Anlisis Del Uso De Espectro Radioelctrico En El Austro Del Pas

Universidad de Cuenca, Facultad de Ingeniera

ResumenEl presente trabajo trata sobre la investigacin y consulta sobre el uso del espectro radioelctrico en el Austro del pas, con las bases de datos proporcionas de las principales ciudades de la Regin Sur del Ecuador (Cuenca, Loja, Caar, Macas y Macara). Tambin mediante el uso de de un programa realizado en Matlab, podemos complementar nuestro anlisis, con el cual realizamos un clculo del margen de enlace. Finalmente con la extraccin de la informacin, y el tratamiento de mediciones obtenidas y anlisis de resultados se realiza un anlisis del uso del espectro radioelctrico.

IntroduccinEl Plan Nacional de Frecuencias (PNF), establece la atribucin de las bandas de frecuencias a los diferentes servicios de radiocomunicaciones tales como Fijo, Mvil, Fijo por Satlite, Mvil por Satlite, Mvil Aeronutico, Mvil Martimo, Radiodifusin. La actualizacin del PNF se realiz tomando en cuenta las Resoluciones aprobadas por el CONATEL en materia de gestin del espectro radioelctrico desde el ao 2000, el PNF est estructurado bajo el siguiente esquema:1. Trminos y definiciones establecidos en el Reglamento de Radiocomunicaciones de la UIT. 2. Cuadro de Atribucin de Bandas de Frecuencias en el rango 8.9 kHz 3000 GHz. La UIT desde el punto de vista de la atribucin de bandas, ha divido al mundo en tres Regiones: Regin 1, Regin 2 y Regin 3. Ecuador pertenece a la Regin 2. La presentacin del Cuadro contenida en el PNF est clasificada por rangos de frecuencias acorde con el Reglamento de Radiocomunicaciones de la UIT.

El Plan Nacional de Frecuencias (PNF) expresa la soberana del Estado Ecuatoriano, en materia de administracin del espectro radioelctrico, utilizado en los diferentes servicios de radiocomunicaciones dentro del pas y hacia su entorno internacional.En el Plan Nacional de Frecuencias (PNF) se establecen las normas para la atribucin de las bandas, sub-bandas y canales radioelctricos para los diferentes servicios de radiocomunicaciones.

Dentro de las normas que se establecen a partir del PNF para la adjudicacin de bandas y asignaciones de frecuencias, entre otras, estn las siguientes:

Determinacin de las prioridades de las bandas del espectro radioelctrico en funcin de los diferentes servicios radioelctricos. Reserva de bandas, sub-bandas y frecuencias del espectro radioelctrico para uso privativo, compartido, experimental. Comparticin de frecuencias.El objetivo principal del PNF es el de proporcionar los lineamientos para un proceso eficaz de gestin del espectro radioelctrico, asegurar una utilizacin ptima del mismo; as como, la prevencin de interferencias perjudiciales entre los distintos servicios.El PNF contiene la informacin necesaria para permitir a las personas naturales o jurdicas interesadas en el uso del espectro radioelctrico disponer de una gua de atribuciones de bandas para los servicios radioelctricos.

Clculo del enlace

a. Distancia

Se puede conocer la distancia entre una antena transmisora y la receptora con solo conocer la longitud y la latitud de ambas antenas.

El valor obtenido viene dado en Km.

b. Azimuths

Azimuth es el ngulo desde el norte medido hacia el este. Los azimuths indican la direccin hacia donde apunta la lnea de vista entre las antenas.

c. Prdidas en el Trayecto

Las prdidas en el trayecto o de espacio libre son las prdidas en el espacio exterior stas se pueden expresar como:

d. Probabilidad debido a las prdidas multitrayecto

La probabilidad debido a las prdidas multitrayecto indica cuanto afecta las prdidas multitrayecto al enlace. Para e clculo de la probabilidad del enlace se debe tener presente que para el ngulo de elevacin se debe considerar las alturas de las antenas sumada la altura sobre el nivel del mar. Tambin se debe recordar que la probabilidad depende del valor dN1, el mismo que est dado en tablas y depende de la ubicacin del enlace.

e. Atenuacin Atmosfrica

La atmsfera se compone de los gases, que absorben energa electromagntica en varias frecuencias. La atenuacin atmosfrica debida a la absorcin gaseosa no debe ser confundida con las prdidas por trayectoria mltiple o las prdidas por el desvanecimiento de la lluvia; se trata de las prdidas por gases. La principal preocupacin para microondas y sistemas de ondas milimtricas son el oxgeno y el vapor de agua. Similares a la refraccin, las prdidas atmosfricas tambin depender de la presin, la temperatura, y el contenido de vapor de agua, por sta razn, los efectos pueden variar considerablemente con la ubicacin, altitud, y ngulo de inclinacin.

f. Prdidas por nubes

Las prdidas por nubes es un importante factor a considerar debido a la gran cantidad de agua que albergan, razn por la cual absorben gran parte de la energa que radan las antenas. Las prdidas por nubes dependen principalmente de la frecuencia del enlace, la temperatura de la antena y el ngulo de elevacin medida en grados en el caso de tener los datos de las alturas sobre el nivel del mar y en mrad si solo se tiene los datos de las alturas de las antenas.

g. Prdidas por Reflexin

Las prdidas por reflexin dependen principalmente de las ganancias de las antenas, tanto de la transmisora como receptora, depende tambin de las alturas de las mismas y es inversamente proporcional a la cuarta potencia de la distancia del enlace. La mayora de comunicaciones se dan a niveles cercanos a la tierra, la superficie terrestre se puede comportar como un material liso conductivo en el cual puede rebotar una parte de la potencia que se transmite y llegar al receptor a travs de otro camino.

h. Prdidas por Difraccin

La difraccin es el fenmeno fsico en el que las ondas electromagnticas se propaguen sobre o alrededor de un obstculo que se encuentre en la lnea de vista se conoce como difraccin. Las prdidas por difraccin dependen de las distancias d1 y d2 medidas hasta el obstculo.

i. Prdidas por lluvia

El desvanecimiento causado por la atenuacin por lluvia puede ser el mayor factor limitante de la disponibilidad del enlace o la distancia del enlace.Esto es particularmente cierto en frecuencias de ondas milimtricas donde la profundidad del desvanecimiento puede ser severo.El desvanecimiento por lluvia comienza a ser importante por encima de 5GHz y, por 20-30GHz, puede ser un factor significativo dependiendo de la distancia del enlace y la geografa de la localizacin.

En el clculo de las prdidas por lluvia es particularmente importante la frecuencia ya las tablas de la ITU usadas para obtener los factores no poseen todas las frecuencias posibles, para solucionar ste problema se debe interpolar con los valores de los factores dados para las frecuencias mas cercanas a la que necesitamos. Para las prdidas por lluvias es importante conocer el tipo de polarizacin del enlace, siendo la horizontal el peor de los casos.

Espectro RadioelctricoEl sector estratgico del espectro radioelctrico es un conjunto de ondas electromagnticas que se propagan por el espacio sin necesidad de gua artificial utilizado para la prestacin de servicios de telecomunicaciones, radiodifusin sonora y televisin, seguridad, defensa, emergencias, transporte e investigacin cientfica, as como para un elevado nmero de aplicaciones industriales cientficas y medicas.

Servicios radioelctricos:

Servicio de radiocomunicacin:Servicio que implica la transmisin, la emisin o la recepcin de ondas radioelctricas para fines especficos de telecomunicacin. Servicio fijo:Servicio de radiocomunicacin entre puntos fijos determinados.Servicio mvil:Servicio de radiocomunicacin entre estaciones mviles y estaciones terrestres o entre estaciones mviles (CV).

Servicio de radiodifusin:Servicio de radiocomunicacin cuyas emisiones se destinan a ser recibidas directamente por el pblico en general. Dicho servicio abarca emisiones sonoras, de televisin o de otro gnero.Servicio de aficionados:Servicio de radiocomunicacin que tiene por objeto la instruccin individual, la intercomunicacin y los estudios tcnicos, efectuados por aficionados, esto es, por personas debidamente autorizadas que se interesan en la radiotecnia con carcter exclusivamente personal y sin fines de lucro.

Tecnologa FWA (F ixed WrelessAccess):Son sistemas de radiocomunicaciones que se usan para la provisin de enlaces de ltima milla hacia usuarios finales de una red fija de telecomunicaciones. Es una variante de la banda ancha inalmbrica, donde se utiliza un enlace de radio en lugar de cable o de fibra para la transmisin de voz y datos.FWA puede por ejemplo, ser usado, para el acceso a Internet rpido y videoconferencias.

Tecnologa CDMA 450Acceso Mltiple por Divisin de Cdigo (CDMA), es una tecnologa de espectro ensanchado (spread spectrum), que habilita mltiples usuarios a ocupar el mismo canal o espectro de frecuencias al mismo tiempo.En CDMA450 se usa cdigos matemticos para transmitir y distinguir entre conversaciones inalmbricas mltiples. Los cdigos usados para el esparcimiento tienen valores pequeos de correlacin y son nicos para cada usuario. Esta es la razn por la que el receptor de un determinado transmisor, es capaz de seleccionar la seal deseada.

Bandas de Frecuencia de Transmisin para CDMA 450

Una ventaja al usar CDMA es que mltiples usuarios pueden transmitir al mismo tiempo y con la misma portadora distinguiendo un usuario de otro utilizando un cdigo para cada uno de ellos.Comparticin De FrecuenciasInterferencia:Efecto de una energa no deseada debida a una o varias emisiones, radiaciones, inducciones o sus combinaciones sobre la recepcin en un sistema de radiocomunicacin, que se manifiesta como degradacin de la calidad, falseamiento o prdida de la informacin que se podra obtener en ausencia de esta energa no deseada. Interferencia admisible:Interferencia observada o prevista que satisface los criterios cuantitativos de interferencia y de comparticin.

Anlisis Del Espectro Radioelctrico En El Austro Del Ecuador

1. Radio bases-FWA Y CDMA450 2014 CDMA450 2014Existen 12 radiobases con la tecnologa CDMA450 en la ciudad de Cuenca, las cuales pertenecen a la empresa pblica ETAPA EP, con los siguientes datos observados:

ConcesionarioBanda de Operacin Tx (MHz)Banda de Operacin Rx (MHz)Nmero de Enlaces

ETAPA EP479-483,48489-492,97510

ETAPA EP452,5-454,4462,5-464,42

Observamos que de las 12 radiobases, diez operan en la banda 479 483,4 MHz para la transmisin y 489 492,975 MHz para la recepcin. Mientras que las dos restantes operan en la banda 452,5 454,4 MHz para la transmisin y 462,5-464,4 MHz para la recepcin.

FWA 2014Existen 32 radiobases con la tecnologa FWA en la ciudad de Cuenca, las cuales pertenecen a la empresa pblica ETAPA EP, que operan en las bandas 3475 3485.75 MHz para la transmisin y 3575 3585.75 MHz para la recepcin. En donde se diferencian solo en el ao que fueron autorizadas.

1. Concesionario Regional Austro (10-03-14)

1. Enlaces MDBAHemos analizado la tabla de los enlaces MDBA y hemos encontrado como resultado que la mayora de los enlaces a nivel del Austro se encuentran en el Azuay y la minora de los enlaces estn en Morona Santiago. Se ha podido observar que existen ms enlaces en la regin Sierra que en la regin Oriente.

PROVINCIANo. ENLACES

Azuay5505

Caar150

Loja546

Morona Santiago62

Zamora Chinchipe118

TOTAL6381

Hemos filtrado los datos considerando el ancho de banda y se ha obtenido que la mayora de los enlaces poseen un ancho de banda de 5470 MHz 5725 MHz, lo que corresponde a SHF. Solo tres de los enlaces pertenecen a las bandas 902MHz - 928MHz que pertenecen a la banda UHF.

ANCHO DE BANDANo.

2400MHz - 2483.5MHz14

2400 MHz - 2483,5MHz1886

5150 MHz 5250 MHz284

5250 MHz - 5350 MHz98

5470 MHz 5725 MHz2366

5725 MHz 5850 MHz1719

902MHz - 928MHz3

1. EnlacesExaminando la tabla Enlaces podemos darnos cuenta que la provincia con mayor cantidad de enlaces es Azuay, y la provincia con menor cantidad de enlaces es Zamora Chinchipe.

PROVINCIASNo. ENLACES

Azuay699

Caar184

Loja301

Morona Santiago78

Zamora Chinchipe56

1. Enlaces UHF, VHF

Los enlaces UHF y VHF son los que mayor acogida tienen en el austro del pas en comparacin con los servicios mviles aeronuticos, esto es lgico debido a que los sistemas mviles aeronuticos son ms utilizados en zonas de difcil acceso, pero hoy en da con el incremento de las nuevas tecnologas y la correspondiente reduccin de precios hace que las personas accedan a otros servicios, y adems que la poblacin en dichas zonas no son numerosas.

1. Auxiliares Marzo 2014

En ste caso, por primera vez podemos observar que el nmero de enlaces en Loja supera al nmero de enlaces en el Azuay. PROVINCIANo. Enlaces

Azuay 102

Bolivar88

Caar78

El Oro66

Loja130

Morona Santiago42

Pastaza30

Zamora Chinchipe30

1. Sira TV 2014

De acuerdo al anlisis realizado con la base de datos de Sira TV podemos observar que la banda de FM en las ciudades de Cuenca, Azogues, Loja y dems cantones del austro es la que mayor parte del espectro ocupa, seguido de la televisin abierta. En cambio podemos observar que la banda de operacin de AM es muy reducida, esto es debido a las nuevas tecnologas existentes que han dejado un poco de lado este tipo de modulacin. En cambio en la zona de Zamora Chinchipe y sus alrededores, son las comunicaciones de televisin abierta las que ms presencia tienen, con un 68% precisamente.

Figura 1: Sira TV Cuenca.

Figura 2: Sira TV Azogues.

Figura 3: Sira TV Loja.

Otra apreciacin muy importante que hacemos aqu es que la televisin digital apenas tiene presencia en el austro del pas, a pesar de que el apagn analgico se dar definitivamente en el 2019.

Figura 4: Sira TV Zamora y alrededores.

Figura 5: Sira TV dems cantones del austro.

Anlisis de interferencia de frecuencias

Figura: Curvas de representacin Interferencia Co-Canal-Interferencia Canal-Adyacente.

Interferencia Co- Canal

Las interferencias co-canal se refiere a todas aquellas frecuencia que estn en la igual frecuencia de aquella que transmite o recepta. Y cuya seal distorsiona e interrumpe el enlace de comunicacin. Bajo las bases de datos analizadas, es posible determinar grficamente dichas interferencias co-canal, referenciadas a una en particular.

Se ha desarrollado un software en Matlab, el cual nos permita ver las interferencias de un enlace especfico. Por ejemplo, para uno de estos enlaces, con coordenadas 25237.1/78592.8 (Tx) y 24819.3/784919,6 (Rx), a una frecuencia en la antena transmisora de 7836.65 MHz, existen las siguientes interferencias:

Figura: Interferencias Co-Canal para el enlace 25237.1/78592.8 (Tx) y 24819.3/784919,6 (Rx).Fuente: CONCESIONARIOS REGIONAL AUSTRO(10-03-2014).xls

De la informacin, se han obtenido las interferencias, para frecuencias estndar de la base analizada.

Frecuencia# de Frecuencias que Interfieren

239,025 439,6750

1427,54

1447,59

145054

1452,59

1462,56

148259

149515

149826

1513,512

4037,522

4153,522

4182,522

5945,25

6152,753

6404,796

712812

71355

8478,2822

144175

151034

22487,52

23122,7510

Tabla: Interferencias Co-CanalFuente: CONCESIONARIOS REGIONAL AUSTRO (10-03-2014).xls

Del conteo de las interferencias de cada frecuencia, se concluye que en el rango de frecuencias bajas de hasta 439,678MHz no existe interferencia entre los enlaces que operan en dicho rango, mientras que a partir de los 1427,5MHz las interferencias empiezan a ser notorias, habiendo rango de frecuencia cortos en donde las interferencias desaparecen.

Interferencia de Canal Adyacente

La interferencia de canal adyacente se refiere a aquellas frecuencias que se encuentra cercanas a una frecuencia en particular, ms en concreto las frecuencias que se encuentran dentro del rango de operacin del enlace analizado, y que causan distorsin en la comunicacin.

Mediante software realizado en Matlab, se puede visualizar la ubicacin de los enlaces que interfieren mediante canal adyacente a una frecuencia de algn enlace en particular. Para este clculo se toma en cuenta el ancho de banda del enlace y se suma y resta en partes iguales a la frecuencia portadora del enlace, para as obtener el rango de frecuencias que estn interfiriendo. Para el ejemplo analizado tambin anteriormente, en las mismas coordenadas 25237.1/78592.8 (Tx) y 24819.3/784919,6 (Rx), a una frecuencia en la antena transmisora de 7836.65 MHz, se tiene un rango de interferencia de canal adyacente de [7821,82-7851,47].

Figura: Interferencias de Canal Adyacente para el enlace 25237.1/78592.8 (Tx) y 24819.3/784919,6 (Rx).Fuente: CONCESIONARIOS REGIONAL AUSTRO (10-03-2014).xls

De la informacin, se han obtenido las interferencias, para frecuencias estndar de la base analizada.

FrecuenciaRango de frecuencia que interfieren# de frecuencias que interfieren

239,025[233,76-257,77]3

439,675[433.42-458,42]22

1427,5[1422,75-1432,75]1

1447,5[1446,25-1450,25]0

1450[1449,25-1453,25]10

1452,5[1451,25-1456,25]9

1462,5[1461,25-1466,25]9

1482[1481,25-1487,25]0

1495[1494,25-1501,25]26

1498[1496,25-1503,25]18

1513,5[1512,5-1516,5]16

4037,5[4713-4771]137

5945,2[5916,55-5975,85]9

8478,282[8460,78-8530,58]5

15103[15084-15144]20

22487,5[22484-22498]1

23122,75[23121,5-23124]0

Tabla: Interferencias Canal AdyacenteFuente: CONCESIONARIOS REGIONAL AUSTRO (10-03-2014).xls

1. Conclusiones

1. Referencias Bibliogrficas[1] Introduction to RF Propagation, John S. Seybold, Wiley, Chapter 6.