INTRODUCCIÓN

En el trabajo presentado se trata de explicar el estudio y análisis de los problemas más comunes que se dan al servir con señal móvil en la banda GSM a los diferentes pueblos que abarca la provincia de Oxapama, estos problemas son mayormente en morfología de las zonas, cantidad de habitantes y así como necesidades que puedan necesitar los mismo pueblos.

En base a investigación se averiguo que las antenas a usar serán las Yagui y estas estarán direccionadas una con otra en puntos estratégicos que serán elegidos en base a su altura.

Así mismo, se explica el uso de las herramientas como Radio Mobile y Google Earth para dar una idea cómo será la implementación del sistema de comunicaciones.

La investigación de la provincia, habitantes, clima, así como también las características de nuestro sistema de comunicación y las especificaciones que tendrán nuestras antenas se explican a continuación.

OBJETIVOS:

Conocer y aprender el manejo del software RadioMobile en los procesos de

simulaciones de sistemas de comunicaciones.

Presentar la solución más sencilla a los problemas de interferencia en las

comunicaciones de nuestras antenas presentado en la provincia de Oxapampa, las

cuales son debido a su irregular geografía.

Tener una realidad virtual de cómo sería la implementación.

Diseño de una red móvil en la banda GSM

SISTEMAS DE TELEFONÍA MÓVIL

La telefonía móvil es un servicio de telecomunicación que se presta a un usuario de localización no determinada (móvil), situado dentro de un área definida. El objeto es ofrecer un acceso vía radio a los abonados de telefonía, de forma que puedan realizar y recibir llamadas dentro del área de cobertura del sistema. Conviene distinguir dos tipos de sistemas de telefonía móvil: los sistemas celulares y los sistemas sin cables conocidos también como cordless, cuya cobertura es mucho más pequeña.

Los sistemas de telefonía móvil se desarrollan con dos tecnologías diferentes, analógica y digital, sobre los que se soportan servicios de comunicación vocal, datos y vídeo que varían en función del sistema utilizado.

Las señales de telefonía móvil se propagan hasta distancias limitadas. Además de propagarse el rayo directo, la señal penetra en los edificios y se propaga por difracción y reflexión. Debido a esta limitación en distancia, por requisitos de capacidad y para poder ofrecer el servicio entre usuarios alejados, es necesario planificar y dividir la zona de cobertura en células, cada una de ellas con una estación base. Generalmente, la zona que se desea cubrir está formada por una malla de células hexagonales con una estación base en el centro, aunque esta estructura no suele ser regular debido a las características del terreno y la capacidad demandada en cada célula.En base a todo lo mencionado, debemos tener las características de la frecuencia a la que se va a llevar a cabo la comunicación.

Como se trabajará en la banda GSM 890915 MHz se trabajará a una Potencia de Transmisión de 30W la cual tendrá un alcance de hasta 35km.

1. Conocimiento de la región en la cual se va a realizar las conexiones.La región asignada fue la provincia de Oxapampa

Oxapampa

1.1 Ubicación política y geográfica de la provincia

Oxapampa es la provincia más extensa del departamento de Pasco, y se ubica en la parte central del Perú. Fue creada por Ley Nº 10030 el 27 de noviembre de 1944, conjuntamente con el departamento de Pasco. La provincia se crea convirtiendo al distrito de Huancabamba en provincia, y denominándola Oxapampa7 con los distritos de Oxapampa, Chontabamba, Huancabamba, Villa Rica. Luego se crean los de distritos de Puerto Bermúdez en el año de 1958, Pozuzo en 1968 y Palcazú en 1986.

1.2 Extensión y altitud

Tiene una extensión de 18 673.79 km2 que representa el 73.8 % del territorio del departamento de Pasco. La capital es la ciudad Oxapampa, ubicada a 396 Km. de la capital de la República Lima y a 294 Km. de la capital del departamento. Cuenta con una amplia gradiente altitudinal, que oscila entre los 4500 msnm, que corresponde al distrito de Huancabamba en el sector de Santa Bárbara límite con el Nevado de Huaguruncho y los 300 msnm en el distrito de Puerto Bermúdez en el valle de Pichis. Es bañada principalmente por los ríos de la cuenca del Pachitea (Pozuzo, Pichis y Palcazú). Esta gradiente es la principal razón por la cual el territorio incluye una variedad de ecosistemas con una serie de transiciones y pisos ecológicos que definen la hidrología y el clima de la provincia.

DISTRITOS CAPITAL EXTENCIÓN ALTITUD M.S.N.M

Oxapampa Oxapampa 982.04 km² 1 814

Chontabamba Chontabamba 364.96 km² 2 000

Huancabamba Chorobamba 1 161.78 km² 1 666

Palcazú Iscozacín 2 886.09 km² 460

DISTRITOS CAPITAL EXTENCIÓN ALTITUD M.S.N.M

Pozuzo Pozuzo 1 394.4 km² 824

Puerto Bermúdez Puerto Bermúdez 10 988.1 km² 450

Villa Rica Villa Rica 896.42 km² 1 470

1.3 Características geomorfológicas

La provincia de Oxapampa abarca dos regiones naturales: la Región Sierra, conformada por una morfo grafía producto de la erosión y denudación, constituida por el sistema orogénico andino de la Cordillera Oriental de los Andes la cual específicamente toma este nombre al prolongarse hacia el interior de la Provincia como la Cordillera de Huachón, de donde nace la red hídrica que irriga la parte sur oeste y norte de Oxapampa. Que corresponde parte de la cordillera de Huaguruncho, laguna Chilac y alrededores, en los que predominan las lagunas escalonados de origen glacial y valles en forma de U.

En la región selva se identifica el mayor territorio de la provincia de Oxapampa, en la que podemos identificar la Faja Subandina conformada por la Cordillera de Yanachaga, Cordillera de San Matías, Cordillera de San Carlos y la Cordillera del Sira, los que delimitan importantes valles como los de Huancabamba, Palcazú, Pichis. En el caso del piso del valle de los ríos Palcazú y Pichis, ambos conforman amplios valles de aluvial de cuencas sedimentarias con superficie casi plana, que constituyen la penillanura amazónica.

La provincia de Oxapampa está sujeta a una dinámica y evolución geomorfológica influenciado por las condiciones locales de relieve y clima, posee 19 unidades y 05 subunidades geomorfológicas, predominando las cadenas montañosas, el cual se extiende por la franja sur de la provincia ocupando el 70 % aproximadamente del territorio; los fenómenos geodinámicos externos presentes en la provincia son: huaycos, inundaciones y deslizamientos, estos se dan con mayor frecuencia en las quebradas y en periodos lluviosos; afectando centros poblados, carreteras, infraestructura de diversos tipos, áreas de cultivo y áreas de protección.

Los procesos geomorfológicos ocurridos en Oxapampa a causa de la geodinámica externa se refieren básicamente a fenómenos de inundación, erosión o degradación y deslizamientos, que son a la vez, las amenazas naturales relevantes en el ámbito de la provincia.

1.4 Clima

Los tipos de clima que se presentan en la provincia corresponden a la altitud y configuración geográfica de ésta, así tenemos que el clima en la provincia varía entre, húmedo y cálido con temperaturas medias de 23 ºC a 24 ºC y precipitaciones que oscilan entre 2000 y 3000 mm, en la zona de los ríos Pichis, Palcazú y afluentes, y húmedo y semi cálido, con temperaturas promedio de 18 ºC a 20 ºC y precipitaciones de 150 a 250 mm.El distrito Palcazú tiene una temperatura de 25 ºC, con precipitaciones de 3000 a 3500, con un clima húmedo.El distrito Villa Rica tiene una temperatura de 17 ºC con precipitaciones de 1800, con un clima súper-húmedo.

El clima del sector de llanuras presenta dos subtipos climáticos, diferenciados principalmente por la cantidad de precipitaciones en el año. Hacia el sur del subconjunto de selva baja el clima es el de sabana, siendo periódicamente húmedo, a excepción de los meses de invierno; y el sector de selva baja, ubicado hacia el norte presenta un clima de selva tropical, permanentemente húmedo. En estos tipos climáticos la temperatura media durante el año está sobre 18 ºC y precipitación anual superior a 750 mm.

1.5 Dimensión social y cultural

Dinámica poblacional y territorio

La población censada a nivel provincial en el año 2007 por el INEI25 ascendía a 81 929.En términos porcentuales, Puerto Bermúdez cuenta con un 28% de la población, seguido por Villa Rica con el 23% y, finalmente, Oxapampa, distrito capital, con un 17%. Aquí hay un

dato interesante, ya que es una de las pocas provincias a nivel nacional donde la capital no es la de mayor población. Ello debido al fenómeno migratorio que ha hecho de Puerto Bermúdez el distrito de mayor crecimiento.Esto se demuestra con el aumento poblacional entre los años 1993 y 2007, en que, si bien la población se ha incrementado en 36%, el crecimiento que no es sólo vegetativo, sino también por procesos de inmigración de familias provenientes de la sierra centro y sur por la violencia terrorista, y por las posibilidades de desarrollo en las actividades agrícolas y forestales, entre otros motivos. Generalmente los inmigrantes han procedido de Junín, Huancavelica, Huánuco, Apurímac y Lima. El siguiente cuadro detalla el incremento poblacional desde 1981.

Distritos Población Extensión Altitud M.S.N.M

Distancia Oxapampa (Km.)

Oxapampa 14190 982.04 km² 1 814 0

Chontabamba 3 189 364.96 km² 2 000 7Huancabamba 6 333 1 161.78 km² 1 666 25

Palcazu 8 819 2 886.09 km² 460 178Pozuzo 7 760 1 394.4 km² 824 82

Puerto Bermúdez 23 028 10 988.1 km² 450 182Villa Rica 18 619 896.42 km² 1 470 33

2. Selección de pueblos a los cuales se dará la conexión móvil.

La región de Oxapampa cuanta con las siguientes pueblos, Oxapampa, Chontabamba, Huancabamba, Palcazu, Pozuzo, Puerto Bermudez y Villa Rica.

Distrito CoordenadasOxapampa 10°57′56″ S 75°40′19″ O

Chontabamba 10º 35' 37" S 75º 28' 20" OHuancabamba 10º 22' 29" S 75º 33' 07" O

Palcazu 10º 11' 05" S 75º 08' 43" OPozuzo 10º 03' 52" S 75º 33' 29" O

Puerto Bermúdez 10º 17' 45" S 74º 56' 22" OVilla Rica 10º 44' 11" S 75º 16' 13" O

3. La Banda GSM

GSM-900, GSM-1800 y EGSM-900Las bandas GSM-900 y la GSM-1800 son las más usadas en Europa, Oriente Medio, África, Oceanía y la mayor parte de Asia. GSM-900 usa 890–915 MHz para enviar información desde la estación

móvil a la estación base (uplink o subida) y 935–960 MHz para la otra dirección (downlink o bajada), proveyendo 124 canales de radiofrecuencia (números de canal del 1 al 124) espaciados a 200 kHz. Se usa el espaciado dúplex de 45 MHz. Las bandas de guarda de 100 kHz de ancho están situadas en cada extremo del rango de frecuencias.

4. Sustentación teórica de diseño que se deben tener en cuenta en los diseños de sistemas de comunicaciones

La zona de Fresnel

Se le llama al volumen de espacio elíptico entre emisor y receptor RF de manera que el desfase entre las ondas en dicho volumen no supere los 180º.Cuando se transmite algo muy cerca de la superficie de la tierra, se obtienen rebotes en el suelo. Los rebotes pueden contribuir positivamente a la recepción de la señal en el caso de que lleguen en fase y negativamente si llegan en contrafase.Fresnel definió una serie de zonas que hay que tener en cuenta (además de tener visibilidad directa entre antenas). La zona 1 contribuye positivamente a la propagación de la onda, la segunda negativamente, la tercera positivamente, la cuarta negativamente, y así sucesivamente. Además, la primera zona concentra el 50% de la potencia de la señal por lo que se debe procurar que llegue lo más íntegra posible al receptor.

En color gris representa a la primera zona de Fresnel. Es decir para conseguir comunicarse a una distancia d con una señal portadora de frecuencia f, se debe conseguir que la altura r de la primera zona de Fresnel (o al menos el 80% de r) esté libre de obstáculos.

Donde d1 y d2 son las distancias a las antenas transmisoras y receptoras, y τ es la longitud de una onda de la señal

5. Selección del tipo antena a usarse

Como se trabajara en la banda GSM, se utilizara la antena Antena Yagi UNBM-900D la cual tiene una ganancia de 9dB con una máxima potencia de hasta 100W, con resistencia a vientos de 60m/s y hecho con acero inoxidable lo cual es ideal para zonas de intensa lluvia.

La antena UNBM-900D se caracteriza por tener una ganancia de 9 dB y trabajar en el rango de 806-960 MHz, lo cual está dentro de la banda UHF.

Tiene una impedancia de entrada de 50 con una potencia máxima de 100w. Su longitud es de 0.50cm y peso de 0.7kg. Tiene buena resistencia al viento lo que es ideal para zonas de altura y no se oxida con la humedad.

También se debe elegir qué tipo de cable coaxial se va a usar para las conexiones.

Longitud y calidad del cable coaxial

El cable coaxial es uno de los factores más importantes a la hora de elegir el tipo de montaje que vamos a realizar. Debemos tener en cuenta:

· Cuanto más largo sea el cable coaxial, mayor será la pérdida de señal · La calidad del cable afecta a la pérdida de señal / metro.

Podríamos decir que:

Cable de menor pérdida = cable más grueso y rígido = cable más caroNo existe longitud máxima para el cable coaxial, pero a mayor longitud, mayor pérdida.

Por lo tanto sabemos que el departamento de Oxapampa cuenta con buen ingreso debido a la agricultura y tiene los recursos suficientes para poder comprar un buen cable coaxialEntonces, para nuestras conexiones usaremos el cable coaxial LMR-1700

Sus características son las siguientes:

A 900MHz tiene una atenuación de 3.1 dB/100m

6. Implementación de sistema de Comunicación y simulación.

Al ya tener toda la información sobre las antenas y las zonas a comunicar, procederemos al uso de la herramienta de RadioMobile.Lo que haremos primero será tomar pueblos de 2 en 2, sabemos que la ciudad de Oxapampa alverga 6 pueblos, y lo dividiremos en 3 grupos:

Primer grupo

Huancabamba Pozuzo

Pueblos Altura (m)Huancabamba 2429Pozuzo 1526

Segundo grupo

Pueblos Elevación (m)Oxapampa 1814Chontabamba 2355

Desarrollo de simulaciones para el segundo grupo

Pueblos Elevación (m)Oxapampa 1814Chontabamba 2355

Cuando se diseña, se tiene que ver los obstáculos que estarán presentes para interferir con la comunicación, para ello se revisa las características del relieve entre los dos pueblos.

Comenzaremos primero haciendo una conexión directa entre Oxapampa y Chontabamba y veremos si es posible esta conexión.

Conexión directa entre Huancabamba-Pozuzo

Establecimiento los parámetros de la conexión.

Propiedades de los sistemas a conectar.

Resultados de la simulación.

Conclusión: Se puede ver que no es posible una conexión directa entre Oxapampa y Chontabamba ya que hay una serie de montañas que no permite la comunicación, la solución más sencilla es usar una antena

adicional de intermediario entre estés dos pueblos la cual va a estar ubicado en el punto más alto entre los dos pueblos. Usando el programa RadioMobile podemos seleccionar las coordenadas de este punto, el cual será:

Punto nuevo el cual llamares Antena 1

Entonces ahora tendremos una conexión adicional, esto quiere decir que debemos conectar Oxapampa - Antena 1 y Antena 1- Chomtabamba.

Pueblo Latitud (Decimales) Longitud (Decimales) Alt. de Antena(m)Oxapampa -10.5775 -75.4017 10Antena 1 -10.57917 -75.42638 10Chontabamba -10.5833 -75.4833 30

Primera conexión Oxapampa – Antena 1

Establecimientos de parámetros de conexión

Propiedad de los sistemas a conectar

Finalmente obtenemos la simulación:

Apreciamos que la conexión es óptima con una ganancia Rx de 8.7dB, esto se debe a que no hay interferencia de montañas, lo podemos comprobar usando el Google Earth. Es una conexión limpia.

Segunda conexión Antena 1 – Chontabamba

Establecimiento de parámetros de la conexión:

Propiedades de los sistemas a conectar

Finalmente obtenemos la simulación:

Se obtiene una conexión como se propuso al inicio, sin interferencias del relieve ya que se agarró el punto más alto.

Resultado General:

Tercer grupo