prueba:
a) Enlace AS3030
b) Computador (2)
c) Software de Navegación (Explorer)
d) Cables de red y conectores RJ45 o DB-9.
A continuación se muestran las tablas con los valores a ser configurados en la
IDU de cada sistema AS3030:
Configuración Unframed:
Configure el puerto 1 (TDM), basado en la siguiente configuración:
149
Parámetros Master SlavePuerto 2 2
IP Address 192.168.100.192 192.168.100.199Vlan Priority 3 3
Sync on (clock) Rx loop mode InternalIdle Code 255 255
Coding HDB3 HDB3Framing CRC4 CRC4
Loopback DISABLED DISABLED
Dso Bundle Unframed:
Parámetros Master SlaveBundle ip 33 33
Destination bundle 33 33Begin ts 1 1
Number ts 31 31Destination ip 192.168.100.199 192.168.100.192Jitter buffer 20 20
Packet length 256 256
Revise las estadísticas del puerto 1 ¿que observa?
____________________________________________________________________
___________________________________________________________________
Revise los led de alarma ¿que observa?
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
150
Registre la evaluación realizada del enlace:
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
Ahora observaremos el desempeño del sistema AS3030 cursando trafico E1.
(Ver anexo C, figuras C-6 y C-7). Es necesario configurar los parámetros que se
muestran en la siguiente tabla en la IDU del sistema.
Configuración Ber Test (Anritsu):
Bit Rate 2,048 MbpsFormat HDB3Pattern 2x23-1
Error Addition Single (bit)
Prueba de BER trama:
a) Coloque el BER en el puerto 1 del AS3030 Master
b) Coloque Loopback físico en el puerto 1 del AS3030 Slave ¿qué observa?
___________________________________________________________
___________________________________________________________
c) Inserte 5 bits con errores en el BER ¿qué observa?
___________________________________________________________
151
___________________________________________________________
___________________________________________________________
d) Remueva el loopback físico en el puerto 1 del AS3030 Slave, coloque un
loopback “local” (software) en el puerto 1 del AS3030 Slave. ¿qué
observa?
___________________________________________________________
___________________________________________________________
___________________________________________________________
e) Inserte 5 bits de errores en el BER ¿qué observa?
___________________________________________________________
___________________________________________________________
___________________________________________________________
f) Coloque un loopback físico en el puerto 2 del sistema AS3030 master y
Slave. ¿qué observa?
___________________________________________________________
___________________________________________________________
___________________________________________________________
g) Verifique las estadísticas del puerto 2 en cada uno de las IDUS. ¿qué
152
observa?
___________________________________________________________
___________________________________________________________
___________________________________________________________
h) Registre la evaluación realizada del enlace:
___________________________________________________________
___________________________________________________________
___________________________________________________________
153
Práctica Nº 7. Pruebas de Alarmas en el Sistema AS3030
El objetivo de esta práctica es entender los procesos básicos de monitoreo del
sistema, así como también realizar simulaciones de problemas para obtener buenos y
sólidos conocimientos a la hora de una falla en un sistema de microondas,
específicamente el sistema AS3030. A continuación se indica la topología a utilizar:
Requerimientos para la Prueba
A continuación se indican los componentes necesarios para la realización de la
prueba:
a) Enlace AS3030
b) Computador (2)
c) Software de Navegación (Explorer)
154
Cables de red y conectores RJ45 o DB-9.
Descripción de la Prueba
Esta prueba tiene como objetivo entender los procesos básicos de monitoreo del
sistema AS3030. (Ver Anexo C, figuras C-2, C-3 y C-4).
Es necesario apagar la fuente de poder del sistema AS3030 en el lado del
Master, observe el panel frontal de la IDU ¿Qué observa?
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
Revise la opción Log de alarma ¿Qué observa?
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
El instructor simulara un problema en el cable de IF, observe el panel frontal de
la IDU ¿Qué observa?
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
155
Resultados Esperados
Se espera que sea posible el estudio de todas las alarmas presentes en el sistema
AS3030, así como también su solución.
Resultados Obtenidos
Localidad A: _________________ Localidad B: _____________________
LOCALIDAD PROBLEMA SOLUCIÓN
156
Práctica Nº 8. Sistemas de Puesta a Tierra en un Radio Enlace de Microondas
El objetivo de esta práctica es capacitar al alumno sobre un sistema de puesta a
tierra en un enlace de microondas, específicamente del sistema AS3030.
Área de conocimiento: sistema de puesta a tierra en un radio enlace de
microondas.
Requerimientos para la Prueba
A continuación se indican los componentes necesarios para la realización de la
prueba:
a) Enlace AS3030
b) Sistema de Puesta a Tierra de comunicación.
Descripción de la Prueba
El desarrollo de esta prueba consiste en la identificación de todos los elementos
que conforman el sistema de puesta a tierra de un sistema de radio enlace de
microondas. Se deben llenar las tablas que a continuación se muestran, luego de hacer
la respectiva inspección a cada una de las estaciones, así como también se requiere
realizar un informe donde se detallen los sistemas de aterramiento que se usa en las
instalaciones visitadas.
157
Localidad Anillos de Aterramiento Barras de Aterramiento
Interno Externo Interna de la Caseta
Externa de la Caseta
En la Torre
Localidad Sistema de Pararrayos Sistema de Aterramiento
Rack Equipos Cable de IF
Resultados Esperados
En función de lo realizado el alumno esta en la capacidad de identificar un
sistema de puesta, así como también el conocimiento y experiencia de corroborar si
una estación cuenta con un sistema de puesta a tierra completo.
158
Práctica Nº 9. Medición de Potencia
El objetivo de esta práctica es realizar la medición de los niveles de potencia de
transmisión y recepción y confrontar dichas mediciones con los cálculos teóricos. A
continuación se indica la topología a útilizar:
Requerimientos para la Prueba
A continuación se indican los componentes necesarios para la realización de la
prueba:
a) Enlace AS3030
b) Computador (2)
c) Software de Navegación (Explorer)
d) Cables de red y conectores RJ45 o DB-9.
159
Descripción de la Prueba
Utilizando la facilidad de visualización de los parámetros generales
configurados en el sistema AS3030-IP, realizar la medición de los niveles de potencia
de transmisión y recepción y confrontar dichas mediciones con los cálculos teóricos.
(Ver anexo C, figuras C-1, C-2 y C-3).
Identificación del enlace:
Localidad A: ___________________ Localidad B: _________________
Latitud/Longitud LOCALIDAD A LOCALIDAD BLatitud(xx°yy’zz’’) NLongitud(xx°yy’zz’’) W
Resultados Esperados
Localidad A: ___________________ Localidad B: ___________________
Valores Teóricos LOCALIDAD A LOCALIDAD BPotencia Transmitida (dBm)Potencia Recibida RSSI (dBm)
160
Resultados Obtenidos
Localidad A: ____________________ Localidad B: ___________________
Valores Medidos Localidad A Localidad BPotencia Transmitida (dBm)
Potencia Recibida RSSI (dBm)SINADR (dBm)
Frecuencia del Canal RF (MHz)
Condiciones atmosféricas: ____________________________________________
Nota: Condición Atmosférica (Sol Radiante, Nublado, Bruma, Lluvia leve, Lluvia
fuerte)
Condición de Transmisión del enlace (LOS, OLS, NLOS): __________________
Nota: Condición de Transmisión del enlace (LOS: Con línea de vista, OLS: Con línea
de vista óptica, NLOS: sin línea de vista)
Registre las conclusiones verificando lo realizado en dicha práctica:
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
161
Práctica Nº 10. Pruebas de Capacidad Máxima de Tráfico IP (Throughput)
El objetivo de esta prueba es comprobar la capacidad máxima de transmisión de
tráfico IP del sistema AS3030. A continuación se indica la topología a utilizar:
Requerimientos para la Prueba
A continuación se indican los componentes necesarios para la realización de la
prueba:
a) Enlace AS3030
b) Computador (2)
c) Software de Navegación (Explorer)
d) Cables de red y conectores RJ45 o DB-9.
e) Software de generación de trafico UDP, como el Tfgen Traffic
162
Generador.
f) Software de medición de tráfico UDP, como el NetPerSec.
Descripción de la Prueba
El desarrollo de esta prueba consiste en comprobar la capacidad máxima de
transmisión de tráfico IP (Throughput) del sistema de radio AS3030 en ambos
sentidos. Para ello se requiere conectar un PC con los software de generación y
medición de tráfico UDP a la unidad IDU del radio en ambos extremos del enlace,
para inyectar tráfico IP y detectar la capacidad de tráfico transmitido. Utilizando la
facilidad de visualización de los parámetros generales configurados en el sistema
AS3030-IP, vía consola se puede visualizar el “Uncoded Burst Rate” en Mbps, y con
la prueba se medirá el “Average Ethernet Rate” en Mbps. (Ver Anexo C, figuras C-2
y C-3). Por esta razón se anexa a continuación un cuadro resumen de
Modulación/Throughput donde se pueden visualizar estos parámetros:
Modulation Coding Rate Over the air Rate (Mbps)
Uncoded Burst Rate
(Mbps)
Average Ethernet Rate
(Mbps)BPSK ½ 12 6 4
BPSK ¾ 12 9 7
QPSK ½ 24 12 10
QPSK ¾ 24 18 15
16QAM ½ 48 24 20
163
16QAM ¾ 48 36 30
64QAM 2/3 72 48 39
64QAM ¾ 72 54 43
Resultados Esperados
En función de lo visualizado a través del software el valor del “Uncoded Burst
Rate” en Mbps, se confirmará con la prueba que se esta obteniendo del “Average
Ethernet Rate” en Mbps correspondiente.
Resultados Obtenidos
Localidad A: ________________ Localidad B: ___________________
Uncoded Burst Rate
(Mbps)
Average Ethernet Rate
(Mbps)
Retransmisiones Paquetes Perdidos
Enlace A → B
Enlace B ← A
Registre las conclusiones verificando lo realizado en dicha práctica:
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
164
Práctica Nº 11. Prueba de Transmisión de Tráfico IP
El objetivo de esta práctica es verificar la transferencia de archivos a través del
sistema de radio AS3030 mediante el uso del protocolo FTP. A continuación se
indica la topología a utilizar:
Requerimientos para la Prueba
A continuación se indican los componentes necesarios para la realización de la
prueba:
a) Enlace AS3030
b) Computador (2)
c) Software de Navegación (Explorer)
d) Cables de red y conectores RJ45 o DB-9.
165
e) FTP Server, Como el Quick`n and Easy FTP Server.
f) FTP Client, como el de la consola DOS.
Descripción de la Prueba
El desarrollo de esta prueba consiste en comprobar la funcionalidad de tráfico
IP (Transparent Bridging) del sistema AS3030. Esta prueba consiste en la
interconexión de dos computadoras, a través el enlace AS3030, configurado en modo
Transparent Bridging, de manera que permitan la comunicación entre las redes LAN,
de cada extremo (simulados con los dos computadores). Debido al método de
encapsulacion, las computadoras deberán tener una dirección IP de la misma subred
de la IP asignada al puerto Ethernet de la IDU AS3030 correspondiente. Las
computadoras tendrán una dirección CIP (Classical IP – lado WAN) perteneciente a
la misma subred, permitiendo así la conexión entre las sub-redes (diferentes)
asignadas en cada extremo del enlace. (Ver anexo C, figuras C-5 y C-6).
Resultados Esperados
Se espera que sea posible la conexión entre los dos computadores conectados a
las IDUs AS3030 de cada extremo (Redes LAN). Dicha conexión podrá ser
comprobada con el establecimiento de sesiones FTP para la transferencia de archivos,
y que los archivos enviados sean recibidos en el computador de destino. Los tiempos
de transferencia máximos estimados se muestran en la siguiente tabla:
166
Tamaño del Archivo
(MBytes)
Tiempo de Transferencia en Seg. Dependiendo del “Uncoded Burts Rate” obtenido en el enlace.
24 Mbps 36 Mbps 48 Mbps 54 Mbps1 15,6seg 10,4seg 8seg 7,2seg
10 43seg 30seg 24seg 22seg
100 390seg 260seg 200seg 180seg
500 1950seg 1300seg 1000seg 900seg
Resultados Obtenidos
Localidad A: ____________________ Localidad B: ____________________
Identificación IP de los Radios Localidad A Localidad B
Dirección IP (aaa.bbb.ccc.ddd)
Mascara de Subred (aaa.bbb.ccc.ddd)
Identificación IP del Computador Localidad A Localidad B
Dirección IP (aaa.bbb.ccc.ddd)
Mascara de Subred (aaa.bbb.ccc.ddd)
El “Undecoded Burts Rate” obtenido en el enlace es: ______________ Mbps.
A continuación se presentan las tablas para plasmar los resultados obtenidos:
167
Prueba de transferencia desde localidad A hacia localidad B:
Tamaño del Archivo (MBytes) Tiempo de Transferencia (Seg.)110100500
Prueba de transferencia desde localidad B hacia localidad A:
Tamaño del Archivo (MBytes) Tiempo de Transferencia (Seg.)
1
10
100
500
Prueba de transferencia entre ambas localidades simultáneamente:
Tamaño del Archivo (MBytes)
Tiempo de Transferencia (Seg.)
Sentido A→B
Tiempo de Transferencia (Seg.)
Sentido B→A1
10
100
500
Registre las conclusiones verificando lo realizado en dicha práctica:
168
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
169
CAPÍTULO V
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Conclusiones
El diseño del radio enlace, así como también el diseño de las prácticas que van
a ser usadas por la empresa Cooperativa Bolivariana Educatel para preparar a los
alumnos y profesionales en el área, marcan una pauta de arranque para la realización
de proyectos orientados al desarrollo de herramientas de aprendizaje y entrenamiento
utilizando equipos de comunicaciones de última tecnología.
Con satisfacción se puede afirmar que se han logrado los objetivos propuestos
con el diseño. Las prácticas realizadas son de fácil operación y entendimiento,
además, el estudio de factibilidades técnica permitió realizar la selección adecuada de
los diferentes equipos del sistema, lo que permitió crear un sistema útil, completo y
de fácil entendimiento para los estudiantes o profesionales interesados en la
realización del entrenamiento.
Como se dice anteriormente los objetivos planteados para el diseño del radio
enlace de microondas, se cumplieron en su totalidad lo que permitió aportar
soluciones al problema existente en el actualidad, el cual es un sistema de
entrenamiento de radio enlace de microondas con equipos reales dirigido a
estudiantes de telecomunicaciones, esto se logró con la colaboración del personal
técnico e ingenieros del departamento de Ingeniería de la empresa Cooperativa
170
Bolivariana Educatel.
Se ha podido demostrar que la implementación de este sistema es totalmente
viable y posible, ya que:
1. Presenta bastante interés por parte de los estudiantes de
telecomunicaciones, así como también por parte de especialistas en el
área dando como resultado una elevación del nivel de experiencia en los
profesionales.
2. Con el uso del software Radio Mobile se pudo determinar la ubicación de
los sitios del radio enlace, además de garantizar la existencia de la línea
de vista directa. Así como también se pudo conocer las herramientas que
presenta el software para el diseño de radio enlaces de microondas, y
proponerlo como software para el entrenamiento.
3. Permite ayudar a mejorar el nivel académico, tecnológico, y práctico de
los estudiantes y profesionales de telecomunicaciones a nivel regional.
4. Antes de realizar el entrenamiento en sistema de microondas en la
empresa Cooperativa Bolivariana Educatel, es necesario que el alumno o
profesional tenga un nivel avanzado de conocimientos teóricos en cuanto
al tema.
5. Las prácticas diseñadas para el entrenamiento de estudiantes de
171
telecomunicaciones están sujetas a estudios y cambios para perfeccionar
dicho entrenamiento.
Recomendaciones
1. Elaborar prácticas para otras áreas de telecomunicaciones, tales como:
Fibra Óptica, Redes Inalámbricas, Diseño de Antenas de Microondas,
entre otros.
2. Ampliar la gama de equipos usados en el entrenamiento de estudiantes o
profesionales, ya que el mismo se realiza sólo con el uso del sistema de
radio enlaces de microondas AS3030, Marca AIRSPAN. Algunos de los
equipos que serían también ideales para el entrenamiento de estos
sistemas, podría ser el Mini-Link E, de la marca ERICSSON, ya que son
sistemas muy completos, muy potentes y son bastante usados por las
empresas mas grandes de telecomunicaciones a nivel nacional.
3. Diseñar, instalar y poner en servicio un sistema auxiliar de electricidad
para casos de emergencia en las estaciones dedicadas a dar el
entrenamiento, conformado por un equipo motogenerador, y la
infraestructura suficiente y necesaria para su operación (caseta, tanque de
combustible, tuberías, entre otras).
4. De igual manera se recomienda hacer uso de otros software para el
172
diseño, cálculo y estudio de radio enlaces de microondas, donde se
profundice el estudio de esta área de las comunicaciones, y por ende se
experimenta con otras herramientas computacionales.
5. Suministrar e instalar una plataforma de gestión para la administración
del sistema de microondas AS3030, con la idea de establecer una
supervisión inmediata de alarmas debido a fallas de energía, alta o baja
temperatura, alarma para intrusos, alarma de fallas del motogenerador,
entre otras.
6. Se recomienda aplicar a las prácticas que lo ameriten, el uso e
implementación de seguridad industrial, para proteger a los estudiantes
que recibirán el entrenamiento.
173
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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Ávila O. (2004). Diseño de un Radio Enlace Digital. Bogotá (Colombia).
Arellano R. (2004). Diseño de un Sistema para la Alineación Automática de un Enlace de Microondas con Estación Transportable. Universidad Nacional del Táchira. (Venezuela).
Barboza, Z. (1991). Antenas y Propagación. Universidad de Los Andes. Mérida (Venezuela).
Bendito (2002). Diseño de Radio Enlace por Microondas. Universidad de los Andes. Mérida (Venezuela).
Bianchi, A. (1997). Capítulo 1: Radiopropagación por encima de 1 GHz. Ingeniería de Telecomunicaciones II.
Burguete C. (2005). Simulación de Zonas de Fresnel para Enlaces de Microondas Terrestres. Trabajo de Grado para optar al título de Ingeniero en Electrónica y Comunicaciones. Facultad de Ingeniería. Universidad de las Américas. Puebla (México).
CANTV. (2006). Manual de Operación del Sistema AS3030. Teldealer. Barquisimeto (Venezuela).
Hesselbach, X; Altés, J. (2002). Análisis de Redes y Sistemas de Comunicación. Barcelona: Ediciones UPC.
Huidobro, J. y otros. (2005). Tecnologías de Telecomunicaciones. España: Creaciones Copyright.
Mavares, D. (2007). Radio Enlace. Barquisimeto (Venezuela).
174
Tomasi, W. (2003). Sistemas de Comunicaciones Electrónicas, Phoenix, Arizona, 4ta edición. Editorial Prentice hall.
Torres J. (2006). Estudio de Radio Propagación VHF Extendido y Ubicación de Antena para Comunicación Tierra-Aire. Trabajo de Grado para optar al título de Ingeniero Electrónico. Facultad de Ingeniería Electrónica. Universidad Pontífica Bolivariana. Medellín (Colombia).
Universidad Fermín Toro (2007). Manual de Normas para la Presentación de Trabajo de Grado. Cabudare (Venezuela).
Referencia Electrónicas
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Diseño de un Radio Enlace Digital, (2004). Disponible: http://www.monografias.com/trabajos17/radio-enlace/radio-enlace.shtml. [Consulta: Diciembre, 2007]
Glosario de términos básicos de telecomunicaciones”, 1996. Disponible: http://omega.ilce.edu.mx:3000/sites/ciencia/volumen3/ciencia3/149/htm/sec_11.htm . [Consulta Febrero 2008]
Planificación de radio enlaces con base en topografía digital. Disponible: http://sig.utpl.edu.ec/sigutpl/Staftpro/sig/radioenlace.PDF . [Consulta: Enero, 2008]
175
ANEXOS
176