sistemas de telecomunicación privados - … · cabo estos estudios para cada una de las ......

Departamento De Comunicaciones

EscuelaPolitécnica

Superior de Gandía

Sistemas de Telecomunicación

Privados

Práctica III: Diseño de una red TETRA mediante el

programa de simulación SIRENET.

3o Ingeniería Técnica de Telecomunicación (Especialidad Sistemas de Telecomunicación)

Sistemas de Telecomunicación Privados Prácticas

Práctica 3 Página 2 de 17

Introducción. El objetivo de esta práctica es doble, por una parte conocer el funcionamiento básico del programa simulador de redes radioeléctricas SIRENET® (Simulation of RadioElectronic NETworks) y, a partir de este conocimiento, conocer los conceptos básicos de diseño de una red TETRA . Para ello se utilizarán las funcionalidades del simulador para seleccionar los emplazamientos de un centro de conmutación (Mobile Services Switching Center, MSC) y de las estaciones base (Base Transceiver Station, BTS) necesarias para cubrir una serie de localizaciones en un área geográfica.

Características de la red TETRA. Una red TETRA es un sistema troncal digital que supera las limitaciones de los sistemas troncales analógicos y que ofrece una amplia gama de facilidades y servicios manteniendo las características básicas de los sistemas PMR (Private Mobile Radio) como son el modo de comunicación directo y las llamadas de grupo. Para encontrar más información sobre este sistema se puede consultar la documentación de la parte de teoría de la asignatura, u otra bibliografía adicional como [1]. En esta práctica vamos a diseñar una red TETRA para ofrecer servicios de seguridad y emergencia a terminales móviles y portátiles en un área geográfica concreta y para ello es necesario conocer, no sólo los conceptos genéricos de funcionamiento, sino también los concretos del sistema y del equipamiento que se van a instalar. Estos parámetros se detallan en las Tablas 1 y 2 a continuación.

Tabla 1 Parámetros del sistema.

Tipo de servicio TETRA

Banda de frecuencias de la BTS. Bandas destinadas a los servicios de seguridad y emergencia1:

Tx: 390 – 395 MHz.

Rx: 380-385 MHz.

Canalización 4 canales / 25 KHz

Tabla 2 Parámetros de los equipos.

Estación Base (BTS) Terminal Móvil Terminal Portátil

Potencia Tx 25 W (44 dBm) 3 W (34,8 dBm) 1 W (30 dBm)

Sensibilidad Rx Estática

(Referencia TETRA) -115 dBm -113 dBm -112 dBm

Sensibilidad Rx Dinámica

(Referencia TETRA) -106 dBm -104 dBm -103 dBm

Altura de la antena 20m 1,5m 1m Rx / 1,5 m Tx(1)

Polarización V V V

Tipo de antena Dipolo λ/2. Dipolo λ/2 Dipolo λ/2

1 Según el Cuadro Nacional de Atribución de Frecuencias.



Diagrama de radiación en el plano

horizontal Omnidireccional Omnidireccional Omnidireccional

Ganancias de la antena Omni: Tx/Rx +5dBi +1 dBi Tx –2,5 dBi(1) Rx –9 dBi(1)

Atenuación coaxial 2,5 dB / 100m (7/8”)

1.9 dB/100m (1-1/4”) 1dB 0dB

(1) Equipo portátil en funda de cinturón con recepción en cinturón y transmisión en la mano.

Desarrollo de la práctica. En esta práctica se diseñará una red TETRA que permita una cobertura adecuada en una determinada área geográfica. Este diseño se realizará en tres etapas: 1.- Situar y parametrizar la BTS Principal. 2.- Situar y parametrizar la BTS Secundaria. 3.- Situar y parametrizar la MSC. Para ello utilizaremos el programa SIRENET que nos permitirá situar y parametrizar todos los elementos de la red sobre los datos de un área geográfica concreta. En primer lugar crearemos el proyecto Red TETRA Garmisch mediante la opción del menú Proyecto -> Nuevo ... , y a continuación realizaremos los estudios necesarios para el diseño de la red. A continuación se detalla cómo llevar a cabo estos estudios para cada una de las etapas de diseño de red. 1.- Situar y parametrizar la BTS principal. Para poder situar y parametrizar las BTSs necesarias para dar servicio a un área geográfica, deberemos realizar un estudio de cobertura. Para ello utilizaremos la opción del menú Estudio-> Nuevo -> Parametrización de estaciones -> Cobertura. A partir de aquí nos aparecerá una ventana en la que tendremos que especificar los datos del estudio. En la pestaña Estudio tendremos que rellenar los datos como sigue:



Para poder modificar el Servicio, se pulsa Editar y se selecciona la opción TETRA down -> TETRA base-móvil en el árbol desplegable que aparece. Esto corresponde a un enlace TETRA descendente de estación base (BTS) a receptor móvil.

En la pestaña Cartografía especificaremos los datos que vamos a utilizar, que corresponden con el área de Garmisch en Alemania2:

2 Esta cartografía se suministra de forma gratuita con el programa SIRENET.



En la pestaña de Cobertura, seleccionaremos el método de cálculo Deygout ya que vamos a calcular la cobertura en exterior. Además seleccionaremos potencia en dBm como unidades del resultado. Una vez definidos estos parámetros pulsamos Aceptar y nos aparecerá la pantalla principal con todos los datos del estudio sobre la cartografía de visualización por defecto. Mediante los controles de la barra de herramientas podremos seleccionar otra capa de visualización seleccionándola en el cuadro desplegable y luego pinchando con el botón izquierdo del ratón en el cuadro del mapa. Además

mediante el botón podemos cambiar las características de colores y transparencia.



Para poder cambiar la escala de visualización, utilizaremos los botones de zoom in o zoom out

de la barra de herramientas. Con el botón podemos obtener toda la información almacenada en las capas in información geográfica, para un punto determinado. En concreto para los siguientes pasos nos será de utilidad la información de la Capa de altimetría donde nos da las coordenadas X, Y del punto y la Cota. -> Visualizar los mapas de las capas disponibles y obtener la información almacenada. Una vez tenemos creado el estudio de cobertura, procedemos entonces a crear y parametrizar los elementos de la red. Para ello crearemos estos elementos en la base de datos interna del programa, de manera que una vez creados, podamos usarlos en diferentes estudios cambiando simplemente su ubicación.

Para pasar al modo de gestión de la Base de Datos, pulsaremos el botón de la barra de herramientas. En primer lugar crearemos la BTS Principal de manera que cubra la mayor parte del área geográfica. Para ello utilizaremos la opción del menú Gestión -> Nuevo - > Transmisor y el cursor pasará a tener la etiqueta Tx de manera que el transmisor se situará en el punto que marquemos con el ratón. Para elegir el mejor emplazamiento, como primera aproximación elegiremos el punto más alto. Tal y como



se puede observar en el mapa de relieve (Garmisch_shd), en el sur de Garmisch hay una zona montañosa que, por el código de colores, tiene las cotas más elevadas del área. Por tanto, situaremos en esta zona la BTS Principal pulsando con el botón izquierdo del ratón.

Una vez identificada la ubicación aproximada de la BTS, procedemos a completar todas las características del trasmisor. En primer lugar, definiremos el Nombre, BTS Principal, y el emplazamiento. Respecto al emplazamiento podemos utilizar una funcionalidad que permite optimizar el punto de ubicación. Para ello pulsamos el botón con esta función y le especificamos que busque el punto más alto en una distancia de 2 km con lo que el programa identifica un punto cercano de 2846m de cota que es el que finalmente seleccionaremos.



En segundo lugar configuraremos los parámetros radio del transmisor según las especificaciones del sistema, detalladas en la Tabla 1, esto es, la banda y el número de canales. Después de comprobar que la banda predefinida TETRA(DOWN) es más amplia que la que vamos a utilizar, crearemos una nueva mediante el botón Editar -> Nueva Banda que llamaremos TETRA(DOWN)Emergencias con las características del sistema. Una vez creada, la seleccionaremos como banda del transmisor. Por último, rellenaremos el número de canales.



Finalmente configuraremos los parámetros de la antena de transmisión según los parámetros de los equipos que vamos a usar en este proyecto, definidos en la Tabla 2 considerando 2 dB de atenuación del cable entre el transmisor y la antena.

Una vez definidas en la Base de Datos todas las características del transmisor, volvemos al modo Estudio de coberturas para acabar de definir sus características. Para ello pulsamos de nuevo el

botón y seleccionamos la opción Cobertura -> Modificar estudio.



En esta ventana especificaremos como Transmisor, la BTS Principal que hemos creado en la Base de Datos. Para ello utilizamos la opción Cobertura -> Transmisor -> Cambiar y seleccionaremos el transmisor que hemos creado, esto es, BTSPrincipal.

Para obtener la cobertura de la BTS, el programa calcula el valor de la señal recibida y lo visualiza en distintos colores en función de la potencia mínima que sea necesaria de cada tipo de receptor. Dado que en este proyecto el objetivo es identificar el área de cobertura para los receptores que son terminales móviles y para los receptores que son terminales portátiles, tendremos que calcular el nivel de potencia mínima para estos dos tipos de receptores. El nivel de potencia mínima se necesita para cada tipo de receptor se calcula en función de la sensibilidad y de las pérdidas que se produzcan en la antena del receptor según la siguiente expresión:

Potencia mínima Rx [dBm] = Sensibilidad Rx [dBm] – Ganancia de Antena Rx [dBi] + Atenuación del coaxial [dB].

Calcularlo para los terminales móviles y portátiles en condiciones estáticas y en condiciones dinámicas. A partir de estos valores definiremos la leyenda de colores que utilizará el programa para visualizar el valor de la señal recibida. Para ello definiremos dos rangos de potencias recibidas que corresponderán a los colores amarillo y rojo como sigue:

- Amarillo : Potencia mínima Rx (Terminal móvil) <= Potencia Rx <= Potencia mínima Rx (Terminal portátil)

- Rojo: Potencia mínima Rx (Terminal portátil) <= Potencia Rx.



Así obtendremos zonas en amarillo donde sólo habrá cobertura para Terminales móviles, y zonas en rojo donde también habrá cobertura para terminales portátiles. Para definir los rangos y la leyenda de colores, se utilizará la opción del menú Cobertura -> Rangos -> Rangos de la señal introduciendo los valores de Potencia mínima Rx para los Terminales móviles (Amarillo) y para los Terminales portátiles (Rojo). El programa ya calcula automáticamente los rangos.

Por último especificaremos el área donde queremos calcular la cobertura pulsando el botón de la

barra de herramientas y seleccionando el área con el ratón y pulsando el botón se ejecutará el cálculo. Al finalizar el cálculo, el programa representa el mapa con la capa seleccionada, y los resultados del

estudio superpuestos. Podemos variar las características de visualización con el botón de Gestión de Capas. Podemos seleccionar cada una de las capas y cambiar sus opciones. En primer lugar seleccionaremos Garmish_shd como capa de Mapa para poder ver el relieve del terreno. ->¿Qué caracteriza a las zonas sin cobertura o con cobertura sólo para Terminales Móviles?,



Después seleccionaremos la Garmisch como capa de mapa para ver qué núcleos de población se quedan sin cobertura. Como se puede observar, las poblaciones de Murnau y Schlehdorf no tienen cobertura para ningún tipo de terminal. Por lo tanto, tendremos que ubicar una o más BTSs adicionales para dar servicio a esta población.

2.- Situar y parametrizar la BTS Secundaria. Para situar la BTS que cubra las zonas en sombra, primero crearemos dos receptores situados en estas zonas, y luego utilizaremos los resultados del estudio de Mejor emplazamiento.

Para crear los receptores, pasaremos al modo gestión de la Base de datos mediante el botón y crearemos dos nuevos receptores situados en las poblaciones de Murnau y Schlehdorf mediante la opción Gestión -> Nuevo -> Receptor. Tendremos que tener el mapa con la capa Garmisch para poder situar con el ratón la posición de las dos poblaciones. A continuación rellenaremos los datos de los receptores teniendo en cuenta que son Terminales portátiles según los datos de las Tablas 1 y 2. Con esto nos aseguraremos de que la nueva BTS cubrirá a todo tipo de terminales. Después volveremos al modo de Estudio y crearemos uno nuevo mediante la opción Estudio -> Nuevo -> Planificación de redes -> Mejor emplazamiento que llamaremos Mejor Emplazamiento BTS 2 . En la pestaña Mejor emplazamiento iremos añadiendo los receptores que hemos definido en la Base de datos y seleccionaremos el Método de cálculo Deygout y dejaremos el margen en umbral de recepción a 5 dB.



Una vez creado el nuevo estudio, definiremos los parámetros radioeléctricos de un transmisor genérico, sin ningún emplazamiento. En este caso introduciremos los parámetros radio y parámetros de antena de una BTS tal y como está especificada en las Tablas 1 y 2. Finalmente hay que especificar el área donde puede encontrarse la nueva BTS (entre los dos

receptores) mediante el botón y pulsar el botón para ejecutar el cálculo.

La zona coloreada es aquélla en que podría estar ubicado el transmisor para que los valores de señal recibidos superaran el umbral de los receptores más el margen definido en el estudio. El programa colorea distintas zonas en función del margen con el que se superaría este umbral según la leyenda que aparece a la izquierda. ->Identificar el área para el mejor emplazamiento de la nueva BTS. Una vez identificada el área en la que podría ubicarse la BTS Secundaria para cubrir zonas de sombra, crearemos el transmisor en su emplazamiento exacto. Para ello desde la ventana del estudio de Mejor emplazamiento, pasamos al modo de gestión de la Base de datos y creamos la BTS



Secundaria duplicando la BTS Principal (para no tener que introducir de nuevo todos los parámetros) mediante la opción Gestión -> Duplicar, y cambiamos el nombre por BTS Secundaria. El programa la sitúa en las mismas coordenadas que tiene la BTS Principal con lo que hay que desplazarla a la zona de mejor emplazamiento. Para ello seleccionamos el puntero de la barra de herramientas, seleccionamos la BTS Secundaria y pulsaremos con el botón izquierdo en su nueva ubicación dentro del área sombreada. Para optimizar el punto utilizamos la opción Gestión -> Modificar y buscamos el punto más alto teniendo en cuenta que no hay que salirse del área calculada por el estudio de mejor emplazamiento. Ya definida la nueva BTS, creamos un nuevo estudio de cobertura mediante la opción Estudio -> Nuevo -> Parametrización de estaciones -> Cobertura con las mismas características que los anteriores. ->Comprobar que en las poblaciones de Murnau y Schlehdorf existe cobertura suficiente para Terminal portátil.

3.- Situar y parametrizar la MSC. Se propone la población de Peissenberg (en el norte del área de estudio), como ubicación tentativa para la MSC a la que irán conectadas tanto la BSC Principal como la BSC Secundaria mediante



sendos radioenlaces punto a punto. Para ver si esto es posible, es necesario confirmar que no haya obstáculos que obstruyan la línea de visión directa o el elipsoide de Fresnel entre los extremos de cada radioenlace. Para ello en primer lugar pasaremos a gestión de la base de datos para crear un elemento receptor en Peissenberg mediante la opción Gestión -> Nuevo -> Receptor y pinchando en el punto donde está situada esta población. Dejaremos sin modificar todos los parámetros menos el nombre ya que sólo vamos a estudiar el perfil. A continuación crearemos un nuevo estudio de perfil mediante la opción Estudio -> Nuevo -> Parametrización de estaciones -> Perfil, que llamaremos Perfil MSC – BSC Principal y seleccionaremos el servicio Punto-Punto (down).

En la pestaña Perfil definiremos el Transmisor con la opción Cambiar y seleccionando BTS Principal. De manera análoga seleccionaremos Peissenberg como Receptor. Por último especificaremos LOS (Line of Sight) como método de cálculo. A continuación ejecutaremos el cálculo del perfil mediante el

botón . -> Calcular los perfiles entre BTS Principal y MSC, y BTS Secundaria y MSC y comprobar que no hay obstáculos que obstruyan la línea de visión directa o el elipsoide de Fresnel entre los extremos de cada radioenlace.



Para finalizar pasaremos a modo dibujo pulsando el botón para calcular las distancias de cada radioenlace y obtener cuál debe ser el azimut de las antenas de los extremos. Para ello pulsaremos

el botón y pulsaremos con el ratón izquierdo del ratón los dos extremos de cada radioenlace. A continuación pulsar el botón derecho para obtener la información del trayecto. -> Calcular la distancia y el azimut de las antenas para los dos radioenlaces entre las BTSs y la MSC.



Bibliografía. [1] Hernando Rábanos, J. M. (1997). Comunicaciones móviles. Madrid: Editorial Centro de

Estudios Ramón Areces, S.A.

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