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ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL
ESCUELA DE INGENIERÍA
OPTIMIZACION DE COBERTURA CELULAR CDMA 2000-1X ENEL INTERIOR DE LOS TÚNELES DE SAN JUAN EN LA CIUDAD
DE QUITO UTILIZANDO CABLE RADIANTE
PROYECTO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TITULO DE INGENIERO ENELECTRÓNICA Y TELECOMUNICACIONES
MORALES OÑATE BOLÍVAR EFRAIN
MUÑOZ DEL CASTILLO ORLANDO JOSÉ
DIRECTOR: ING. PATRICIO ORTEGA
Quito, Diciembre 2005
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DECLARACIÓN
Nosotros, Bolívar Efraín Morales Oñate y Orlando José Muñoz del Castillo,
declaramos bajo juramento que el trabajo aquí descrito es de nuestra autoría;
que no ha sido previamente presentado para ningún grado o calificación
profesional; y, que hemos consultado las referencias bibliográficas que se
incluyen en este documento.
A través de ia presente declaración cedemos nuestros derechos de propiedad
intelectual correspondientes a este trabajo, a la Escuela Politécnica Nacional,
según lo establecido por !a Ley de Propiedad Intelectual, por su Reglamento y
por la normatividad institucional vigente.
4var Morales TJfTañoMuñoz
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CERTIFICACIÓN
Certifico que el presente trabajo fue desarrollado por Bolívar Efraín Morales Oñate
y Orlando José Muñoz del Castillo, bajo mi supervisión.
DIRÉ
IntTPatfidip'Or
DEtrPROYEl
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AGRADECIMIENTO
A la Escuela Politécnica Nacional.
Al Ingeniero Patricio Ortega por su acertada coordinacióna lo largo de! presente proyecto.
A! Ing. Santiago Paz de Movistar por su oportuna yeficiente ayuda para responder nuestras inquietudes.
Bolívar Morales
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AGRADECIMIENTO
A la Escuela Politécnica Nacional la cual me abrió suspuertas para estudiar y me enseñó principios y valores.
Al Ing. Patricio Ortega, Director de este Proyecto deTitulación, le doy un agradecimiento muy especial por sus
consejos y conocimientos que hicieron posible laculminación del presente trabajo.
A todos los compañeros y amigos que he conocido a lolargo de toda mi vida estudiantil.
Al Ing Santiago Paz de Movistar quien siempre suporesponder todas las inquietudes.
Orlando Muñoz
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CONTENIDO
RESUMEN
PRESENTACIÓN
CAPÍTULO 1TECNOLOGÍA CDMA 2000 lx
1.1 LAS GENERACIONES DE LA TELEFONÍA CELULAR 1
1.1.1 LA PRIMERA GENERACIÓN 1G 1
1.1.2 LA SEGUNDA GENERACIÓN 2G 2
1.1.3 LA GENERACIÓN 2.5G 3
1.1.4 LA TERCERA GENERACIÓN 3G 4
1.1.5 LA CUARTA GENERACIÓN 4G 5
1.2 ¿QUÉ ES CDMA? 5
1.3 CDMA2000: ACCESO MULTIMEDIA DE ALTAVELOCIDAD 7
13.1 CDMA 2000 7
13.2 EVOLUCIÓN DE CDMA 2000 8
1.3.2.1 cdma2000 lx 9
13.2.2 cdma 2000 Ix-EV 10
13.23 cdma2000 3x , 11
133 FLEXIBILIDAD DE LA TECNOLOGÍA CDMA2000 11
1.4 TERMINALES CDMA2000 12
1.5 VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CDMA 2000 13
1.5.1 VENTAJAS DE CDMA 2000 13
1.5.2 DESVENTAJAS DE CDMA 2000 15
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CAPITULO 2ESTUDIO DE CABLES RADIANTES
2.1 CABLE RADIANTE 17
2.1.1 INTRODUCCIÓN 17
2.1.2 DEFINICIÓN Y PARTES CONSTITUTIVAS 18
2.1.3 DIFERENCIAS ENTRE EL CABLE RADIANTE Y UNA ANTENA 19
2.2 TIPOS DE CABLES RADIANTES 21
2.2.1 CABLE RADIANTE REX 22
2.2.1.1 Características Generales 23
2.2.1.2 Características Técnicas del Cable Radiante RFX 24
2.2.1.2.1 Identificación de los Cables RFX 25
2.2.1.2.2 Características Mecánicas y Eléctricas del Cable RFX 25
2.2.2 CABLE RADIANTE AIRCELL 28
2-2.2.1 Aplicaciones 28
2.2.2.2 Funcionamiento y Partes Constitutivas 29
2.2.2.3 Ventajas del cable radiante AirCell 31
2.2.2.4 Características Técnicas del Cable Radiante Aircell 32
2.2.2.4.1 Identificación de los Cables Aircell 33
2.2.2.4.2 Características Mecánicas y Eléctricas del Cable Aircell 34
2.2.3 CABLE RADIANTE RADIAX 38
2.2.3.1 Tipos de Cables RADIAX 38
2.2.3.1.1 Cable Radiante RCT (modo radiado) 39
2.2.3.1.2 Cable Radiante RXL (modo acoplado) 39
2.2.3.7.3 Cable Radiante RXP 40
2.2.3.1.4 Cable Radiante RDXF 41
2.2.3.1.5 Características Técnicas del Cable Radiante RADIAX 41
2.23.1.6 Identificación de los Cables RADIAX RCT 42
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2.2.3.1.7 Características Mecánicas y Eléctricas del Cable Radiax 43
2.2.4 CABLE RADIANTE KAVAL 45
2.2.4.1 Características Técnicas del Cable Radiante Kaval 45
2.2.4.1.1 Identificación de los Cables Kaval 46
2.2.4.1.2 Características Eléctricas y Mecánicas del Cable Radiante Kaval 47
2.3 SELECCIÓN DEL CABLE RADIANTE 51
CAPITULO 3PROPAGACIÓN DE SEÑALES CDMA 2000 Ix
3.1 EVOLUCIÓN DE LOS MODELOS DE PROPAGACIÓN 53
3.2 MODELOS DE PROPAGACIÓN EN INTERIORES 54
3.2.1 ATENUACIÓN DE PROPAGACIÓN 54
3.2.2 VARIACIÓN CON LA FRECUENCIA 58
3.3 COBERTURA DE TÚNELES 58
3.3.1 MODELOS DE PROPAGACIÓN EN TÚNELES PARA TRANSMISIÓNCON ANTENAS 59
3.3.1.1 De trazado de rayos 60
3.3.1.2 De análisis modal 60
33.13 Empíricos 60
33.2 PROPAGACIÓN EN TÚNELES UTLIZANDO CABLE RADIANTE 63
333 SELECCIÓN DEL MÉTODO DE PROPAGACIÓN 63
3.4 RECEPCIÓN: DIVERSIDAD Y SOFT HANDOFF 64
3.4.1 DIVERSIDAD Y RECEPTOR RAKE 64
3.4.2 SOFT HANDOFF 65
3.5 RESUMEN 69
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CAPITULO 4DISEÑO DE LA COBERTURA MEDIANTE CABLERADIANTE
4.1 CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DE LOS TÚNELES DE SANJUAN 71
4.2 DISEÑO DEL SISTEMA RADIANTE 73
4.2.1 LA ARQUITECTURA DEL SISTEMA 74
4.2.2 PARÁMETROS DEL CABLE RADIANTE 75
4.2.2.1 Selección del Tipo de Cable Radiax 76
4.2.3 DISPOSITIVOS ADICIONALES DEL SISTEMA 77
4.2.3.1 Tipos de Antenas 77
4.2.3.2 Selección de la Antena 80
4.2.3.3 Tipos de Cable Coaxial 81
4.2.3.4 Selección del Cable Coaxial 84
4.2.3.5 Tipos de Amplificadores 85
4.2.3.6 Selección del Amplificador 88
4.2.3.7 Conectores 89
4.2.3.8 Splitters [ 90
4.2.3.9 Cargas Terminales 91
4.2.4 MARGEN DE OPERACIÓN 91
4.2.4.1 Diagrama de Bloques del Diseño 92
4.2.4.2 Cálculo del Diseño 93
4.2.4.3 Fotos Panorámicas del Sistema 94
4.2.5 LA ORIENTACIÓN DEL CABLE 98
4.2.6 LOS EFECTOS DEL TÚNEL EN EL DISEÑO 99
4.2.7 CONSIDERACIONES DE LA RADIACIÓN SOBRE LA SALUD 99
4.3 COMENTARIOS Y CONCLUSIONES 102
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CAPITULO 5FACTIBILIDAD ECONÓMICA DEL PROYECTO
5.1 DETERMINACIÓN DE LA EACTIBILIDAD ECONÓMICA
DEL PROYECTO 106
5.1.1 COSTOS DE INVERSIÓN DEL PROYECTO 106
5.1.2 ANÁLISIS ECONÓMICO 107
5.2 CONCLUSIONES 115
CAPITULO 6CONCLUSIONES Y RECOMEDACIONES
6.1 CONCLUSIONES 117
6.1.1 CONCLUSIONES TÉCNICAS 117
6.1.2 CONCLUSIONES ECONÓMICAS 120
6.2 RECOMENDACIONES 121
6.2.1 RECOMENDACIONES TÉCNICAS 121
6.2.2 RECOMENDACIONES ECONÓMICAS 122
6.2.3 RECOMENDACIÓN DE MERCADO 122
BIBLIOGRAFÍA
ANEXOS
ANEXO 1: ELEMENTOS DEL SISTEMA.
ANEXO 2: PLANES TARIFARIOS DE MOVISTAR.
ANEXO 3: PROFORMAS.
ANEXO 4: REGLAMENTO DE PROTECCIÓN DE EMISIONES DE
RADIACIÓN NO IONIZANTE GENERADAS POR EL USO DE
FRECUENCIAS DEL ESPECTRO RABIOELÉCTRICO.
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RESUMEN
E! presente proyecto ¡nvestigativo tiene por objeto diseñar un sistema radiante
que ofrezca cobertura celular CDMA 2000-1 x a través de los Túneles de San
Juan en la ciudad de Quito utilizando un cable radiante que por su
funcionamiento y capacidad es una excelente alternativa ya que proporciona
diversos servicios de telecomunicaciones.
En el primer capítulo se hace una pequeña reseña histórica de los principales
estándares de telefonía celular usados en América, así como también una
breve comparación entre ellos, para finalizar se realiza una introducción a los
conceptos básicos de la tecnología CDMA 2000-1 x.
En el segundo capítulo se analizan las generalidades del cable radiante, las
partes constitutivas, sus aplicaciones, los diferentes tipos de cables radiantes
que existen en el mercado así como sus características mecánicas y eléctricas,
para finalmente seleccionar el mejor que satisfaga las necesidades del sistema
radiante diseñado.
En el tercer capítulo se realiza un análisis de la evolución de los modelos de
propagación en forma general, un estudio de la propagación en lugares
cerrados, considerando el caso particular de los túneles, y por último se
estudian los conceptos del soft handoff.
En ei cuarto capítulo se diseña el sistema radiante que ayuda a resolver la falta
de cobertura celular en el interior de los túneles de San Juan utilizando los
elementos óptimos que cubren de mejor manera los objetivos del proyecto.
En e! quinto capítulo se realiza el estudio económico del proyecto analizando
aspectos como: el Valor Actual Neto (VNAN), la Tasa Interna de Retomo (TIR),
e! Período de Recuperación de Capital y la Relación Beneficio - Costo, los
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mismos que son muy útiles para la determinación de la factibilidad económica
de! proyecto.
Luego se presentan conclusiones y recomendaciones que se obtuvieron
después de haber logrado el objetivo principal del proyecto.
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PRESENTACIÓN
Cuando se desea ofrecer cobertura radioeléctrica celular en entornos
especialmente problemáticos tales como túneles, estacionamientos
subterráneos, minas, interiores de edificios, barcos, etc., donde no pueden
aplicarse, o son de dudosa eficacia las soluciones con antenas convencionales,
se utiliza un tipo especial de cable denominado cable radiante.
En los últimos tiempos, la constante demanda por parte de los usuarios de
telefonía móvil de tener cobertura en todos los lugares por los cuales transitan
tanto en las zonas urbanas como rurales a hecho que las empresas tengan que
crear dispositivos que permitan solucionar este problema. De ahí que se creó
una alternativa para ¡as comunicaciones inalámbricas en lugares cerradosi—como es el cable radiante el mismo que es la parte medular del estudio del
presente proyecto.
La comunicación interpersona! a través del celular, con independencia de la
localización física de los interlocutores, por medio de fa voz o por mensajes
escritos de pequeña extensión (mensajes cortos), ha cautivado a todos,
haciendo que los recursos físicos que soportan estas comunicaciones se hayan
quedado pequeños para la demanda provocada por los servicios de telefonía
móvil, debido, entre otros, a las limitaciones en el espectro radioeléctrico, a la
capacidad de tráfico o a la cobertura geográfica, siendo ésta última la razón de
ser del presente proyecto.
El estudio de este proyecto se justifica porque dentro de ios túneles de San
Juan no existe cobertura celular COMA 2000 1x por parte de la empresa
Movistar y mediante ésta tecnología se solucionaría el problema además de
lograr una mayor satisfacción por parte tanto de la empresa como de los
usuarios.
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CAPITULO 1
TECNOLOGÍA CDMA 2000 Ix
El objetivo de! presente capítulo es hacer una pequeña reseña histórica de los
principales estándares de telefonía celular usados en América, así como también
una breve comparación entre estándares; y por último realizar una introducción a
los conceptos básicos de la tecnología CDMA 2000 1x.
1.1 LAS GENERACIONES DE LA TELEFONÍA CELULAR
1.1.1 LA PRIMERA GENERACIÓN 1G116J
La 1G de la telefonía móvil hizo su aparición en 1979, se caracterizó por ser
analógica, y estrictamente para voz.
Algunos de los sistemas analógicos de telefonía móvil terrestre de esta primera
generación son: TACS (Total Access Comunlcatíons System), AMPS (Advanced
Mobile Phone Systems), NMT (Nordic Mobiie Telephony) y NTT (Nippon
Telegraph & Telephone).
A continuación se presenta una explicación breve de cada uno de los sistemas
mencionados anteriormente1161:
• TACS (Total Access Comunlcatíons System)'. Se desarrolló en Inglaterra en
eí año 1985 por parte de Motorola, operando en Sa banda de 900 MHz.
• AMPS (Advanced Mobife Phone Systems}: Desarrollado por Sos
Laboratorios Bell AT&T. Funcionaba en la banda de los 800 MHZ.
• NMT (Nordic Mobile Telephony): Desarrollado por Nokia y Ericsson,
funcionaba a 450 MHz. Luego apareció una segunda versión que
funcionaba a 90Q MHz.
• NTT (Nippon Telegraph & Telephone): Desarrollado por la empresa
telefónica japonesa.
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1.1.2 LA SEGUNDA GENERACIÓN 2G IM
La 2G arribó en 1990 y a diferencia de ía primera se caracterizó por ser digital.
Los sistemas 2G utilizan protocolos de codificación más sofisticados y son ios
sistemas de telefonía celular usados en la actualidad. Las tecnologías
predominantes son: D-AMPS (Digital Advanced Mobife Phone Systems), GSM
(Global System for Mobile Communications), COMA (Acceso Múltiple por División
de Código) y POC (Comunicaciones Digitales Personales).
Los protocolos empleados en los sistemas 2G soportan velocidades de
transmisión más altas para voz pero son limitados en comunicaciones de datos.
Se pueden ofrecer servicios auxiliares tales como: datos, fax y SMS (Servicio de
Mensajes Cortos). La mayoría de los protocolos de 2G ofrecen diferentes niveles
de encriptación. En los Estados Unidos y otros países se le conoce a 2G como
PCS (Servicios de Comunicaciones Personates).
A continuación se presenta una explicación breve de cada uno de los sistemas
mencionados anteriormente:
• D-AMPS (Digital Advanced Mobile Phone Systems): La segunda generación
de los sistemas AMPS es D-AMPS y es completamente digital. Se describe
en el estándar internacional IS-54 y en su sucesor 1S-136, D-AMPS se
diseñó con mucho cuidado para que pudiera coexistir con AMPS, a fin de
que tanto los teléfonos de primera generación como los de segunda
pudieran "funciunar "de incinera simultánea en ía misma celda. En particular,
D-AMPS utiliza los mismos canales a 30. khz que AMPS y a las- mismas
frecuencias a fin de que un canal pueda ser analógico y los adyacentes,
digitales.
• GSM (Global System for Mobile Communications): Es utilizado casi a nivel
mundial. Para una primera aproximación, GSM es similar a D-AMPS. En
ambos se utiliza la múltiplexación por división de frecuencia, en el que cada
dispositivo móvil transmite en una frecuencia y recibe en una frecuencia
mayor (30 MHz mas arriba para D-AMPS, 55 MHZ mas arriba para GSM).
Los canales en GSM son muchas .más anchos que los. D-AMPS (200 khz
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en comparación 30 khz) y almacenan relativamente pocos usuarios (8 en
•comparación -con 3), lo que tía a ooívl una lasa de datos mucho más
grande por usuario que D-AMPS.
• CDMA (Acceso Múltiple por División de Código); Es completamente
diferente de D-AMPS y GSM. En lugar de dividir el rango de frecuencia
perrnftída en afganos crentos de canates estrechos. CDMA permite qae
cada estación transmita todo el tiempo a través de todo el espectro de
frecuencias.
• PDC (Comunicaciones Digitales Personales): Es utilizado solamente en
¿apon "y básicamente es un D-AMP3 Tnutftfrcatto para compatibítídaej hacia
atrás con ei sistema analógico japonés de primera generación.
1.13 LA GENERACIÓN 2.5G|1]
Muchos de los proveedores de servicios de telecomunicaciones (carriers) se
están cambiando á iás redes 2.5G antes de entra? masivamente a 3G. La
tecnología 2,5G es más rápida y más. económica para migrar a 3.G,
La generación 2.5 contiene numerosas mejoras sobre 2G como: control de
potencia más sofisticado, nueva modulación sobre el canal reverso, y métodos de
-codificación -mejorados. -E! -resultado -es .una .Capacidad .signifícaíivafneníe -superior.
Entre los sistemas 2.5 G se encuentran:
• GPRS (General Packet Radio Service): Este añade conmutación de
paquetes a tocios- ios niveles de ia red G'SM' (radiu, nados cíe canrrrütacián,
red -de transmisión, tasación, -etc.) .agregando nuevas .entidades
funcionales. Con GPRS 8 usuarios pueden compartir un único time-slot que
antes se asignaba a uno sólo. Además, cada usuario puede utilizar hasta 8
trnre--stot luyiantfo 115 fcbps teóricos.
« EDQE (Enhanced Dafa^rates for GSM Evolution}: También llamado
GSM384, utiliza un esquema de modulación y codificación alternativo.
Tiene aplicación en ambiente urbano con movimientos lentos o casi
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estacionarios. Se acerca a las velocidades IMT-2000 (particularmente en
exteriores), por lo que &s una buena opción para aquellos operadores GSM
que no han conseguido una Ucencia UMTS,
• COMA 2000 1-x y CDMA 2000-lx EV: Son las evoluciones de COMA y se las
analizará mas adelante.
1.1.4 LA TERCERA GENERACIÓN 3G[3S]
La 3G se caracteriza por !a convergencia de voz y datos con acceso inalámbrico a
Internet, aplicaciones' fnuítirrreeífs y aftas trarTsrrffSforres de datos. Las protocolos
empleados en Jos sistemas 3G soportan más altas veJocidades de transmisión
enfocados para aplicaciones más allá de la voz tales como: audio (MP3), video en
movimiento, video conferencia y acceso rápido a Internet, sólo por nombrar
algunos.
Entre las tecnologías contendientes de la tercera generación se encuentran
CDMA 2000 y WCOMA.
TOMA 2G
EDGE
PSk o Rf+•****- >•*" "- £*»Q^y
3G
F¡g. 1.1 Evolución de 2G a 3G 12]
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COMA20003XRTT384Kbps
DMA200D1XRTT128Kbps
1939 2000 2001 2002 2003
rig. 1.2 Evolución Histórica de 2G a 3G m
1.1.5 LA CUARTA GENERACIÓN 4G14'
La 4G es un proyecto a largo plazo que será 50 veces más rápido en velocidad
que la tercera generación. Se planean hacer pruebas tie este tecnología en el
2005 y se espera que se empiecen a comercializar Ja mayoría de los servicios en
el 2010.
1.2 ¿QUÉESCDMA?[181
A mediados de los 80s, algunos investigadores vieron el potencial de una
tecnología conocida corrió -espectro disperso (spreací specfriím) la cual era
utilizada para aplicaciones militares pero que también podría ser usada para
telefonía celular. Esta tecnología de espectro disperso involucra la transformación
de la información de banda angosta en una señal de banda ancha para
transmisión, \s cus\ ser vista como una manera de aumentar las
capacidades de Jos sistemas TOMA que Jimiían eJ número de usuarios al número
de ranuras de tiempo.
Espectro disperso es una tecnología de banda ancha desarrollada por los
militares estadounidenses que provee conruriicaciories seguras y confiables. La
tecnología de espectro disperso está diseñada para intercambiar eficiencia en
ancho de banda por contabilidad, integridad y segundad. Es decir, más ancho de
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banda es consumido con respecto al caso de la transmisión en banda angosta,
p'ero'eí 1Jtrueque"~anchO"de-banda/potencia"produce una señal que-¿3 en efe-cto
.más robusta ante el ruido y, así, más fácil de detectar por el receptar qjae coaace.
los parámetros (código) de ¡a señal original transmitida. Si el receptor no está
sintonizado a la frecuencia correcta o no conoce el código empleado, una señal
de espectro disperso se detectaría sóío como ruido de tonda. Debido a estas
.características de la tecnología .de espectro disperso, .la .interferencia entre la
señal procesada y otras señales no esenciales o ajenas al sistema de
comunicación es reducida.
A! asignar diferentes códigos únicos a los usuarios, es posible un sistema de
acceso múltiple, A este método de acceso múítrpte se íe conoce como CDMA. Las
-limitaciaoes -de ¿ehúso de frecuencia uisías en .FDMA y TOMA ya no son -tan
críticas en CDMA, ya que múltiples terminales móviles y radio bases pueden
ocupar las mismas frecuencias a la vez. Es obvio entonces que la capacidad en
"asílanos en CDMA se incrementa bastante con respecto a las otras dos técnicas
de acceso múltiple.
Para telefonía celular, CDMA es una técnica de acceso múltiple especificada por
ia T!A (Asociación de Industrias de Telecomunicaciones) como 18-95. En marzo
de 1992, la TJA estableció el subcorniié TR45.5 con la finalidad de desarrollar -un
estándar de telefonía celular digital con espectro disperso. En julio de 1993, la
TÍA aprobó el estándar CDMA IS-95.
Hoy en día existen muchas variantes, pero el CDMA original se conoce como
CDMA One bajo una marca registrada de Qüaícomm. CDMA se caracteriza por su
alta capacidad y celdas de -radio pequeño, que .emplea .espectro disperso y un
esquema de codificación especial y, lo mejor de todo, es muy eficiente en
potencia.
Algunas características sobresalientes de su arquitectura son:
• Utiliza una portadora de 1.25 MHz.
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• Utiliza un algoritmo para !a generación de códigos de ruido
seudoaleatorio ííamacío Código Waísh, ei cual penriite que en cada
bloque, de, 1,25 MHz. pueda haber hasta 64 códigos, diferentes...
• Las estaciones base de CDMA controlan la capacidad de las
estaciones móviles para reducir el riesgo de interferencia. Todas las
señales móviíes- deben negar a la misma intensidad para que ¡as
.señales -puedan ser^ptopjámente codificadas.
• Hand-off. El proceso de hand-off ocurre en cualquier sistema celular
cuando la señal de una llamada cambia de la cobertura de una
antena a la cobertura de otra mientras el dispositivo móvii se mueve.
En el proceso de /land-ofTde CDMA, ó conocido también como soft
hand-off, mientras el dispositivo celular se mueve de una celda a
otra, la señal que recibe puede ser de dos o más antenas celulares
simultáneamente. Este proceso permite a! dispositivo escoger la
señal de Ja antena q.ue más Je convenga, induso puede combinar
las señales que recibe para facilitar la transición mientras se mueve
de una celda a otra. Proporciona mayor seguridad debido a la
codificación de las señ-aies.
1.3 CDMA2000: ACCESO MULTIMEDIA DE ALTA VELOCIDAD [18J
13.1 CDMA 2000
CDMA 2000 es un sistema de banda ancha que perfecciona el actual estándar
-móvil digital xíe segunda generación CDMA One (1S-S5 CDMA). Permite aí usuario
obtener mayores velocidades de transmisión de datos.
Es una tecnología de interfaz de radio de banda ancha compatible con IMT-2000
que podrá utilizarse en todo e\e americano, China, Rusia y la región de
Asia-Pacífico, áreas que poseen en este momento redes COMA One.
Todos los estándares de 3G tienen un importante mercado potencial, ya que se
complementan entre sí y están dirigidos hacia mercados diferentes:
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• WCDMA lo emplearán sobre todo aquellos operadores del espectro de 2
GHz, especialmente en los mercados en donde el GSM ha sido la primera
tecnología implantada.
• CDMA 2000 será de utilidad principalmente a los operadores CDMA One
ya existentes dentro de las bandas de 800 y 1900 MHz.
• En cambio, EDGE atenderá primordiaimeníe tas necesidades de los
actuales operadores TOMA en las bandas de 800, 900 y 1900 MHz.
Según datos proporcionados por el CDG, en ia actualidad CDMA tiene más de
210 millones de usuarios en todo el mundo.
1.3.2 EVOLUCIÓN DE CDMA 2000
Desde el punto de la interfaz radio, CDMA One evoluciona hacia 3G en un
estándar llamado CDMA 2000. CDMA 2000 viene en dos fases: 1x y 3X, sobre
portadoras de 1,25 MHz y 3,75 MHz (3 x 1,25 MHz), respectivamente. Los
sistemas CDMA 2000 pueden operar en las siguientes bandas: 450 MHz, 800
MHz, 1700 MHz, 1800 MHz, 1900 MHz, y 2100 MHz.
La industria se ha concentrado en potenciar aún más las capacidades de CDMA
1x-RTT, normalizando los sistemas HDR (High Data Rate) más que desarrollando
3X-RTT por razones de reutilización de espectro, eliminando de esa manera Ja
principal restricción para la evolución hacia 3G, tanto para los operadores CDMA
One como para los TDMA/IS-136.
El HDR comprende el 1x EV-DO propuesto por el fabricante Qualcomm para
datos en paquetes (acceso a Internet) y el 1x EV-DV propuesto por Motorola (en
fase de desarrollo), que incluye el servicio de voz en paquetes.
CDMA 2000 incluye numerosas mejoras sobre lS-95, incluyendo control de
potencia más sofisticado, nueva modulación sobre el canal reverso, y métodos de
codificación mejorados. E! resultado es una capacidad significativamente superior.
-
Desde el punto de vista del núcleo de red, COMA One evoluciona hacia una
arquitectura bssatía romptelarnente -en 1P, usando -el -estándar tiei ÍETF -{Internet
Engineering Jask Forcé) denominado ÍP Móvil La evolución del núcleo de red
COMA One se inicia con la introducción de un núcleo de red de paquetes que sea
capaz de entregar servicios usando protocolos IP extremo a extremo.
GpífcnfeiBc, muy afías vefcddades ce
Facete de difcs hesfe •̂lttpa* csi una seta po&cbft
. ho;to 3.09 Vbss
Vaí • Vas • Dspficicián do b OEBcdoá
-
10
Forward UnK
1•1 MHz
I2 MHz 5MHz
Ftg. 1.4 Espectro de COMA 2000 [IB]
Las características disponibles con 1xRTT representan un incremento doble, tanto
en la capacidad para* voz comer en cf" irerrrpcT cíe operación1 CÍT espera; ssí corno
una capacidad de datos de más de 300 kbps y -servicios .avanzados de datos en
paquetes. Adicional mente extiende considerablemente [a duración de la batería y
contiene una tecnología mejorada en el modo inactivo. Se ofrecerán todas estas
capacidades BTI "on -canal existente -de 1 .25 -ívít-fz de CDfVÍA
1.3.2.2 cdma 2000 Ix-EV
Basado en el estándar 1x, el sistema Ix-írV mejórala velocidad de procesamiento
de datos, obteniendo- veleidades máximas de- 2 Mbps, sin íer>er que utilizar más
de 1,25 MHz del espectro. Los requisitos para los operadores recién establecidos
con respecto a 1x-EV establecen dos fases:
Fase 1 (1xEV-DO): En la primera es necesario obtener una velocidad de
procesamierító tie daíos tte hasta 2 fv1bp5 para "lograr una transmisión de
datos eficaz y con. máximo aprovechamiento.
Fase 2 (1xEV-DV); La fase 2 se centra en las funciones de datos y de voz
en tiempo real, así como en la mejora del funcionamiento para mayor
eficiencia en voz y en ciatos.
-
11
1.3.23 cdma2000 3x
CTÍMA 2DÜO "3x, elemento "integrante del estándar original cdma2DÜO, permite
aumentar ¡a capacidad por encima de 1x y obtener velocidades de transmisión- de
datos de hasta 2 Mbps con un sistema multiportadora.
La denominación 3x procede del término técnico SxRTT, que hace referencia al
uso de tres portadoras de 1,25 MHz en un sistema multiportadora para prestar
servicios de banda ancha de 3G.
133 FLEXIBILIDAD DE LA TECNOLOGÍA CDMA2000
El CDMA2000 1xfue diseñado con la filosofía de independencia de espectro que
le capacita para evolucionar los sistemas actuales en bandas existentes1 de
frecuencia celular de PGS y de NMT, para proporcionar servicios inalámbricos de
tercera generación. Los sistemas CDMA 2000 pueden operarse en las siguientes
bandas: 450 MHz, 800 MHz, 1700 MHz, 1800 MHz, 1900 MHz, y 2100 MHz.
Los operadores de sistemas CDMA One tendrán la posibilidad de modificar sus
sistemas existentes con modificaciones mínimas tanto a la estación de base
(mejoras de software y de "channel card" (tarjeta de cana!}) como a los terminales.
Para obtener velocidades de transmisión de 2 Mbps y proveer comunicaciones de
datos a ciertas áreas de servicio, los operadores pueden instalar un "server"
•(servidor) y una "tárcutt rard" (tarjeta -de -drcurto) y uria at̂ uafización de software
en las estaciones de base.
cdmaOne CDMA20001
Nuevo softwareen.BSCNuevas tarjetas decanal en lasestaciones de base
Instalar servidorTárjela de circuitopara las estacionesde baseActualización delsoftware para lasestaciones de base
Fig. 1.5 Actualización de CDMA One a CDMA 2000 I15]
-
12
1.4 TERMINALES CDMA2000.L19J
Más de 440 terminales COMA 2000 1x y de 48 terminales CDMA2000 1xEV-DO
se encuentran actualmente disponibles, producidos por fabricantes líderes como
Audiovox, Ericsson, CURITEL, Kyocera, LG, Motorola, Nokia, Samsung, Sanyo y
SK TeleTech. Junto a los teléfonos, también han sido lanzados al mercado
módems inalámbricos por parte de AnyDATA, GTRAN, Novatel Wireless, Sierra
Wireless Wavecom y otros.
Fig. 1.6 Dispositivos COMA 2000 lltíj
-
13
1.5 VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CDMA 2000 l2'
A continuación se presentan las ventajas y desventajas de la tecnología CDMA
1.5.1 VENTAJAS DE CDMA 2000
Hay muchas razones por las que CDMA 2000 es !a tecnología elegida para la
próxima generación de productos y servicios ue cüTTtün'¡c~ac'Íofies uiyaa'ies
inalámbricas:
• Excepcional calidad de voz y de llamadas: La tecnología CDMA filtra e!
ruí'uo ue foncío, ía: diafarría y ía interferencia, cíe mocio que se puede
disfrutar una mayor claridad de voz, privacidad y mejor calidad de
llamadas.
• Mayor cobertura a menor costo: La señal de espectro expandido CDMA
proporciona la mayor cobertura de ía industria inalámbrica, permíífentío
construir redes que tengan menor número de radio bases que otras
tecnologías celulares. Una menor cantidad de radio bases significa reducir
los gastos .operativos, con ahorros resultantes tanto para operadores como
clientes.
• Datos en paquetes: Las redes CDMA se construyen con protocolos de
datos en paquetes IP estándar. Otras redes requieren costosas mejoras
para agregar nuevos equipos de datos en paquetes a las mismas y
necesitan asimismo TVUBVOS teléfonos para datos en paquetes. Los
teléfonos CDMA One estándar ya tienen incorporados, los. protocolos.
TCP/IPy PPP.
• Más tiempo de conversación, mayor duración de la batería y teléfonos
más pequeños: Gracias a CDMA, se puede dejar eí teléfono encendido.
La tecnoJogía CDMA usa eJ control de poie ĉia para mQAiícrear Ja -cantidad
de energía que su sistema y su aparato telefónico necesitan en todo
momento. Los teléfonos CDMA normalmente transmiten a los menores
niveíes de potencia de ía industria, aumentando ia vida de la batería y
-
14
logrando, por consiguiente, tiempos de conversación y de espera más
praíongados. Los íe!éfonos CDfolA pueden incorporar también baterías más
pequeñas, resultando así teléfonos más pequeños y livianos. Más fáciles
de llevar. Más fáciles de usar.
Menos llamadas perdidas: El método CDMA patentado de soft hand-off,
consiste en el pasaje de llamadas entre células, reduce abruptamente e!
riesgo de interrupción o pérdida de llamadas durante el traspaso. Ei
proceso de traspaso lógico origina menos flamadas perdidas, puesto que 2
ó 3 células están monitoreando su llamada en todo momento.
Mayor seguridad y privacidad: Además de filtrar el cruce de llamadas y
ruidos de fondo, las transmisiones de espectro amplio y codificadas
digitalmente de CDMA son intrínsecamente resistentes a la intrusión. La
codificación de voz de CDMA también evita el "cloning" y otros tipos de
fraude.
Mayor capacidad: La tecnología CDMA permite que un mayor número de
abonados comparta las mismas frecuencias de radio, ayudando a los
proveedores de servicios a aumentar su rentabilidad. CDMA usa la
tecnología de espectro expandido, que puecíe proporcionar hasta 10-20
veces la capacidad de Jos equipos analógicos y más de 3 veces la
capacidad de otras plataformas digitales. Con teléfonos de modo dual, la
tecnología CDMA es compatible con otras tecnologías para lograr una
cobertura de servicio a usuarios itinerantes -sin discontinuidades.
Reducción del ruido de fondo y la interferencia: La tecnología CDMA
combina múltiples señales y mejora la intensidad de seña!. Esto permite la
casi total eliminación de la interferencia y el desvanecimiento. Tanto el
ruido eléctrico de fondo (ruido de computadora) como e\o de fondo
acústico (conversaciones de fondo) se filtran usando un ancho de banda
angosto que corresponde a la frecuencia de la voz humana. De esta forma,
el ruido de fondo se mantiene fuera de sus conversaciones.
Rápido desarroíío: Los sistemas CDMA se pueden poner en servicio y
ampliar en forma más rápida y económica que la mayoría de las redes
cableadas. Además, dado que requieren menos instalaciones celulares, las
-
15
redes CDMA pueden ponerse en servicio más rápidamente que ¡os otros
tipos de redes inalámbricas.
• Avances continuos: La tecnología CDMA permite a los usuarios acceder
a una amplia gama de nuevos servicios, incluidos la identificación de
llamadas, los servicios de mensajería breve y las conexiones a Internet.
Las ¡¡amadas de voz y datos simultáneas son también posibles con !a
tecnología CDMA,
• Avances tecnológicos continuos: La tecnología CDMA de tercera
generación es también la norma para la industria inalámbrica.
Esta norma funciona en tres modos —multiportadora, expansión directa y
dúplex por división de tiempo— y opera con las redes ANSI-41 y GSM-
MAP. Con CDMA como norma única de la industria, las compañías de
telecomunicaciones de todo el mundo se benefician con una mayor
selección de equipos, precios más bajos y ra capacidad de poner err
marcha equipos y servicios más rápido que antes. Los productos de la
próxima generación se pueden beneficiar con las curvas de costos de los
productos actuales, obteniéndose como resultado menores costos tanto
para operadores corno clientes.
1.5.2 DESVENTAJAS DE CDMA 2000
Las características favorables no pueden ser alcanzadas sin costo, algunas de las
desventajas de Sa tecnología CDMA 2000 son:
• El requerimiento de un control de potencia efectivo para prevenir la
interferencia de usuarios con niveles de potencia altos de radio bases
cercanas. Estudios realizados indican que si es posible elaborar un sistema
de control de potencia adecuado, pero a un costo elevado.
• La codificación y decodificación de mensajes es bastante compleja si se
quiere aprovechar todas las ventajas disponibles de diversidad de
frecuencia.
• La técnica de localización vehicular, no es muy precisa, para esquemas de
celdas grandes.
-
16
La detección completamente coherente no es posible en medios con
atenuaciones rápidas.
El sistema de espectro expandido no parece ser atractivo cuando se usan
esquemas de celdas grandes, desde el punto de vista de la relación costo-
eficiencia. Sin embargo las ventajas operacionales mencionadas podrían
ser aplicadas en este caso.
Un factor que afecta a la cobertura de los sistemas CDMA, es la tendencia
de las celdas a contraerse y expandirse de acuerdo al número de usuarios
que accedan a la celda, este fenómeno es llamado "Efecto Respiración".
Mientras más usuarios se encuentren dentro de una celda mayor será el
ruido de radiofrecuencia. Al aumentar el ruido se incrementa la pérdida de
enlaces (las especificaciones CDMA recomiendan 3dB para la pérdida o
enlaces) a tal punto que el área de cobertura de la celda se reduce
dramáticamente, como se indica en la siguiente figura. El efecto neto es el
incremento del número de celdas de las que específicamente se requieren.
Pocos Usuario; Muchos Usuarios
Efecto Respiración
Leyenda
A. Radio Base
* Usuarios Móviles
G Cobertura
• Sin Cobertura
Fig. 1.7 Efecto Respiración
-
17
CAPITULO 2
ESTUDIO DE CABLES RADIANTES
En este capítulo se analizarán las generalidades del cable radiante, sus partes
constitutivas y sus aplicaciones.
También se conocerán los diferentes tipos de cables radiantes que existen en el
mercado, así como las características mecánicas y eléctricas de cada uno para
finalmente proceder a la selección del mejor cable que satisfaga las necesidades
del sistema a diseñarse.
2.1 CABLE RADIANTE[10i
2.1.1 INTRODUCCIÓN
La telefonía celular, los servicios de trunking, paging, radios de dos vías, y otros*
más de carácter inalámbrico son utilizados todos los días por millones de
usuarios. La necesidad de poder acceder a ellos en cualquier parte es de vital
importancia, tanto para quien requiere el servicio, como para las compañías
prestadoras, que desean poder brindarlo en todo momento y lugar, con la
consiguiente mejora en la facturación e imagen empresarial.
Figura 2.1 Aplicaciones del cable radianteI1D]
-
18
Las ondas de radio se propagan favorablemente en espacios abiertos, pero
dentro de los edificios, íúne/es (presente proveció), minas, metros, V otros lugares
cerrados, la penetración de señales generadas en el exterior, y la propagación de
las mismas dentro de las estructuras se ve seriamente afectada.
Para este problema existe una solución muy eficaz, que consiste en la extensión
de la cobertura mediante antenas y cables adicionales dentro de los lugares con
problemas. La seña! se capta mediante una antena externa, se amplifica
convenientemente, y luego se distribuye hasta los lugares de interés mediante
cables coaxiales o fibra óptica, para luego ser nuevamente radiada mediante otras
antenas. El mismo camino inverso sigue la señal generada por ios equipos
portátiles de ios usuarios.
Otra alternativa ideal para los casos en los cuales las extensiones a cubrir son
grandes, como es el caso de los túneles, es el uso de cable radiante.
Este es un tipo especial de cable coaxial que conduce la energía'del mismo modo
que ei convencional y al mismo tiempo permite que parte de ella escape (trabaja
como una antena) haciendo de esta manera que sea posible la comunicación a
través de él.
2.1.2 DEFINICIÓN Y PARTES CONSTITUTIVAS
El cable radiante es una combinación de una línea de transmisión y una antena.
Está constituido por un cable interior sólido llamado núcleo, recubierto de un
aislante de esponja, la misma que está recubierta de una malla de cobre en la
cual existen perforaciones, como se indica en la figura 2.2.
E! cable radiante es muy similar al cable coaxial normal en su construcción. La
mayor diferencia está en et conductor extemo del cable. Los cables coaxiales
normales utilizan un conductor externo cubierto, eí cual es diseñado para
minimizar la fuga de señales de radiofrecuencia. En cambio, el conductor externo
del cable radiante tiene orificios y estos permiten radiar una cantidad de señal de
forma controlada en ei ambiente circundante de) mismo. La cantidad de señal que
-
19
se propaga alrededor del cable es mínima comparada con la cantidad de señal
que sigue viajando a través del cable.
chaqueta
aislante
orificios
núcleo
Figura 2.2 Cable Radiante1101
2.1.3 DIFERENCIAS ENTRE EL CABLE RABIANTE Y UNA ANTENA ll°l
Una antena es un dispositivo pasivo (un arreglo de conductores eléctricos) que
convierte potencia RF en campos electromagnéticos o en su defecto intercepta
éstos mismos y los convierte a energía RF, como se muestra en la figura 2.3
Antena 1 Aírtcno2
Figura 2.3 Radiación de antena [17]
-
20
La potencia RF produce un flujo de corriente en la antena.
La corriente genera una radiación de campo electromagnético a través del
espacio libre.
El campo electromagnético induce pequeñas corrientes en cualquier
conductor que alcance. Estas pequeñas corrientes son réplicas idénticas
de la corriente original en la antena de transmisión.
Campo eléctrico -E
Dirección de propagaciónde la señal
Campo magnético H
Figura 2.4 Campos eléctricos y magnéticos1171
La energía presente en el campo electromagnético se desplaza desde el punto de
origen, expandiéndose alrededor del mismo y debilitándose a medida que se aleja
del emisor. Según la posición que ocupe en el espacio el conductor de la antena
por el que circule la corriente de RF, el campo eléctrico creado tendrá su eje en
dirección vertical, horizontal o inclinada, dando lugar así a un campo polarizado
en esa dirección.
Como se indica en la figura 2.5 la energía de RF de una antena dipolo se expande
hacia el espacio, pero no lo hace con igual intensidad en todas direcciones, al
contrario de una antena que presente un diagrama de radiación perfectamente
esférico.
Esa antena teórica se denomina isotropica, que puede ser comparada con la luz
de flash que usa un foco como referencia, produciendo la misma luz en todas
direcciones.
-
21
'".1 ffÍ.TÍ* ':'"-''"' .̂ ?-'-~--':L~*-:» "'•' '•' -~" "ít' '" ": "" ""'''i^X'^"•.-"ri&'̂ í .tHSt̂ ĵ l. r^Utfla;[n^Éî -'̂ A-«^#'W«-k--ii'--í-jJ«"^1rV-íL_
.
Figura 2.5 Comparación de radiación entre una antena isotrópica y una de dipolo[1?1
A diferencia del cable radiante que expande su señal con igual intensidad en
todas las direcciones como se lo muestra en la figura 2.6, las antenas reales
radian diferentes porcentajes de energía en diferentes direcciones.
Figura 2.6 Radiación de un cable radiante [1DJ
2.2 TIPOS DE CABLES RADIANTES
En el mercado existen diversos tipos de cables radiantes, entre los más
destacados se tiene:
-
• La serie RFX del fabricante Draka NK Cables (Finlandia)
• RADIAX del fabricante Andrew (Estados Unidos de América)
• AIRCELL del fabricante Trilogy (Estados Unidos de América)
• El cable radiante del fabricante Kaval (Canadá)
• TENNA-FLEX del fabricante Cablewave Systems División (Estados Unidos
de América)
• NÚ - TRAC del fabricante Times Microwave Systems (Estados Unidos de
América)
• El cable radiante del fabricante ITAS (Francia)
Se va a hacer una descripción general de 4 de los siete cables mencionados
anteriormente, ya que, ios conceptos básicos, características eléctricas y
mecánicas de todos los cables radiantes que existen en el mercado tienen mucho
en común; esa pequeña diferencia en sus características técnicas no influyen en
el sistema a diseñarse porque las condiciones de instalación y propagación de
señal no son muy rigurosas.
2.2.1 CABLE RADIANTE REX[8]
Cuando se usa un cable radiante para proveer una cobertura con señal de radio
dentro de túneles, en trenes subterráneos, en el interior de edificios, en minas,
etc. el cable debe ser extremadamente confiable y diseñado para aguantar las
demandas del ambiente de instalación.
Figura 2.7 Cable RFX[8!
La constructora finlandesa Draka NK Cables ha diseñado su serie de cables
radiantes RFX usando el conocimiento adquirido por la empresa en el desarrollo
de cables alimentadores (feeder) de antena para estaciones base de redes
-
celulares o móviles. Un buen ejemplo de este conocimiento es el proceso único
del aislamiento del cable, en el que se usa nitrógeno como gas expansor. El alto
grado de expansión del dieléctrico de espuma dé' polietileno y de las aperturas
escrupulosamente maquinadas a lo largo del conductor externo garantiza una
atenuación longitudinal mínima y una pérdida de acoplamiento también mínima.
2.2.1.1 Características Generales
Entre las distintas características que se pueden encontrar de esta serie de cables
se citan las más importantes:
• Atenuación y pérdida de acoplamiento bajos
• Cubierta disponible libre de halógeno y retardante al fuego
• Opción de cable mensajero para fácil instalación
• Dieléctrico de polietileno formado en una atmósfera de nitrógeno amigable
al medio ambiente
• Capa de polietileno sobre el aislante de espuma para prevenir la entrada
de humedad.
Sección TransversalCuWcrla tío poSoiitono do ata
resisten I o n Lt nbmslón
TiAo Oo cobro corrugado
PelFcula
-
24
humedad. Este diseño especia! del aislamiento mejora !a vida de servicio y
confvabüia'ati de ios cables Tau'iantes.
Hay dos tipos de conductor exterior disponibles:
El conductor de cobre corrugado soldado se usa generalmente cuando se
requiere flexibilidad y una buena durabilidad mecánica
La banda de cobre traslapada no corrugada se usa en
ambientales menos severas
Los cables que vayan a ser instalados en espacios cerrados deben cumplir
especificaciones estrictas de retardantes ai fuego, generación de humo y
emisiones tóxicas. Se. puede hacer la cubierta del cable coa materiales.
retardantes de fuego y libres de halógeno, de acuerdo con los requisitos del
cliente. Para mejorar aún más la capacidad retardante de fuego del cable, está
disponible la opción de una barrera de mica especrat entre el conductor exterior y
Ja cubierta exterior,
2.2.1.2 Características Técnicas del Cable Radiante RFX
Existe un solo tipo de cable radiante RFX, con diferentes retardos al fuego y
distintos tamaños que se describirán más adelante.
• Tamaños:
Diámetro (pulg.)
1/2"
5/8"
7/8"
1-1/4"
Diámetro (mm.)
12,7
15,9
22,2
31,8
Tabla 2.1 Diámetros del cable RFX tai
-
25
2.2.1.2.1 Identificación de los Cables RFX
Los cables radiantes tienen un código de Identificación que Indica su tamaño,
capacidad de retardo al fuego e impedarrcia característica.
Con un ejemplo se describen las partes que tiene este código.
RFX 1/2"-50 BHF
El código está constituido de cuatro partes:
RFX: Indica que es un cable radiante del fabricante Draka NK Cables.
1/2": Indica el tamaño del cable.
50: Indica la impedancia del cable.
BHF: Indica el retardo a la propagación del fuego.
• Niveles de Retardo de Propagación al Fuego:
BHF: Alta resistencia de propagación al fuego. La chaqueta es de color
negro.
GHF: Retardo a la propagación de fuego. Tiene una baja emanación de
gases tóxicas y humo. La chaqueta es de color verde.
SIN PREFIJO: No tiene ninguna propiedad de retardo a la propagación del
fuego. La chaqueta es de color negro.
2.2.1.2.2 Características Mecánicas y Eléctricas del Cable RFX
A continuación se presentan fas características mecánicas y eléctricas de ios
diferentes tipos de cabies RFX.
-
26
a) Características Mecánicas
En la tabía se muestran las principales características mecánicas deí cabíe RFX.
0 Conductor interior
Cobre circular
0 Dieléctrico
Potíetüeno ceíuiar
0 Conductor exterior
Tubo corrugado,
ranurado y soldado de
cobre
0 Chaqueta
PoÜeíileno negro o
termoplástico ubre de
halógeno
Peso
Rango Operativo de
Temperatura °C
Fuerza de Tracción
Máxima
Radio de Curvatura
Mínimo
1/2"
Aiambre
0.19 in
(4.8 mm)
0.48 ¡n
(12.1 mm)
0.54 ¡n
(13.6 mm)
0.63 in
(16.0 mm)
Q.25 kg/m
-55 a 80°
2550 N
5 in
(127 mm)
7/8"
Tubo
0.35 ¡n
(9.0 mm)
0.87 in
(22.2 mm)
0.98 in
(24.9 mm)
1.08 in
(27.5 mm)
0,56 kg/m
-55 a 30°
3200 N
10in
(254 mm)
1-1/4"
Tubo
0.51 in
(13 mm)
1.27in
(32.2 mm)
1.41 in
(35.6 mm)
1.54in
(39.0 mm)
1 kg/m
-55 a 80a
6050 N
15 in
(381 mm)
1-5/8"
Tubo
0.69 ¡n
(17.5 mm)
1.65in
(41.Qmrn)
1.83 in
(46.5 mm)
1.97 ín
(50.0 mm)
1.35 kg/m
-55 a 80°
3000 N
20 in
(400 mm)
Tabla 2.2 Características mecánicas del cable RFX IB]
b) Características Eléctricas
tn i3s s!yüíGríi.ss rríí-jGStran tas principales caractensucas eléctricas
los diferentes tipos de cables RFX.
-
27
Frecuencia
Máxima de
Trabajo GHz
VSWR Típico
Impedancia
Velocidad de
Propagación
Capacitancia
1/2"
10
1.29
50±2Q
88%
75 pF/m
7/8"
5.3
1.29
50±2Q
88%
76 pF/m
1-1/4"
3.7
1.29
50±2Q
88%
76 pF/m
1-5/8"
2.8
1.29
50 ±20
88%
78 pF/m
Tabla 2.3 Características eléctricas del cable RFX [8]
Atenuación dB/100m
Cable
1/2"
7/8"
1-1/4"
1-5/8"
150 MHz
3.1
1.7
1.3
1.0
450 MHz
5.4
1.9
2.2
1.8
900 MHz
7.9
4,2
3.2
2.7
1800 MHz
-ít.7
6.2
4,9
4,4
Tabla 2.4 Atenuación del cable RFX[8]
Pérdidas de Acoplamiento a 2 m en dB
Cable
1/2"
7/8-"
1-1/4"
1-5/8"
150 MHz
69
69
69
71
450 MHz
72
70
68
68
800 MHz
72
70
69
75
1800 MHz
76
76
75
77
Tabla 2.5 Pérdidas de Acoplamiento del cable RFX [81
-
28
2.2.2 CABLE RADIANTE AIRCELL[9]
Con los continuos avances de la tecnología inalámbrica, los usuarios de
-dispositivos portátiles inalámbricos esperan que la cobertura de radio frecuencia
no se interrumpa tanto en ambientes internos como en ambientes externos,
Los cables radiantes AirCell del fabricante Trilogy permiten brindar a ios usuarios
artas expectativas de tener cobertura de radio frecuencia en áreas en ¡as que son
difíciles de alcanzar, por eUo este upo de -cables Joan -sido examinados
cuidadosamente para su uso dentro de construcciones y en ambientes externos.
2.2.2.1 Aplicaciones
• Dentro de construcciones
Los grandes edificios a menudo tienen poca cobertura de radiofrecuencia porq-u-e
algunos de ellos están construidos con materiales que interfieren con la
transmisión de señales de radio, dando como resultado lugares con poca
disponibilidad de señal. Este cable radiante provee la solución para hacer posible
ia comunicación en estos ambientes.
• En Sistemas Subterráneos
Las áreas subterráneas como túneles, metros, garajes, y minas, están aisladas
de cobertura. Los usuarios de teléfonos celulares esperan que sus dispositivos
inalámbricos puedan operar sin interrupción mientras viajan a través de estas
áreas.
El diseño del cable permite que exista una transparente y continua comunicación,
ofreciendo una combinación de flexibilidad fuerza y características eléctricas
superiores.
Llegando a ser ei producto de eiección de varios usuarios por proveer soluciones
de cobertura éñ !ás siguientes áreas:
-
29
• Metros
• Túneles
» Hospitales
• Estadios
• Minas
• Prisiones
• Garajes o estacionamientos
2.2.2.2 Funcionamiento y Partes Constitutivas
El cable radiante AírCell actúa tanto como una línea de transmisión y como una
antena, proporcionando una señal uniforme y potente en áreas de propagación
restringidas.
Posee dos orificios en el conductor exterior que permiten acopiar las señales de
RF a los dispositivos inalámbricos como por ejemplo teléfonos celulares el cable.
Recíprocamente, ias señales de radio son emitidas hacia el exterior por el cable y
recibidas por e! teléfono.
Debido a la capacidad del ancho de banda del Aircell, un solo cable radiante
puede proveer cobertura ar través- de rrTÚrtrpíes- bandas- ere ftecaerrcfa
simultáneamente lo cual los hace muy útiles, ya que se los utiliza en los sistemas
de comunicación de una y dos vías, AirCell está disponible en diámetros de 1/2",
5/8", 7/8", 1-1/4" y 1-5/8". Todos los anteriores están disponibles en 50 y 75
Ohmios.
En la Figura 2.5 se pueden observar las partes constitutivas del cable radiante
Aircell.
-
30
Conductor CentralEl conductor central del cable puedeestar construido en cobre puro otambién esta formado por unaaleación de aluminio (10%) y cobre
Conductor AdhesivoEl conductor central esta acompañado de un tipode conductor adhesivo para asegurar que ¡osdiscos dieléctricos estén unidos al conductorcentra!, ¡o cual previene que exista humedad en elconductor central. Además, el adhesivo puedequitarse fácilmente para que la instalación delconectar con el cable sea fácil y rápida.
Discos DieléctricosLos discos dieléctricos están regularmenteespaciados para minimizar la atenuación.
Tubo dieléctricoEl tubo y el disco dieléctrico están juntos formandocámaras herméticamente selladas queproporcionan una barrera a la penetración delagua. Puesto que este tipo de estructura dieléctricacontiene un porcentaje alto de aire, la atenuacióndel cable es la más baja del mercado.
Adhesivo del Tubo DieléctricoEstá compuesto de un polímero propietario queesta sobre el tubo dieléctrico. E! adhesivo junta altubo dieléctrico interior con el conductor externo dealuminio, resultando en una estructura fuerte ydurable.
Conductor Exterior de aluminioEl conductor exterior es de alta calidad eléctrica. Lasaberturas longitudinales duales proporcionan unapérdida de acoplamiento óptima y baja atenuaciónoara aseaurar unas comunicaciones excelentes.
ChaquetaEsta chaqueta proporciona la fuerza y durabilidadpara soportar las condiciones más exigentes. Laschaquetas retardantes al fuego son optativas yestán disponibles para cumplir con las condicionesambientales más duras.
Figura 2.9 Partes constitutivas [9]
-
31
2.2.2.3 Ventajas del cable radiante AirCell
El cable radiante Aircéll brinda "las siguientes ventajas;
• La capacidad de multíbanda
Posee la capacidad de muftibanda io cuai permite que simultánearnente se pueda
transmitir y recibir señales, permitiéndose el servicio de paging y una confiable
cobertura de los sistemas celulares a través de un solo cable el cual actúa como
una antena de distribución multibanda. Este cable cubre todas las bandas de
comunicación to que permite no especificarla frecuencia de operación.
• Baja atenuación y pérdida óptima de acoplamiento
El diseño patentado aire-dieléctrico y el 91% de la velocidad de propagación en
Jos cables radiantes AirCell proveen una pérdida de acoplamiento óptima y Ja
atenuación más baja disponible en ¡a actualidad. Esto significa una cobertura de
radio continua para grandes distancias sobre un gran rango de frecuencias.
• Bajo VSWR
El diseño único y el proceso preciso de manufacturación de los cables radiantes
Airee!! permiten a Trilogy ofrecer el más bajo performance de VSWR en ia
industria.
• Durabilidad superior
Los cables radiantes AirCeH son longitudinalmente fuertes, resistentes a la
compresión, y flexibles. Esta construcción asegura que las instalaciones estén
ubres de problemas y la vida útil de las mismas se alargue.
-
32
• Niveles de retardo a! fuego
E! cable estándar usa una chaqueta de polieífíeno y es utilizado cuando el cable
va a ser instalado en lugares donde las propiedades de retardo a! fuego no son
requeridas. Para requerimientos de retardo al fuego, el cable radiante Aircell esta
disponible con una chaqueta de retardo al fuego y materiales Ubres de halógeno.
• Facilidad de conexión
El cable radiante AirCell es^el más rápido para las conexiones en la industria.
Utilizando el kit de herramientas, instalar los conectores al cable radiante es
bastante fácil y se 16 hace en menos de dos minutos. Además la conexión no
requiere de soldadura ni de remover !a espuma de! conductor central.
Juntos, 1os cables de TriÍDgy y 1os conectares son una pareja insuperable lo que
permite un alto performance en el sistema,
• Facilidad de instalación
Es simple de usar y fácil de instalar. El diseño totalmente garantizado del cable
AJrCell ofrece una excelente flexibilidad, haciéndolo muy apropiado para trabajar
en espacios curvos donde es necesario doblar el cable.
2.2.2.4 Características Técnicas del Cable Radiante Aircell
Existe un sólo tipo de cable radiante Aircell, con diferentes retardos al fuego,
distintos tamaños y con impedancias de 50 y 75 ohmios que se- describirán más
adelante.
• Tamaños:
Diámetro (pulg.)
1/2"
5/8"
7/8"
1-1/4"
1-5/8"
Diámetro (mm.)
12,7
15,9
22,2
31,8
41,3
Tabla 2.6 Diámetros del cable AtrcetP'
-
V
2.2.2.4.1 Identificación de los CablesAirce.il
Los cables radiantes tienen un código de identificación que indica su tamaño,
capacidad de retardo a! fuego -e irnpedarvcra cara-ct-erístlca.
Con un ejemplo se describen las partes que tiene este código.
AR012J50
El código está constituido de cuatro partes;
AR: Indica que es un cable radiante del fabricante Trilogy.
012: Indica el tamaño del cable.
J: Indica el retardo a la propagación del fuego.
50: Indica la impedancia del cable.
• Tamaño de! Cable:
012: 1/2"
058: 5/8"
078: 7/8"
114: 1-1/4"
158: 1-5/8"
-
34
« Niveles de Retardo de Propagación al Fuego:
J: No tiene ninguna propiedad de retardo a la propagación del
fuego. La chaqueta es de potietileno y de coíor negro.
D: No posee retardo al fuego. Posee una chaqueta negra doble de coior
negro.
F: Posee retardo al fuego y la chaqueta es no halogenada
• Impedancia del Cable:
50: 50 ohmios
75: 75 ohmios
2.2.2.4.2 Características Mecánicas y Eléctricas del Cable Airce.ll
A continuación se presentan las diferentes características mecánicas y eféctncas
de ios diferentes tipos de cabfes Aircel! de 50 y 75 ohmios.
a) Cara cte rísti cas IV! ecánjI cas
En la tabla se muestran las principales características mecánicas del cable Airceíl:
-
35
a.1) 50 ohmios
0 Conductor Interior
in (mm)
0 Dieléctrico
¡n {mm)
0 Conductor Exterior
in (mm)
0 Chaqueta
in (mm)
Peso kg/km
Rango Operativo de
Temperatura °C
Radio de Curvatura
Mínimo in (mm)
Fuerza de Tracción
Máxima kg
1/2"
0.188
(4.78)
0.470
(11.94)
0.510
(12.95)
0.590
(14.99)
189
-40 a 77
6
(152)
211
5/8"
0.283
(7.19)
0.712
(18.08)
0.7SQ
(19.30)
0.840
(21 .34)
375
-40a 77
8
(203)
417
7«"
0.383
(9.73)
0.968
(24.58)
1.012
(25.70)
1.092
(27.73)
445
-40 a 77
10
(254)
333.6
-4 -*/,*!(I- 1Í-»
0.590
(14.98)
1.480
(37.59)
1.524
(38.71)
1.604
(40.74)
840
-40 a 77
15
(381)
511
.. f,n,,1 -Uí (J
0.728
(18.49)
1.871
(47.52)
1.888
(47.96)
1.978
(50.24)
1004
-40 a 77
20
(508)
680
Tabla 2.7 Características mecánicas del cable Aircell de 50 ohmios[9)
a.2) 75 ohmios
0 Conductor Interior in (mm)
0 Dieléctrico in (mm)
0 Conductor Exterior in (mm)
0 Chaqueta in (mm)
Peso kg/km
Rango Operativo de Temperatura °C
Fuerza de Tracción Máxima kg
Radio de Curvatura Mínimo in (mm)
1/2"
0.123
(3.12)
0.470
(11.94)
0.510
(12.95)
0.590
(14.99)
156
-40 a 77
211
6
(152)
5/8"
0.185
(4.70)
0.712
(18.08)
0.760
(19.30)
0.840
(21 .34)
302
-40 a 77
417
8
(203)
7/8"
0.248
(6.30)
0.961
(24.41)
1.015
(25.78)
1.095
(27.81)
464
-40 a 77
635
13
(330)
Tabla 2.8 Características mecánicas del cable Aircell de 75 ohmios 19]
-
36
b) Características Eléctricas
En las siguientes tablas se muestran las principales características eléctricas de
ios diferentes tipos de cables Aircell:
b.1) 50 ohmios
Frecuencia Máxima
GHz
VSRW Típico
Impedancia
ohmios
Velocidad de
Propagación
Capacitancia pF/m
1/2"
11
1.3
50
91%
73.16
5/8"
7
1.3
50
91%
73.16
7/8"
5
1.3
50
• 91%
73.16
1-1/4"
3.4
1.3
50
91%
73.16
1-5/8"
3
1.3
50
91%
73.16
Tabla 2.9 Características eléctricas del cable Aircelj de 50 ohmios [91
Atenuación dB/100 m
150MHz
450 MHz
894 MHz
1000 MHz
1700 MHz
1/2"
3.87
6,59
9.02
9.51
12.4
5/8"
2.17
4.04
5.97
6.36
9.02
7/8"
1.42
2.75
4.27
4.60
6.60
1-1 /4'1
0.97 '
1.91
3.02
3.26
4.35
1-5/8"
0.98
1.82
2.59
2.73
3.97
Tabla 2.10 Atenuación del cable Aircell de 50 ohmios[9!
-
Pérdidas de Acoplamiento a 2 m en dB
37
150 MHz
450 MHz
894 MHz
1000 MHz
1700 MHz
1/2"
67
63
68
69
72
5/8"
67
63
67
68
73
7/8"
67
68
70
70
71
1-1/4"
65
67
69
69
70
1-5/8"
65
67
69
69
70
Tabla 2.11 Pérdidas de Acoplamiento del cable Aircell de 50 ohmios [9]
b.2) 75 ohmios
Frecuencia Máxima, GHz
VSRW Típico
Impedancia, ohmios
Velocidad de Propagación
Capacitancia, pF/m
1/2"
12
1.3
75
91%
48.9
5/8"
8
1.3
75
91%
48.9
7/8"
6
1.3
75
91%
48.9
Tabla 2.12 Características eléctricas del cable Aircel! de 75 ohmios'
Atenuación dB/100m
150 MHz
450 MHz
894 MHz
1000 MHz
1700 MHz
1/2"
3.35
5.91
8.46
9.06
11.7
5/8"
2.36
4.13
5.84
6.23
8.10
7/8"
1.77
3.18
4.83
4.99
6.50
Tabla 2.13 Atenuación del cable Aircel! de 75 ohmios19]
-
38
Pérdidas de Acoplamiento a 2 m en dB
150 MHz
450 MHz
894 MHz
1000 MHz
1700 MHz
1/2"
65
66
63
71
75
5/8"
66
64
66
71
75
7/8"
65
63
65
67
67
Tabla 2.14 Pérdidas de Acoplamiento del cable Aircel! de 75 ohmios[9]
2.23 CABLE RADIANTE RADIAX [1°!
El cable RADIAX de Andrew resuelve los problemas de comunicaciones
inalámbricas dentro en ambientes interiores, como minas, túneles, subsuelos,
metros, etc.
Opera dentro de las bandas de frecuencia desde los 500 MHZ hasta los 2400
Mhz.
2.2.3.1 Tipos de Cables RADIAX
Andrew posee en el mercado 4 tipos de cables radiantes de acuerdo a sus
aplicaciones y a las necesidades del cliente.
A continuación se describen Jos tipos de cables RADIAX:
Cable Radiante RCT (modo radiado)
Cabíe Radiante RXL (modo acoplado)
Cable Radiante RXP
Cable Radiante RDXF
-
39
2.2.3. U Cable Radiante RCT (modo radiado)
Este tipo de cable está diseñado para trabajar en sistemas haif y fuíl dúplex. Está
hecho de una lámina que recubre el conductor exterior sobre una espuma de baja
densidad la cual recubre al conductor interior. El cable tiene ranuras en el
conductor exterior, lo que permite tener bandas de frecuencia específicas para la
operación del cable.
v ^
Figura 2.10 Cable Radiante RCTÍ1D]
Aplicaciones:
Está diseñado para aplicaciones específicas, donde determinados anchos de
banda son requeridos para todo el sistema. Está idealmente preestablecido para
sistemas que operan en una y dos bandas de frecuencia las mismas que son:
• Sistemas de una o varias bandas
• Túneles y Edificios
• Exteriores
• TETRA, Celular, GSM, PCN, PCS, UMTS
• Datos de alta velocidad
• Espectro Expandido.
2.23.1.2 Cable Radiante RXL (modo acoplado)
Basado en la familia del cable coaxial Heliax, el cable RADIAX de modo acoplado
esta hecho de un material arrugado que esta soldado al conductor exterior de
cobre sobre una espuma de baja densidad la cual recubre al conductor interior.
Los agujeros que se encuentran en la parte arrugada del conductor exterior
producen la radiación del cable. El cable de la serie RXL esta diseñado para
-
40
aplicaciones que requieren múltiples bandas de radio frecuencia. Esta disenado
para trabajar con bandas de frecuencia desde 50 MHz hasta 2.4 GHz.
Figura 2.11 Cable Radiante RXL[1D]
Aplicaciones:
• Sistemas multibanda
• Túneles
• Edificios
• Exteriores
2.2.3.1.3 Cable Radiante RXP
Basado en la familia del cable coaxial Heliax, el cable Plenum de RADIAX está
hecho de un material arrugado el cual está soldado al conductor exterior con
orificios a través de los cuales el cable radia al exterior. Para pasar las pruebas
estrictas de! túnel de Steiner (UL 910), se requiere de materiales de alta
temperaturas llamados Polímeros Fluor-Etílenos (FEPs). Para reducir costos los
cables Plenum de Andrew utilizan un FEP tubular para soportar al conductor
exterior sobre el interior. Esto mejora el desenvolvimiento eléctrico y minimiza el
uso de materiales hechos de CFC durante la manufacturación. Está diseñado
específicamente para aplicaciones en interiores donde se deben utilizar cables
retardantes al fuego.
Figura 2.12 Cable Radiante RXP [10]
-
41
2.2.3.1.4 Cable Radiante RDXF
Esta nueva serie de cable RADIAX esta diseñada específicamente para interiores
de construcciones para reducir el costo de instalación. El cable contiene un
conductor laminado de cobre unido a una espuma dieléctrica de baja densidad. La
serie RDXF utiliza en su exterior un adhesivo que se adhiere a las paredes y
demás superficies, lo que le permite ser instalado en cielos falsos u otras áreas
visibles. Sus conectores son fáciles de instalar.
Este diseño único puede reducir el costo desde un 25 a un 45% del costo de la
instalación, proporcionando aun un buen desenvolvimiento eléctrico. La serie de
los cables Fíat Strip están disponibles en versiones retardante al fuego retardante
al fuego no halogenada.
Figura 2.13 Cable Radiante RDXF [10]
Aplicaciones:
• Sistemas Multibanda
• Edificios
2.2.3.2 Características Técnicas del Cable Radiante RADIAX
Como se menciono anteriormente existen 4 tipos de cables radiantes pero
solamente se va a analizar la serie RCT, ya que esta brinda las características
técnicas que el diseño necesita.
-
42
La serie de cables RCT se encuentra disponible con diferentes retardos al fuego,
distintos tamaños y con impedancia de 50 ohmios que se describirán más
adelante.
• Tamaños:
Diámetro (pulg.) Diámetro (mm.}
7/8" 22,2
1-1/4" 31,8
1-5/8" 41.3
Tabla 2.15 Diámetros de! cable RADIAX RCT m
2.2.3.2.1 Identificación de los Cables RADIAX RCT
Los cables radiantes tienen un código de identificación que indica su tamaño,
capacidad de retardo al fuego e impedancia característica.
Con un ejemplo se describen las partes que tiene este código1-101.
RCT 5 - LTC - 1- RN1U i . I U
RN
1
LTC
Indica el nivel de retardo al fuego
Representa a la versión mejorada.
Indica la banda de frecuencia en la cue se va a trabaiarL Banda baja (70-300 MHz)T Banda TETRA (300-500 MHz)C Banda Celular/GSM (800-1000 MHz)P Bandas PCN/PCS (1700-2000 MHz)U Bandas UMTS/3G (2000-2300 MHz)S Banda Espectro Espandido (2300-2400 MHz)
Indica el tamaño del cable, excluyendo la chaqueta.
5 7/8" (22.2 mm)6 1-1/4"(31.8mm)7 1-5/8" (41.3 mm)
RCT Indica el tipo de cable RADIAX.
-
43
• Niveles de Retardo de Propagación al Fuego:
A: No posee ningún retardo de propagación a! fuego. Se lo utiliza en
ambientes donde no haypeíigro"de"incendia.
AX: Son utilizados en lugares abiertos. No tienen propiedades de retardo a la
propagación- def fuego.
RNT1: Posee la propiedad de retardo a la propagación del fuego cuando existen
incendios.
RNT: Posee la propiedad de retardo a la propagación del fuego cuando existen
incendios., pero son mas resistentes a la propagación del fuego que ios
anteriores.
RN: No son tan resistentes a la propagación del fuego como e! RNT y RNT1.
2.2.3.2.2 Características Mecánicas y Eléctricas del Cable Radiax
En fa tabfa se indican fas principales características mecánicas def cable Radiax.
a) Características Mecánicas
0 Chaqueta
Peso, kg/rn
Radie de Curvatura
Mínimo
7/8"
1.07in
(27.2 mm>
0.61
10 in
(254 mm)
1-1/4"
1.54in
(39.1 mm)
r, -7r>\J, 1 3
15 in
(380 mm)
1-5/8"
1.9in
(43.3 mm)
1.31
20 ín
(508 mm)
Tabla 2.16 Características mecánicas def cable RADIAX RCT|:o)
-
b) Características Eléctricas
44
impedancia
Velocidad de
Propagación
VSWR Típico
7/8"
50 + 2Q
88%
1.29
1-1/4"
50 ±2O
88%
1.29
1-5/8"
50 ±20
88%
1.29
Tabla 2.17 Características eléctricas del cable RADIAX RCT [10]
Atenuación dB/100m
7/3"
1-1/4"
1-5/8"
150 MHz
1.9
1.3
450 MHz
3.3
2.2
1.7
800 MHz
4.3
3.9
3.1
900 MHz
5.3
4.37
3.2
Tabfa 2.18 Atenuación tíeí cabie RADÍAX RCT£10J
Pérdidas de Acoplamiento a 2 m en dB
7/3"
1-1/4"
1-5/8"
150 MHz
68
67
—
450 MHz
69
70
71
800 MHz
63
62
53
900 MHz
63
62
55
Tabía 2.19 Pérdidas de Acopiamiento dei cabie RADÍAX RCT!10!
-
45
2.2.4 CABLE RADIANTE KAVALL11]
El cable radiante del fabricante canadiense KAVAL está diseñado
específicamente para actuar como una línea de transmisión y una antena que
permite aumentar la cobertura de la seña! de radio en áreas restringidas, como en
metros, minas, estacionamientos y túneles.
El cable Kaval posee ranuras en su conductor externo para permitir a las señales
de radio salir fuera del cable hacia el ambiente eliminando la necesidad de
antenas y permitirá las señales penetraren áreas confinadas.
También posee la capacidad de multibanda la cual permite cobertura inalámbrica
a través de múltiples bandas de frecuencia simultáneamente.
El diseño aire-dieléctrico del cable proporciona una integra estructura
incomparable y una total protección contra la migración deí agua. Este cable
también está disponible con una chaqueta retardante al fuego no halogenada, el
mismo que reúne los requisitos de los Laboratorios: Underwríter's Laboratories
(UL), National Electric Code (NEC) y Canadian Electric Code (CEC).
2.2.4.1 Características Técnicas del Cable Radiante Kaval
Existe un solo tipo de cable radiante, con diferentes retardos al fuego, distintos
tamaños y con impedancias de 50 y 75 ohmios que se describirán más adelante.
Figura 2.14 Cables radiantes Kaval
-
46
• Tamaños:» *-
1/2"
5/8"
7/8"
1-1/4"
1-5/8"
Dís^n-strc-ífíiT:.)
12,7
15,9
22,2
31,8
41,3
Tabla 2.20 Diámetros de! cable Kaval mi
2,2.4.1.1 Identificación de los Cables Kaval
"Los cables radiantes tienen un código de Identificación que Indica su tamaño,
capacidad de retardo al fuego e fmpedancfa característica.
Con un ejemplo se describen las partes que tiene este código.
K50R-125F
El código está constituido de 4 partes;
K: Indica que es un cable radiante del fabricante Kaval.
50R: Indica la impedancia del cable.
125: Indica el tamaño def cabte.
F: Indica el retardo a la propagación del fuego.
• Impedancia del Cable:
50: 50 ohmios
75: 75 ohmios
-
47
Tamaño del Cable:
50: 1/2"
75: 5/8"
100: 7/8"
125: 1-1/4"
175: 1-5/8"
• Niveles de Retardo de Propagación al Fuego:
Sin Prefijo: No tiene ninguna propiedad de retardo a la propagación del
fuego; La'crra'qaetar es de pofretiteno y de cotor negro.
F: Posee retardo al fuego y la chaqueta es no halogenada.
2.2.4.1.2 Características Eléctricas y Mecánicas del Cable Radiante Kaval
A continuación se presentan las características mecánicas y eléctricas de los
diferentes tipos de cables radiantes de 50 y 75 ohmios.
a) Características Mecánicas
En e! cuadro se muestran ¡as principales características mecánicas def cable
radiante Kaval
-
54
Hoy día los modelos de propagación se presentan en forma de herramientas
informáticas (software packages), junto con las bases de datos d'iytíaíes tie1
terreno necesarias para utilizados, las cuales pueden irse incorporando por ios
usuarios a medida que lo necesiten.
3.2 MODELOS DE PROPAGACIÓN EN INTERIORES [71
3.2.1 ATENUACIÓN DE PROPAGACIÓN
La propagación en entornos de interiores es un fenómeno muy complejo. En
ocasiones hay trayectos LOS (Une of SighF), pero, generalmente, e! trayecto es
NLOS (No Une of Sight), estando bloqueado el rayo directo por paredes, suelos,
mamparas u otros objetos, en cuyo caso la señal llega al receptor a través de
multitrayectos con dispersión, difracción y reflexión.
Debido a !a complejidad que entraña un modelado clásico en términos de rayos,
prácticamente todos los modelos de interiores presentados se han obtenido a
partir de mediciones experimentales. De este tema se ha ocupado ampliamente la
Acción Europea COST 231, en cuyo foro se han propuesto los siguientes
modelos:
• Modelo 1
Eí modelo más sencillo, denominado Modelo 1, se basa en la determinación de
una Jínea de ajuste, por regresión a Jas medidas y solo tiene en cuenta Ja
frecuencia y la distancia.
La expresión de !a atenuación de propagación que propone es ̂ :
L(dB) = L0 + 10n log d (m (3.1)
donde L0( dB) es una constante que representa las pérdidas a una distancia de
referencia (generalmente igual a 1 m), d es la distancia y n es el índice de
variación de la potencia con !a distancia.
-
55
Los parámetros L0 y n dependen de !a frecuencia y del entorno de propagación y
se ajustan a fin de minimizar ei valor cuadrático medio de ia diferencia entre las
predicciones del modelo y los resultados de mediciones. Una. vez obtenido
empíricamente el modelo para un entorno dado, puede aplicarse a otros de
naturaleza similar.
Para la aplicación del modelo se han clasificado los entornos de interiores en 8
categorías, a 1as que se asignan diferentes valores de L0 y n. Los entornos
propuestos, son:
1) Edificios residenciales en zonas suburbanas.
2) Edificios residencies err zunas urbanas.
3) Edificios de oficinas en zonas suburbanas.
4) Edificios de oficinas en zonas urbanas.
5) Edificios industriales con maquinaria.
6) Otros edificios industriales y centros de exposiciones.
7) Entornas abiertos como estaciones de ferrocarril y aeropuertos.
8) Zonas subterráneas, metro, túneles viarios, etc.
El modelo está todavía en estudio ya que la mayor parte de los datos se han
obtenido para frecuencias en la banda 1,7-1,9 GHz y hay que conocer la forma de
extrapolar los coeficientes para frecuencias más bajas. El modelo es sencillo de
aplicar ya que no requiere información detallada sobre los materiales
constructivos y la arquitectura de! edificio. Obviamente, ¡a gran variedad de
entornos puede dar iugar a errores importantes de predicción.
A partir de mediciones se encontraron, mediante regresión lineal, los siguientes
coeficientes para el modelo ^ 1: L0 - 32,6 dB y n = 2,9. Sin embargo, ¡a
desviación típica del error es grande 11,2 dB. Ello se debe a que se mezclaron
trayectos LOS y NLOS. Cuando éstos se separan, mejora la exactitud del ajuste.
Las desviaciones típicas son de 3.5 dB y 10.1 dB para trayectos LOS y NLOS,
respectivamente.
-
56
Trayecto
LOS
NLOS
LOS
NLOS
LOS
NLOS
Lo
35,8
16,0
22,5
8,0
21,2
23,6
n
1,7
5,5
2,9
4,1
1,5
3,2
Origen del modelo
UlT-Finiandia
Univ. Lund (Suecia)
Univ. Bristol (R.U.)
Tabla 3."! Parámetros L0 y n según el trayecto171
• Modelo 2
En este modelo se tienen en cuenta, de forma explícita, las atenuaciones
producidas por las paredes y el techo. Ello hace que sea aigo más complicado,
pues hay que disponer de planos del edificio e información sobre sus materiales.
Como contrapartida, el modelo proporciona una mejor exactitud en las
predicciones.
Según este modelo ia expresión general de la atenuación de propagación para
interiores, es^:
(3.2)
Donde:
d = Distancia (m).
n = índice de variación de la potencia con la distancia.
L0 = Pérdidas en un punto de referencia (1 m de distancia).
Lf¡ = Factor de pérdidas para el suelo de tipo i.
LWj = Factor de pérdidas para una pared de tipoy.
kf¡ - Número de sueios de tipo /" atravesados.
KW¡ = Múmero de paredes de tipo j atravesadas.
/ = Número de tipos de suelos.
-
57
J = Número de tipo de paredes.
Los coeficientes n y L0, en este modelo, suelen tomar los valores
correspondientes a condiciones cíe espacio libre, esto es n = 2 y L0 = 37.
No se dispone todavía de información suficiente sobre categorías de paredes y
suelos por ie que, de momento, se sugiere la aplicación de una versión
simpjificada deJ modelo con un único tipo de suelo y dos tipos de paredes,
resultando^:
(3.3)
donde N es el número de suelos atravesados y LtfdB) ia pérdida unitaria por
"suelo. Lwi representa ta pérdida "en paredes ligeras de madera, puertas, etc. y L_w2
es la pérdida en paredes gruesas, de. ladrillo., cemento, etc.
En la Tabla 3.2 se proporcionan valores indicativos.
Factor de pérdida
Lf
Lw-j
Lw2
Atenuación (dB)
13-27
2-4
8-12
Tabla 3.2 Factores de Pérdida por Suelos Atravesados171
• Modelo UIT-R
En aras de la simplificación de los cálculos, el Grupo 3/1 del UIT-R ha propuesto
un modelo que trata de ser una síntesis entre Jos dos anteriores. En este modelo,
la atenuación de propagación viene dada por171:
L(dB) = 38 + 30 log d + (3.4)
-
58
Lf es un factor que recoge la pérdida de penetración a través de paredes y suelos
y se expresa como171:
Lf(n)=15+4(n-1) (3.5)
siendo n el número de plantas entre la estación base y la estación móvil.
3.2.2 VARIACIÓN CON LA FRECUENCIA
La mayoría de las mediciones en interiores, se han efectuado con frecuencias
próximas a 1,8 GHz empleadas en realizaciones prácticas de sistemas móviles o*e
interiores.«.
Resultaría conveniente tener datos para extrapolar esos resultados y crear
modelos para la banda de 900 MHz. a fin de aplicarlos a predicciones de
coberturas interiores de GSM y CDMA.
A continuación se indican algunas características de la variación de la pérdida de
propagación en interiores con ta frecuencia con referencia a ia expresión (3.2). El
término Lo tiene una variación teórica con la frecuencia de 6 dB/octava, lo cual
concuerda bien con las mediciones.
El factor n suele decrecer con la frecuencia. Sin embargo cuando se incluyen ios
demás elementos de pérdida resulta más práctico mantener el vaíor n - 2 y
absorber la dependencia de la frecuencia en esos términos. La diferencia en las
pérdidas Lf entre 900 y 1.700 MHz se ha estimado entre 2,8 y 6 dB. Para Lw1 y L^
estas diferencias son de 1 y 1,5 dB, aproximadamente.
3.3 COBERTURA DE TÚNELES [3]
La cobertura de túneles es un problema complejo, que requiere ¡a utilización de
técnicas de diseño especificas. Ello es debido a las siguientes características:
-
59
• La atenuación que introduce el túnel sobre una onda que se
propague hacia o desde una estación situada en eí exterior es en
general elevada.
• La caracterización del fenómeno de propagación es complicada.
• Las posibilidades en cuanto a ubicación y espacio disponible para
instalación cié equipos son limitadas.
• La fiabilidad requerida es muy elevada, debido al difícil acceso al
interior del túnel.
En general, para dar cobertura en túneles cabe considerar dos posibles métodos:
• Utilización de cable radiante.
• Utilización dé antenas convencionales.
33.1 MODELOS DE PROPAGACIÓN EN TÚNELES PARA TRANSMISIÓN
CON ANTENAS
La utíÍTzacTÓn de sistemas de antenas tiene tas ventajas de facilidad de instalación
y bajo costo comparada con- la utilización- de cable radiante. Sin embargo, es- más-
difícil predecir la señal que se va a conseguir en cada punto, siendo necesario
recurrir a modelos de propagación adecuados y complementar el estudio con
medidas cíe campo.
En este caso suele ser necesario instalar estaciones repetidoras en e! interior del
túnel, sobre todo si éste es largo o tiene curvas. El transporte cíe la señal entre la
estación base y los repetidores puede hacerse vía radio o por fibra óptica.
Existen básicamente tres tipos:
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3.3.1.1 De trazado de rayos
Estos se basan en la determinación de los rayos o trayectos de propagación entre
el transmisor y el receptor. La contribución de cada rayo se obtiene mediante las
leyes físicas de la transmisión y la reflexión, mientras que para ¡as difracciones se
utiliza la Teoría Geométrica de la Difracción (TGD). Los principales problemas con
este tipo de modelos son la caracterización de las paredes del túnel, tanto desde
el punto de vista geométrico como físico, así como el elevado tiempo de cálculo.
Las ventajas de estos modelos, son la flexibilidad a la hora de evaluar diferentes
posiciones o tipos de antenas y la posibilidad de obtener, además de las pérdidas
de propagación, las estadísticas de desvanecimientos e incluso la respuesta
impulsiva en banda ancha.
33.1.2 De análisis modal
Este modelo considera al túnel como una guía de ondas sobredimensíonada
(dimensiones transversales mucho mayores que la longitud de onda) e imperfecta
(paredes con pérdidas dieléctricas). El análisis de la propagación se realiza
analizando los modos de propagación electromagnética. La teoría modal
proporciona un valor aproximado para la frecuencia de corte de cada modo, cuya
existencia se ha observado empíricamente, así como de sus constantes de
atenuación y de fase. EJ principaJ problema de estos modelos consiste en
determinar la contribución de cada modo al campo eléctrico total. Además, los
modelos están limitados a túneles de sección transversal relativamente sencilla y
paredes sin rugosidad o imperfecciones. Como consecuencia, las constantes de
propagación obtenidas experimentalmente pueden diferir bastante de sus valores
teóricos.
3.3.13 Empíricos
Estos son relativamente sencillos y de rápida aplicación y permiten conseguir
buenos ajustes con las medidas reales. El principal inconveniente es que su
validez es limitada, ya que está condicionada por el ajuste realizado. No obstante,
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habitualmente suponen un buen compromiso entre complejidad, precisión y
tiempo. A continuación se describen ios modelos empíricos más utilizados.
• Modelo punto — pendiente
En muchos casos, la atenuación en túneles rectos puede expresarse de forma
similar a la expresión ̂
= LQ +10?!, log d(d <
siendo L0 la atenuación a una distancia unitaria, en condiciones de espacio libre,
ni y n2 las pendientes antes y después del punto de i