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UNIVERSIDAD DEL QUINDIO, INGENIERA ELECTRNICA. CAMPOS Y ODAS II. INFORME DE LABORATORIO
PRESENTADO DURANTE EL SEGUNDO PERIODO DEL 2013
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Resumen En este trabajo se implementa un simulacin de un radioenlace desde el Cerro el Campanario en Calarc Quindo hasta Buga La Grande en el Valle del Cauca, se
parte de los requerimientos estipulados para el diseo de un
sistema de telecomunicaciones que une dos puntos desde el
cerro el campanario hasta Buga La Grande se opta por
manejar una frecuencia de 150 MHz incluida en un rango
ya establecido. El sistema posee dos repetidoras que
garantizan la transmisin de la seal ptima en la
simulacin, pues en una situacin real se debe tener
presente otro tipo de obstculos y fenmenos que interfieren
directamente en el diseo.
Abstract This paper implements a simulation of a radio from the Cerro Campanario Calarc - Quindo to Buga La
Grande in Valle del Cauca, is part of the requirements
stipulated for the design of a telecommunications system
that connects two points from the hill the bell to Buga La
Grande is chosen to handle a 150 MHz frequency range and
included in a set. The system has two repeaters to ensure
optimum signal transmission in the simulation, because in a
real situation must be present other obstacles and
phenomena that directly interfere with the design.
Palabras clave Antena, cobertura, potencia de transmisin, radio Mobile,
Keywords Antenna, coverage, transmission power, Radio Mobile.
I. INTRODUCCIN
La telecomunicacin se enfocan en la creacin y diseo de
dispositivos que nos permitan comunicarnos a larga distancia,
esta surge de la necesidad de la sociedad por transmitir
informacin importante de un lugar a otro con mayor rapidez
y eficacia que los medios que existan en ese entonces
Las telecomunicaciones tienen grandes aplicaciones en el
mundo actual, tales como la telefona que permite
comunicarnos por medio de la voz con personas que estn
distantes a nosotros, la radio que nos da la posibilidad de
enterarnos de noticias y acontecimientos mucho ms rpido,
el internet que es uno de los medios de comunicacin ms
populares hoy en da ya que nos ofrece gran cantidad de
aplicaciones ya sea comunicarnos por medio de mensajes,
llamadas, o video, enterarnos de las ultimas noticias alrededor
del mundo o simplemente para entretenernos y muchas
aplicaciones ms como la televisin o los radares militares
Para hacer que muchos de estos medios de comunicacin
funcionen se requiere de la instalacin de antenas que estn
especialmente diseadas para emitir o recibir ondas
electromagnticas comunicando un punto con otro, en la
instalacin y funcionamiento de estas antenas afectan muchos
factores como las condiciones climticas, geogrficas y
atmosfricas. Para facilitar este proceso de han diseado
software muy potentes como RADIOMOBILE que contiene
grandes aplicaciones como predecir el comportamiento de
sistemas de radio o simular radioenlaces, mejorando as, el
diseo de antenas y la implementacin de las
telecomunicaciones
II. OBJETIVOS
Disear un sistema de telecomunicacin que cumpla con los requerimientos establecidos tales como la
frecuencia de operacin, los puntos establecidos
(campanario Buga La grande), la zona de Fresnel mnima para efectuar el enlace.
Analizar el sistema de telecomunicaciones con la finalidad de estudiar algunos fenmenos como las
zonas de Fresnel; y las interferencias propias que
generan los obstculos como lo son las montaas.
Estudiar la fundamentacin terica que permite el entendimiento del sistema de telecomunicaciones
simulado.
Interpretar los datos obtenidos por el simulador con el propsito de comprender si el enlace es efectivo.
.
Prctica 2: Radio Mobile
Leandro Jos Zamora Sinisterra ljzamoras@uqvirtual.edu.co, Estefana Alfaro Meja
ealfarom@uqvirtual.edu.co, Luis Miguel Castaeda lmcastanedah@uqvirtual.edu.co
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UNIVERSIDAD DEL QUINDIO, INGENIERA ELECTRNICA. CAMPOS Y ODAS II. INFORME DE LABORATORIO
PRESENTADO DURANTE EL SEGUNDO PERIODO DEL 2013
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III. MARCO TERICO
RADIO MOBILE: El programa Radio Mobile es una
herramienta para analizar y planificar el funcionamiento de un
sistema de radiocomunicaciones fijo o mvil. Este software
utiliza mapas con datos digitales de elevacin del terreno,
junto con los datos de las estaciones de Radiocomunicacin y
algunos algoritmos, que desarrollan modelos de propagacin
radio, para obtener los niveles de seal en distintos puntos
bien de un trayecto (junto con el perfil del trayecto entre
emisor y receptor), utilizable para el clculo y diseo de
Radioenlaces o bien la cobertura sobre una zona
determinada para el anlisis y la planificacin de
comunicaciones mviles en entornos rurales.[1]
RADIO ENLACE: Se denomina radio enlace a cualquier
interconexin entre los terminales de telecomunicaciones
efectuados por ondas electromagnticas. Si los terminales son
fijos, el servicio se lo denomina como tal y si algn terminal
es mvil, se lo denomina dentro de los servicios de esas
caractersticas. Para un correcto funcionamiento es necesario que los recorridos entre enlaces tengan una altura libre
adecuada para la propagacin en toda poca del ao, tomando
en cuenta las variaciones de las condiciones atmosfricas de
la regin. Para poder calcular las alturas libres debe conocerse
la topografa del terreno, as como la altura y ubicacin de los
obstculos que puedan existir en el trayecto. [2]
VHF: Es la banda del espectro electromagntico que ocupa el
rango de frecuencias de 30 MHz a 300 MHz.
La televisin, radiodifusin en FM, banda area, satlites,
comunicaciones entre buques y control de trfico martimo
son medios de transmisin que usan esta banda.
ZONA DE FRESNEL: Se llama zona de Fresnel al volumen
de espacio entre el emisor de una onda electromagntica,
acstica, etc. y un receptor, de modo que el desfase de las
ondas en dicho volumen no supere los 180. (Figura 1).
Figura.1 zona de Fresnel
La fase mnima se produce para el rayo que une en lnea recta
al emisor y el receptor. Tomando su valor de fase como cero,
la primera zona de Fresnel abarca hasta que la fase llegue a
180, adoptando la forma de un elipsoide de revolucin. La
segunda zona abarca hasta un desfase de 360, y es un
segundo elipsoide que contiene al primero. Del mismo modo
se obtienen las zonas superiores. La obstruccin mxima
permisible para considerar que no hay obstruccin es el 40%
de la primera zona de Fresnel. [3]
ANTENA: Una antena es un dispositivo diseado con el
objetivo de emitir o recibir ondas electromagnticas hacia el
espacio libre. Una antena transmisora transforma voltajes en
ondas electromagnticas, y una receptora realiza la funcin
inversa.Existe una gran diversidad de tipos de antenas. En
unos casos deben expandir en lo posible la potencia radiada,
es decir, no deben ser directivas, otras veces deben serlo para
canalizar la potencia en una direccin y no interferir a otros
servicios. Tambin es una antena la que est integrada en la
computadora porttil para conectarse a las redes.Las
caractersticas de las antenas dependen de la relacin entre
sus dimensiones y la longitud de onda de la seal de
radiofrecuencia transmitida o recibida. Si las dimensiones de
la antena son mucho ms pequeas que la longitud de onda
las antenas se denominan elementales, si tienen dimensiones
del orden de media longitud de onda se llaman resonantes, y
si su tamao es mucho mayor que la longitud de onda son
directivas. [4]
COBERTURA: en telecomunicaciones el termino cobertura
se refiere al rea geogrfica en la que se dispone de un
servicio. Se aplica en comunicaciones radioelctricas, pero
tambin puede emplearse en servicios de cable. Las
estaciones transmisoras y las compaas de tele
comunicaciones generan mapas de cobertura que le indican a
sus usuarios el rea en la que ofrecen sus servicios, la
cobertura referida a servicios de telefona mvil suele
dividirse en exterior o interior y de voz o de datos. [5]
POTENCIA: es la velocidad a la que la energa se transfiere,
utiliza o se transforma. La unidad de potencia es el watt, por
ejemplo la velocidad a la que una bombilla transforma la
energa elctrica en luz y calor, la transferencia de energa se
puede utilizar para hacer el trabajo, por lo que la energa es
tambin la velocidad a la que se lleva a cabo este trabajo. Por
ejemplo la potencia consumida para mover un vehculo es el
producto de la fuerza de traccin de las ruedas y la velocidad
del vehculo. La dimensin de la energa es la dividida por el
tiempo. El SI defini como unidad de potencia el vatio (w),
que es igual a un joule por segundo. Otras unidades de
potencia incluyen ergios por segundo, los caballos de fuerza
(hp) adems de l DECIBEL (dBm) que es una medida
logartmica relativa a 1 mW como referencia. [6]
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GANANCIA: en electrnica en lo referido a seales
elctricas, es una magnitud que expresa la relacin entre la
amplitud de una seal de salida respecto a la seal de entrada.
Por lo tanto, la ganancia es una magnitud adimensional, que
se mide en unidades como belio (B) o submltiplos de ste
como el decibelio (dB). Cuando la ganancia es negativa se
habla de atenuacin. [7]
IV. PROCEDIMIENTO
Simulaciones Realizadas
Se realizaron varios enlaces cada uno todos con una
frecuencia de 150MHz (VHF). En algunos de los casos las
coordenadas se obtuvieron con el software de GoogleEarth.
Enlace entre el Cerro el Campanario y Buga La Grande
El enlace se realiz entre el Cerro El campanario en Calarc Quindo y la ciudad de Buga La Grande en el Valle del
Cauca, con una potencia de transmisin de , antenas en forma de corneta cada una con una ganancia de . Adems el umbral del espectro de .
Las coordenadas son:
Tabla 1. Coordenadas del Cerro y de Buga La Grandes
Localidad Latitud (N) Longitud (O)
Cerro el Campanario 43151,3 753540,3
Buga La Grande 41227 76927
Considerando una altura de las antenas de 50 metro, se
aprecia el siguiente escenario:
Fig.2. Enlace entre el cerro el Campanario y Buga La Grande
(la lnea roja indica que el radioenlace es imposible)
En la siguiente figura se visualiza mejor el enlace de radio
Fig.3. Enlace imposible.
En la figura 3 se observa que las antenas no tienen vista
directa y por ello el radioenlace no funciona, adems se
observa que el margen a la sensibilidad del receptor (Buga La
Grande) con que llega la potencia es menor a -3dB, es decir,
el receptor no recibe ningn tipo de seal por parte del
transmisor (Cerro el Campanario). Adems como se observa
en la figura 3, existe un pico de montaa que impide la
recepcin de la seal (la lnea azul punteada), en ese punto se
da el peor Fresnel. Solo al aumentar el tamao de las antenas
es posible realizar el enlace como se muestra a continuacin:
Fig.4. Aumento en el tamao de las antenas
Con aumentar el tamao de las antenas es posible realizar el
enlace, aunque en la realidad tampoco es posible debido a la
gran altura de las antenas una solucin posibles es la utilizar
dos repetidores en lnea visual desde el transmisor hasta el
receptor, tal y como se muestra a continuacin.
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Fig.5. Radioenlace con dos repetidores.
Como se muestra en la figura 5, con dos repetidores es
posible realizar el radioenlace, la lnea verde indica que el
enlace es posible.
Para determinar la posicin de los repetidores se utiliz la
ayuda del programa para encontrar los mejores sitios, las
coordenadas de cada repetidor son:
Tabla 2. Coordenadas de los repetidores
Latitud (N) Longitud (O)
Repetidor 43245,0 754615,8
Repetidor 2 41240,9 755314,9
Enlace entre el Cerro y el Repetidor
Fig.6. Enlace entre el Campanario y el Repetidor
Fig.7. Zonas de Fresnel enlace entre El Campanario y el
Repetidor.
Fig.8. Enlace visto con GoogleEarth.
En la figura 7 la peor zona de Fresnel se da 0,46 Km de
distancia del transmisor (Cerro el Campanario) en este punto
se mantiene libre el 80% de la primera zona de Fresnel
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Enlace entre el Repetidor y el Repetidor 2
Fig.9. Enlace entre el Repetidor y el Repetidor 2
Fig.10. Zonas de Fresnel enlace entre el Repetidor y
Repetidor 2
Fig.11. Enlace visto con GoogleEarth.
En la figura 10 vemos que el peor Fresnel se da a una cercana
distancia del transmisor y no afecta el enlace, haciendo que el
enlace sea ms eficiente ya que la primera zona de Fresnel
est casi despejada en su totalidad.
Enlace entre el Repetidor 2 y Buga La Grande
Fig.12. Enlace entre el Repetidor 2 y Buga La Grande
Fig.13. Zonas de Fresnel entre el Repetidor 2 y Buga La
Grande
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Fig.14. Enlace visto con GoogleEarth.
En la figura 13 vemos que la peor zona de Fresnel se da cerca
del receptor, observando que la mayor parte del enlace se
encuentra sin ningn tipo de obstculo hasta ese punto, donde
la primera zona de Fresnel se encuentra despejada un 70%
V. ANALISIS DE LOS RESULTADOS
El enlace entre el Cerro el Campanario y Buga La Grande no
se puede realizar debido a la cantidad de picos de montaa
que se atraviesan en el enlace, la solucin para realizar este
radioenlace es utilizar antenas demasiados grandes que en la
prctica serian demasiado costosas y complicada la
realizacin de estas, por eso se opt por la utilizacin de
repetidores que se encargan de repetir la seal, se utilizan dos
debido a que con la utilizacin de uno solo el radioenlace era
muy dbil, aunque la seal si llegaba al receptor pero con
muy poca potencia, por eso se utiliza otro repetidor para
lograr un mejor radioenlace y as lograr la comunicacin.
Se procede a calcular la primera zona de Fresnel para el
primer tramo (Cerro el Campanario Repetidor)
Ahora el clculo de la primera zona de Fresnel para el
segundo tramo (Repetidor Repetidor 2)
Ahora el clculo de la primera zona de Fresnel para el tercer
tramo (Repetidor 2 Buga La Grande)
Los valores de cada F1 para cada uno de los tramos que se
realiz en el enlace, corresponden al radio de la primera zona
de Fresnel que se muestra en la figura 1. Para lograr un enlace
que funcione la primer zona de Fresnel tiene que estar
despejada como mnimo un 60% en cada uno de los
radioenlaces realizados en cada tramo se superaba este valor
haciendo eficiente el radioenlace entre cada antena
VI. CONCLUSIONES
Se infiere que el diseo de un sistema de telecomunicaciones requiere tener en cuenta ciertos
fenmenos que interfieren en el diseo del enlace
tales como la refraccin, la difraccin, las zonas de
Fresnel, aunque solo se efecta una simulacin con
el software Radio Mobile hay parmetros que son
ideales y que no se toman en cuenta a la hora de
realizar un montaje fsico que implique el diseo de
estructural entre otras cosas.
Se concluye la importancia conceptual de las zonas de Fresnel, pues mnimo debe estar disponible el
20% de esta para que se efectu la transmisin de
datos, en el sistema simulado se obtiene que la peor
zona se encuentra en 0,8 siendo un buen resultado a
la hora de realizar un enlace de comunicaciones.
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Para realizar un radioenlace eficaz entre dos antenas debe de existir un line de vista recta entre ellas,
dependiendo del tipo de antenas.
La utilizacin de antenas repetidoras facilita la realizacin del radioenlace ya que permiten
sobrepasar los obstculos que interfieren con la
trayectoria de la seal de comunicacin.
Finalmente mediante el simulador Radio Mobile se pueden encontrar datos como ganancias, alturas,
distancias, entre otros lo cual nos permiten llegar a
caracterizar como debe ser el mejor sistema.
Para tener una buena cobertura es necesario primero garantizar una buena comunicacin entre puntos.
VII. REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS
[1] Radio Mobile Disponible en la pgina web:
http://ocw.upm.es/teoria-de-la-senal-y-comunicaciones-
1/radiocomunicacion/contenidos/utilidades/RadioMobile/lee
me. Fecha de consulta: 18 de octubre de 2013.
[2]Radio enlace Disponible en la pgina web:
http://www.radiocomunicaciones.net/radio-enlaces.html.
Fecha de consulta: 18 de octubre de 2013.
[3]Zona de Fresnel Disponible en la pgina web:
http://mundotelecomunicaciones.blogspot.com/2013/08/calcu
lo-el-radio-de-la-primera-zona-de.html. Fecha de consulta: 18
de octubre de 2013.
[4] Antena Disponible en la pgina web:
http://es.wikipedia.org/wiki/Antena. Fecha de consulta: 18 de
octubre de 2013.
[5] Cobertura Disponible en la pgina web:
http://es.wikipedia.org/wiki/Cobertura_ (telecomunicaciones).
Fecha de consulta: 18 de octubre de 2013.
[6] Potencia, Disponible en la pgina web:
http://en.wikipedia.org/wiki/Power_ (physics). Fecha de
consulta: 18 de octubre de 2013.
[7] Ganancia (Electrnica), Disponible en la pgina web:
http://es.wikipedia.org/wiki/Ganancia_ (electr%C3%B3nica).
Fecha de consulta: 18 de octubre de 2013
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