aprovisionamiento y aseguramiento de un canal de...
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APROVISIONAMIENTO Y ASEGURAMIENTO DE UN CANAL DE DATOS POR
RADIO ENLACE PARA CLIENTES CORPORATIVOS
SANDRA PATRICIA MONTAÑA COD: 20082273023
EDWIN ARLEY GUASCA GARNICA COD: 20102273036
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS
FACULTAD TECNOLÓGICA
INGENIERÍA EN TELECOMUNICACIONES
BOGOTÁ D.C.
2015
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APROVISIONAMIENTO Y ASEGURAMIENTO DE UN CANAL DE DATOS POR
RADIO ENLACE PARA CLIENTES CORPORATIVOS
SANDRA PATRICIA MONTAÑA COD: 20082273023
EDWIN ARLEY GUASCA GARNICA COD: 20102273036
Monografía Para Optar Al Titulo
De Ingenieros En Telecomunicaciones
Director:
ING. JOSE DAVID CELY CALLEJAS
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS
FACULTAD TECNOLÓGICA
INGENIERÍA EN TELECOMUNICACIONES
BOGOTÁ D.C.
2015
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APROVISIONAMIENTO Y ASEGURAMIENTO DE UN CANAL DE DATOS POR
RADIO ENLACE PARA CLIENTES CORPORATIVOS
PÁGINA DE APROBACIÓN
Observaciones
________________________________________________________
________________________________________________________
________________________________________________________
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_______________________________
Ing. Tutor
Director Del Proyecto
_______________________________
Jurado:
_______________________________
Jurado:
_______________________________
4
TABLA DE CONTENIDO
INTRODUCCIÓN ............................................................................................................................................ 11
1 DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO ....................................................................................... 12
1.1 PROBLEMÁTICA ............................................................................................................................... 12
1.2 JUSTIFICACIÓN ................................................................................................................................. 12
1.3 OBJETIVOS ....................................................................................................................................... 12
1.3.1 Objetivo General......................................................................................................................... 12
1.3.2 Objetivos Específicos ................................................................................................................. 13
1.4 METODOLOGÍA ................................................................................................................................ 13
2 MARCO TEÓRICO ............................................................................................................... 15
2.1 RADIOENLACE: ................................................................................................................................ 15
2.1.1 Radioenlaces de línea de vista .................................................................................................... 16
2.2 PÉRDIDAS POR ESPACIO LIBRE ........................................................................................................ 16
2.3 LA ATMOSFERA TERRESTRE Y SU EFECTO SOBRE LA PROPAGACIÓN DE LAS ONDAS DE RADIO ......... 19
2.4 PROPAGACIÓN EN LA TROPOSFERA. ................................................................................................. 20
2.4.1 Índice de refracción de la troposfera........................................................................................... 20
2.4.2 Refracción atmosférica, radio equivalente de la tierra, factor k ................................................. 21
2.4.3 Curvatura de la tierra .................................................................................................................. 23
2.5 CORRECCIÓN DEL PERFIL................................................................................................................. 25
2.6 ESTRUCTURA DE CAMPO EN EL PUNTO DE RECEPCIÓN EN RADIOENLACES DE LÍNEA DE VISTA. ........ 26
2.7 ZONAS DE FRESNEL. ........................................................................................................................ 28
2.8 PÉRDIDAS POR DIFRACCIÓN. ............................................................................................................ 30
2.9 RFC 2544 – PRUEBAS DE ENLACES ETHERNET. .............................................................................. 32
2.9.1 THROUGHPUT o Capacidad de tráfico (Ancho de Banda) .................................................... 32
2.9.2 BACK TO BACK (Transmisión Recipoca o Burstability) ......................................................... 33
2.9.3 FRAME LOSS (Pérdida de Tramas) .......................................................................................... 34
2.9.4 LATENCY (Latencia) ................................................................................................................ 34
2.9.5 Tramos de Tramas Ethernet ........................................................................................................ 35
2.10 MODULACIÓN. ................................................................................................................................. 36
2.10.1 FSK ............................................................................................................................................. 36
2.10.2 QAM ........................................................................................................................................... 37
2.11 MARCO LEGAL ................................................................................................................................ 38
3 VIABILIDAD PARA LA IMPLEMENTACION DE UN CANAL DE DATOS POR
RADIOENLACE.............................................................................................................................................. 41
3.1 CONSIDERACIONES TÉCNICAS. ......................................................................................................... 41
3.2 PERFIL DEL TERRENO Y LÍNEA DE VISTA. ......................................................................................... 42
5
3.2.1 Perfil de terreno Enlace 1. .......................................................................................................... 46
3.2.2 Perfil de terreno Enlace 2. .......................................................................................................... 48
3.3 CONSIDERACIONES ECONÓMICAS. ................................................................................................... 50
3.3.1 Costo de Implementación. .......................................................................................................... 50
3.3.2 Mantenimiento preventivo y Correctivo. .................................................................................... 51
3.4 OPERATIVIDAD ................................................................................................................................ 52
4 DISEÑO ................................................................................................................................. 54
4.1 PLANEACIÓN .................................................................................................................................... 54
4.1.1 Puntos de interconexión. ............................................................................................................. 55
4.1.2 Inspección en los Sitios. ............................................................................................................. 55
4.1.2.1 Descripción del Sitio A – Montebello. ....................................................................................... 55
4.1.2.2 Descripción del Sitio AB – Cerro de las Tres Cruces. ............................................................. 57
4.1.2.3 Descripción del Sitio B – Santiago de Cali. ............................................................................... 58
4.2 PLAN DE FRECUENCIAS. ................................................................................................................... 60
4.3 CALCULO DE LA ZONA DE FRESNEL ................................................................................................. 60
4.3.1 Zona de Fresnel Enlace 1 ............................................................................................................ 60
4.3.2 Zona de Fresnel Enlace 2 ............................................................................................................ 61
4.4 CÁLCULO DE ALTURA DE LAS TORRES ............................................................................................. 61
4.4.1 Altura de torres del Enlace 1 ...................................................................................................... 62
4.4.2 Altura de torres del Enlace 2 ...................................................................................................... 63
4.5 PÉRDIDAS POR ESPACIO LIBRE ........................................................................................................ 65
4.5.1 Pérdidas por Espacio Libre – Enlace 1 ....................................................................................... 65
4.5.2 Pérdidas por Espacio Libre – Enlace 2 ....................................................................................... 65
4.6 PERDIDAS POR DIFRACCIÓN. ............................................................................................................ 66
4.6.1 Perdidas por difracción Enlace 1. ............................................................................................... 66
4.6.2 Perdidas por difracción Enlace 2. ............................................................................................... 66
4.7 MODULACIÓN. ................................................................................................................................. 67
4.8 SIMULACIÓN DE DISEÑO MEDIANTE RADIO MOBILE ....................................................................... 68
4.8.1 Simulación con Radio Mobile Enlace 1. .................................................................................... 69
4.8.1.1 Configuración de parámetros Generales Enlace 1: ................................................................... 69
4.8.1.2 Simulacion del Enlace 1. ............................................................................................................... 72
4.8.2 Simulación con Radio Mobile Enlace 1: .................................................................................... 73
4.8.2.1 Configuración de parámetros Generales Enlace 2: ................................................................... 73
4.8.2.2 Simulacion del Enlace 2. ............................................................................................................... 76
4.9 CONFIGURACIÓN DEL RADIOENLACE ............................................................................................... 77
4.9.1 Configuración del Sitio B (CAL.Ingenio) .................................................................................. 77
6
4.9.2 Configuración del Sitio AB-2 (Cerro de las tres cruces) ............................................................ 84
5 PRUEBAS DE ACEPTACION ............................................................................................. 91
5.1 PRUEBAS DE INTERFERENCIA. .......................................................................................................... 91
5.2 PRUEBAS DE BERT (BIT-ERROR-RATE-TEST) ................................................................................. 92
5.3 PRUEBAS DE RFC 2544.................................................................................................................... 93
5.4 NIVELES FINALES DE RECEPCIÓN (RX). ........................................................................................... 95
5.5 PRUEBA DE CONMUTACIÓN APAGANDO EL MODEM ......................................................................... 95
5.6 REGISTRO FOTOGRÁFICO DE LA INSTALACIÓN. ................................................................................ 97
5.6.1 Registro Fotográfico del Sitio A (Montebello) ........................................................................... 97
5.6.2 Registro Fotográfico del Sitio B (CAL.Ingenio) ........................................................................ 98
6 CONCLUSIONES ................................................................................................................. 99
7 ANEXOS ............................................................................................................................. 100
7.1 IPASOLINK 400............................................................................................................................... 100
7.2 CARACTERÍSTICAS DE TX .............................................................................................................. 104
7.3 CONFIGURACIÓN DEL SISTEMA ..................................................................................................... 106
7.4 DATOS ADICIONALES WEB LCT..................................................................................................... 109
7.5 EQUIPO DE MEDICIÓN VEPAL MX120+ ....................................................................................... 110
7.6 ANTENAS DE MICROONDAS ............................................................................................................ 113
8 BIBLIOGRAFIA .................................................................................................................. 115
7
Lista de Figuras
Figura 1. Propagación en el espacio libre: el rayo se propaga en línea recta .............................................. 16
Figura 2. Perdidas por espacio libre. ............................................................................................................ 17
Figura 3. Propagación en la troposfera: el rayo se propaga siguiendo una trayectoria curva ..................... 19
Figura 4. Radio de curvatura de los rayos a su paso por la troposfera. ......................................................... 19
Figura 5. Corrección sobre la curvatura terrestre(modelo de Tierra ficticia),multiplicación por el factor k 23
Figura 6. Construcción Matemática ............................................................................................................... 24
Figura 7. Radioenlace de línea de vista: Con puntos de repetición a lo largo de la red. ............................... 26
Figura 8. Estructura de campo en el punto de recepción P: nótese la interferencia en el punto P .............. 27
Figura 9. Modelo Zona de Fresnel ................................................................................................................. 28
Figura 10. Modelo Perdidas por Difracción. ................................................................................................. 30
Figura 11. Calculo de despejamiento en radioenlaces con y sin visión directa. ............................................ 31
Figura 12. Transmisión reciproca................................................................................................................... 33
Figura 13. Frame Loss a diferentes velocidades. ............................................................................................ 34
Figura 14. Latencia (tiempo de ida y regreso de las tramas). ........................................................................ 35
Figura 15. Diagrama de constelación QAM ................................................................................................... 37
Figura 16. Diagrama de constelación 16QAM ............................................................................................... 38
Figura 17. Trayectoria de la línea de vista entre Sitio A y Sitio B .................................................................. 43
Figura 18. Perfil del terreno con Altura corregida según datos Tabla 1. ...................................................... 44
Figura 19. Vista geográfica ubicación del Cerro de las tres cruces ............................................................... 45
Figura 20. Perfil del terreno Enlace 1. Según datos Tabla 2. ......................................................................... 47
Figura 21. Perfil de Terreno Enlace 1, según Google Earth. ........................................................................ 47
Figura 22. Perfil del terreno Enlace 2. Según datos Tabla 3. ........................................................................ 49
Figura 23. Perfil de Terreno Enlace 2, según Google Earth. ........................................................................ 49
Figura 24. Modelo de comunicación de datos entre el operador y el cliente corporativo por medio de
radioenlace. ...................................................................................................................................................... 54
Figura 25. Ubicación geográfica y vista aérea del corregimiento de Montebello. ........................................ 56
Figura 26. Vista geográfica del Corregimiento de Montebello. .................................................................... 56
Figura 27. Vista panorámica del Cerro de las tres Cruces. (Torres de comunicación) ................................ 57
Figura 28. Ubicación geográfica y vista aérea del corregimiento de Montebello. ......................................... 58
Figura 29. Ubicación geográfica de la ciudad de Cali. ................................................................................. 59
Figura 30. Plano de liberación de zona de Fresnel y Zonas Boscosas – Medición de Altura de las Torres –
Enlace 1. ........................................................................................................................................................... 62
Figura 31. Plano de liberación de zona de Fresnel – Medición de Altura de las Torres - Enlace 2 ............. 64
Figura 32. Tipo de modulación según configuración del Radio Ipasolink 400............................................... 67
Figura 33. Modulación Adaptativa según las condiciones climáticas. ........................................................... 68
8
Figura 34. Configuración de parámetros y frecuencias ................................................................................. 69
Figura 35. Configuración del Sitio A, en el Enlace 1. ..................................................................................... 69
Figura 36. Elevación, Azimut y Patrón de Antena del SITIO A. ..................................................................... 70
Figura 37. Configuración del Sitio AB-1, en el Enlace 1. ............................................................................... 70
Figura 38. Elevación, Azimut y Patrón de Antena del SITIO AB-1................................................................ 71
Figura 39. Configuración de Parámetros de la Antena en el Enlace 1........................................................... 71
Figura 40. Simulación del enlace 1 entre Sitio A y Sitio AB-1 ........................................................................ 72
Figura 41. Simulación del Enlace 1 en el Mapa de la Zona ........................................................................... 72
Figura 42. Configuración de parámetros y frecuencias .................................................................................. 73
Figura 43. Configuración del Sitio AB-2, en el Enlace 2. ............................................................................... 73
Figura 44. Elevación, Azimut y Patrón de Antena del SITIO AB-2................................................................ 74
Figura 45. Configuración del Sitio B, en el Enlace 2. ..................................................................................... 74
Figura 46. Elevación, Azimut y Patrón de Antena del SITIO B. ..................................................................... 75
Figura 47. Configuración de Parámetros de la Antena en el Enlace 2........................................................... 75
Figura 48. Simulación del Enlace 2 entre Sitio AB-2 y Sitio B ..................................................................... 76
Figura 49. Simulación del Enlace 2 en el Mapa de la Zona ........................................................................... 76
9
Lista de Tablas
Tabla 1. Perfil del Terreno con altura Corregida de la línea de vista directa .................... 43
Tabla 2. Perfil de Terreno Enlace 1 ..................................................................................... 46
Tabla 3. Perfil de Terreno Enlace 2 ..................................................................................... 48
Tabla 4. Costo estimado del radioenlace entre Sitio A y Sitio AB-1 .................................... 50
Tabla 5. Costo estimado del radioenlace entre Sitio AB-2 y Sitio B. ................................... 51
Tabla 6. Plan de frecuencia aprobada en la Banda de 18GHz. ......................................... 60
Tabla 7. Calculo de Zona de Fresnel sobre todo el perfil del terreno del Enlace 1. .......... 62
Tabla 8. Calculo de Zona de Fresnel sobre todo el perfil del terreno del Enlace 2. .......... 63
10
RESUMEN
Este proyecto de grado es denominado “Aprovisionamiento y aseguramiento de un canal
de datos por radio enlace para clientes corporativos”, donde se realiza todo el proceso de
diseño e implementación de un enlace de radio que permite transportar datos a lugares de
difícil acceso.
El sistema implementado consta de tres puntos donde se ubican los equipos de radioenlace,
los puntos determinados son: lado terminal (Sitio B), el punto de interconexión (Sitio AB) y
lado cliente (Sitio A). Se utilizaron dos radioenlaces completos del Fabricante NEC de
Colombia en los cuales permitieron realizar el transporte de datos.
El servicio trasportado es de alta eficiencia ya que los equipos utilizados cumplen con las
características requeridas para que la señal no sea interrumpida, ni se pierdan paquetes o se
generen errores, el equipo cumple con los estándares de calidad y servicio.
11
INTRODUCCIÓN
En el ámbito de las redes de telecomunicaciones de hoy en día, en donde las soluciones por
fibra óptica se han venido imponiendo en el transporte de información por su capacidad y
confiabilidad, no se puede dejar atrás los medios inalámbricos para de transporte de datos y
su capacidad de interconectar puntos a grandes distancias a bajo costo.
Para nuestro país ha sido de gran importancia los servicios satelitales y de radioenlaces,
debido a la diversidad geográfica la cual para algunos lugares la topología dificulta la
implementación de medios guiados. De acuerdo a esto poder atender requerimientos de
transporte de datos de clientes ubicados en poblaciones remotas y aun bajo costo, nos
obliga a considerar como la mejor solución la implementación de un sistema que
interconecte dos sitios mediante un sistema de radioenlaces.
Es por esto que en el desarrollo de este proyecto se realiza la implementación de un radio
enlace en el corregimiento de Montebello, valle y la ciudad de Santiago de Cali, con el fin
proveer de un canal de datos a un cliente ubicado en este corregimiento, el proveedor del
servicio es la compañía de Claro Colombia. Para esto es necesario realizar un estudio de
viabilidad de diseño, en donde se plantea las consideraciones técnicas, económicas así
como los estudios del medio, ubicación y terreno. Se pone a consideración de los lectores
los fundamentos teóricos relacionados principalmente con la planeación y el cálculo de
radioenlaces de microondas terrestres. Posteriormente se realiza un estudio de factibilidad
que permita detectar las condiciones de la zona y así mismo determinar los requerimientos
técnicos necesarios para la ejecución de la actividad.
En el capítulo 4 se presentan todos los respectivos cálculos de diseño que permiten
seleccionar la tecnología a utilizar y la cantidad de equipos requeridos. Finalmente en el
capítulo 5 y 6 se hace una presentación de los resultados alcanzados, con sus respectivas
pruebas realizadas en campo durante la instalación del sistema y la puesta en marcha del
canal de datos.
12
CAPITULO 1.
1 DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO
1.1 Problemática
La problemática planteada es la necesidad de los clientes de claro para acceder a los
servicios de transmisión y recepción de datos, cuando se encuentran en zonas geográficas
de difícil acceso por medio físico, lo que dificulta y encarece los costos de mantenimiento
en cuanto a equipos y medios. Adicionalmente, acceder a diversos servicios a través del
mismo enlace y garantizar que el QoS cumpla los requerimientos establecidos por la UIT.
1.2 Justificación
Con la generación de las tecnologías de los medios de comunicación no guiados se espera
beneficiar al cliente y proveedoras de la empresa Claro, permitiendo acceder a un enlace de
datos por radio - microondas a una distancia considerable. Teniendo en cuenta los costos en
cuanto a la instalación y mantenimiento preventivo y correctivo del mismo.
Así también el cliente se beneficia económicamente al no tener que realizar un
mantenimiento de cableado estructurado y de equipos de gran tamaño, sino que solamente
se realizara la revisión del medio sobre equipos de fácil acceso con la facilidad de acceso
remoto a los equipos distantes
1.3 Objetivos
1.3.1 Objetivo General
Determinar los parámetros de aprovisionamiento y aseguramiento de un canal de datos por
radioenlace directivo para clientes de Claro, garantizando la realización de pruebas
operativas que confirmen su funcionabilidad y operatividad.
13
1.3.2 Objetivos Específicos
Analizar y evaluar los aspectos técnicos, económicos y operativos que certifiquen la
viabilidad en la implementación de un radio enlace para un canal de datos requerido por
un cliente determinado.
Determinar el procedimiento de diseño para un radioenlace directivo, identificando los
equipos y determinar los procesos de configuración de los mismos.
Implementación y configuración de radio enlace en sitio. Demostración por medio
audiovisual.
1.4 Metodología
La metodología a utilizar en el proyecto “Aprovisionamiento y Aseguramiento de un canal
de datos por radio enlace para clientes corporativos”, tiene aspectos de metodologías
maduras y reconocidas para gestión de proyectos con el fin de determinar los elementos
más útiles que permitan construir una metodología idónea adaptada a las necesidades del
proyecto.
Las metodologías de gestión de proyectos tradicionales tienen una fuerte orientación
predictiva, es decir, a partir del detalle del producto que se quiere construir se definen
actividades de tal manera que se cumpla lo previsto en términos de calendario, costo y
calidad. Las metodologías más reconocidas a nivel internacional son PMBOK y PRINCE2.
(Montes de Oca & Perez Lopez, 2014) Estas metodologías parten del hecho que el alcance
está claramente definido de tal forma que se pueda determinar claramente la duración de
cada actividad durante el proyecto.
Cuando se habla de la metodología PMBOK se habla de una guía estándar en la
administración de proyectos, desarrollada por el Project Management Institute (PMI). La
misma comprende dos grandes secciones, la primera sobre los procesos y contextos de un
proyecto, la segunda sobre las áreas de conocimiento específico para la gestión de un
proyecto. Esta metodología va incorporando prácticas tradicionales y nuevas prácticas
14
después de haber comprobado la utilidad de la misma. En esta norma no se abordan todos
los detalles de cada tema sino se limitan sobre la gestión del proyecto1.
En cuanto a la norma PRINCE2 se tiene que es una alternativa a la metodología PMBOK,
y es la creadora de todas las metodologías de los estándares de ITIL, para la normalización
de todos los procesos de explotación de sistemas de información. El PRINCE 2 tiene un
flujo de trabajo, y en esta gestión de proyectos se encuentra la administración, control y
organización del mismo.
Entonces se puede decir que el PMBOK es una meta-método, es una guía de
conocimientos, que no nació para ser utilizado, sino para ayudar a los Project Manager, el
PRINCE2 en cambio nació para ser utilizado, la metodología que se usa es una mezcla y se
puede ajustar al proyecto.
La metodología que se utiliza para el desarrollo de este proyecto es la PRINCE2, ya que
como metodología a utilizar tiene los principios de gestión necesarios para un desarrollo
óptimo2.
Entre los principios que se tienen en cuenta son;
• La justificación comercial
• Aprender de la experiencia
• Roles y responsabilidades de un proyecto.
• Gestión de proyectos por ciclo de vida por fases.
• Gestión por excepción
• Enfoque de los productos
• Adaptación al entorno
1http://www.uv-mdap.com/programa-desarrollado/bloque-ii-certificacion-pmp-pmi/modulo-0-presentacion-del-bloque/
2http://www.uv-mdap.com/blog/las-tematicas-de-prince2/
15
CAPITULO 2
2 MARCO TEÓRICO
Las redes de comunicaciones se construyen con el objetivo de prestar servicios de
comunicaciones, de muy diversa naturaleza, a los usuarios que se conectan a ellas y así
muchas de las redes que hoy existen pueden ofrecer voz, datos e imágenes con la calidad de
servicio deseada, en base de incorporar en la misma una combinación de tecnologías que
hacen posible disponer de un gran ancho de banda y una alta capacidad de conmutación.3
2.1 Radioenlace:
Se conoce como radioenlace a cualquier interconexión entre terminales de
telecomunicación efectuada por ondas electromagnéticas, específicamente por aquellas que
entran en el rango de las señales de radio. Son sistemas de comunicaciones entre puntos
fijos situados sobre la superficie terrestre, que proporcionan una capacidad de información,
con características de calidad y disponibilidad determinadas. Típicamente estos enlaces se
usan entre los 800 MHz y 42 GHz.
Los radioenlaces, establecen un concepto de comunicación tipo dúplex, de donde se deben
transmitir dos portadoras moduladas: una para la Transmisión (Tx) y otra para la recepción
(Rx). Al par de frecuencias asignadas para la transmisión y recepción de las señales, se le
denomina radio canal. Los enlaces se hacen básicamente entre puntos visibles, es decir,
puntos altos de la topografía. Cualquiera que sea la magnitud del sistema de microondas,
para un correcto funcionamiento es necesario que los recorridos entre enlaces tengan una
altura libre adecuada para la propagación en toda época del año, tomando en cuenta las
variaciones de las condiciones atmosféricas de la región. Para poder calcular las alturas
libres debe conocerse la topografía del terreno, así como la altura y ubicación de los
obstáculos que puedan existir en el trayecto4.
3Redes Y Servicios De Telecomunicaciones 4http://radioenlaces-dear-microondas.blogspot.com/
16
2.1.1 Radioenlaces de línea de vista
Este tipo de enlace se caracteriza porque entre la antena transmisora y la antena receptora
debe existir línea de vista para que el enlace opere correctamente. En estos sistemas las
ondas de radio viajan en línea recta (suponiendo que el medio que rodea a las antenas es el
espacio libre) y se limitan en el horizonte a causa de la curvatura de la tierra y de las
irregularidades naturales o artificiales presentes en la superficie terrestre. La visibilidad
directa, requiere, entonces, que las antenas estén a determinada altura sobre la superficie de
la tierra, de manera que, la curvatura de la misma y los obstáculos presentes en la
trayectoria no interrumpan la línea de vista.
2.2 Pérdidas Por Espacio Libre
Para definir las pérdidas por espacio libre se plantea un medio de propagación en el cual las
ondas de radio viajan en línea recta y sin atenuación, como se muestra en la Figura 1.
Figura 1. Propagación en el espacio libre: el rayo se propaga en línea recta
Este medio, ideal por supuesto, es conocido como espacio libre. Por espacio libre se
entiende un medio homogéneo, lineal e isótropo, libre de corrientes y cargas eléctricas y
por lo tanto libres de pérdidas (pérdidas por absorción de energía), en el cual las ondas de
radio viajan en línea recta y sin atenuación. En este medio, las únicas pérdidas que se
consideran, son las que están asociadas con la dispersión de energía de las ondas de radio
en la medida que se alejan de la antena transmisora, y se conocen como pérdidas por
espacio libre 𝑳𝟎.5
5Sistemas de Telecomunicaciones Planeación y Calculo de Enlaces – Juan Carlos Gómez Paredes
17
Figura 2. Perdidas por espacio libre.
Si la antena transmisora radiara isotrópicamente una potencia 𝑃𝑟, se estaría enviando
energía electromagnética por igual hacia todas las direcciones del espacio. Como se está
suponiendo que el medio de propagación es el espacio libre, en el cual no hay pérdidas, la
potencia que atraviesa cualquier superficie esférica con centro en la antena transmisora será
constante. La densidad de potencia 𝒑 (potencia por unidad de superficie) vendrá dada
entonces por la expresión:
𝒑 =𝑃𝑟
4πr2
Donde 4πr2 es la superficie de una esfera de radio r centrada en la antena transmisora.
Las antenas reales no son isotrópicas, concentran la energía en ciertas direcciones (son
directivas). La densidad de potencia en este caso se obtendrá multiplicando la que habría
producido una antena isotrópica por la directividad 𝐷(𝜃, 𝜑) de la antena transmisora en
dirección en dirección a la antena receptora (𝜃, 𝜑), resultando.
𝑝(𝜃, 𝜑) =𝑃𝑟
4πr2 𝐷(𝜃, 𝜑) =
𝑃𝑒
4πr2𝐺(𝜃, 𝜑)
Donde el producto de la potencia radiada por una antena por la directividad, o de la
potencia entregada 𝑃𝑒 a una antena por la ganancia 𝐺(𝜃, 𝜑), se le denomina potencia
isotrópica radiada efectiva PIRE y suele expresarse en dBW (decibeles referidos a 1W) o
dBm (decibeles referidos a 1mW). Por lo tanto. 𝑃𝐼𝑅𝐸 = 𝑃𝑟𝐷 = 𝑃𝑒𝐺.
18
Para dos antenas separadas una distancia r, conectadas a sus respectivos transmisor y
receptor, como se observa en la figura 2, la relación entre la potencia recibida en los
terminales de entrada de la antena receptora 𝑃𝑙 y la potencia radiada por la antena
transmisora 𝑃𝑟, viene dada por la ecuación de transmisión de Friis, por lo tanto
𝑃𝑙 =𝑃𝑟
4πr2𝐷𝑇𝐴𝑒𝑓𝑅
Donde 𝐴𝑒𝑓𝑅 es el área efectiva de la antena receptora por lo que se puede obtener 𝐴𝑒𝑓 =
(𝜆2
4𝜋) 𝐷, donde 𝜆 es la longitud de onda, de la ecuación de 𝑃𝑙, se pasa 𝑃𝑟 a dividir al otro
lado de la igualdad, obteniendo lo siguiente:
𝑃𝑙
𝑃𝑟= (
𝜆
4𝜋𝑟)
2
𝐷𝑇𝐷𝑅 6
Como a frecuencias de microondas donde las antenas son 100% eficientes, los términos
directividad y ganancia resultan equivalentes, en la igualdad se puede decir
𝑃𝑅
𝑃𝑇= (
𝜆
4𝜋𝑟)
2
𝐺𝑇𝐺𝑅 , donde 𝑃𝑅 es la potencia a la entrada del receptor y 𝑃𝑇 es la potencia a la
salida del transmisor respectivamente, asumiendo que en ambos casos del sistema de
alimentación de antenas no introducen perdidas.
Se hace r = d e invirtiendo la ecuación se llega a la expresión de 𝐿0 = (4𝜋𝑑
𝜆)
2
si 𝜆 =𝐶
𝑓
donde C es igual a la velocidad de la luz en el espacio libre y f es igual a la frecuencia de la
portadora en Hz, se puede expresar las perdidas por espacio libre en dB, quedando de la
siguiente manera:
𝐿0 = 92.4 + 20 log10 𝑓 + 20 log10 𝑑 7
Donde
𝐿0 = Perdidas por espacio libre en dB.
f = Frecuencia de la portadora en GHz.
d = distancia entre la antena transmisora y la antena receptora en km
6El término (
𝜆
4𝜋𝑟)
2
se denomina perdidas por espacio libre 𝐿0 expresadas en veces, y corresponde con las pérdidas de transmisión en el
espacio libre entre antenas isotrópicas. 7Sistemas de Telecomunicaciones Planeación y Calculo de Enlaces – Juan Carlos Gómez Paredes
19
2.3 La atmosfera terrestre y su efecto sobre la propagación de las ondas de radio
Realmente la propagación no transcurre sobre el espacio libre sino a través de la atmosfera
terrestre, exactamente sobre la troposfera, de manera que, resulta de especial importancia
estudiar sus características, y cómo influyen estas en el fenómeno mismo de la
propagación, y por lo tanto, en el comportamiento del sistema de radio. Las siguientes
situaciones ilustran la afirmación anterior.
• La troposfera se caracteriza porque sus características eléctricas varían con la altura y
con el tiempo. Por ejemplo, la variación del índice de refracción con la altura es la
responsable de que las ondas de radio en la troposfera no viajen en líneas rectas sino
siguiendo trayectorias curvas como se observa en la figura 3.
Figura 3. Propagación en la troposfera: el rayo se propaga siguiendo una trayectoria curva
• La determinación de la altura correcta de las antenas transmisora y receptora
depende, entre otros factores, de la posibilidad de encontrar el radio de curvatura de los
rayos a su paso por la troposfera, figura 4.
Figura 4. Radio de curvatura de los rayos a su paso por la troposfera.
20
• La variación del índice de refracción con el tiempo trae, como consecuencia, que las
relaciones de fase con la que llegan múltiples rayos al punto de recepción varíen también
con el tiempo, dando lugar a un fenómeno conociendo como desvanecimientos de la señal
(fading en inglés). Desvanecimientos, que de no ser adecuadamente dimensionados, darían
al traste con el funcionamiento correcto del sistema de comunicaciones.
• La lluvia, no afecta por igual a las ondas polarizadas horizontalmente y a las ondas
polarizadas verticalmente. De hecho, las primeras son atenuadas por efecto de la lluvia más
fuertemente que las segundas. 8
2.4 Propagación en la troposfera.
El concepto de espacio libre resulta sumamente útil a los efectos de una primera
aproximación a la propagación de las ondas de radio, pero es imprescindible tratar la radio
propagación en el medio en el que realmente transcurre: la troposfera, esta es la región de la
atmosfera que se extiende desde la superficie de la tierra hasta una altura de 8 a 10
kilómetros en latitudes polares, de 10 a 12 kilómetros en latitudes moderadas y hasta 16 o
18 kilómetros en el ecuador. En esta, el porcentaje de las componentes gaseosas no varía
con la altura, permaneciendo prácticamente igual que en la superficie. La única excepción
es el contenido de vapor de agua, que depende gradualmente de las condiciones del tiempo
y decrece bruscamente con la altura.
2.4.1 Índice de refracción de la troposfera
La troposfera puede considerarse como una mezcla de aire seco y vapor de agua y para
cada una de estas componentes el índice de refracción es una cantidad conocida. El índice
de refracción de la mezcla puede hallarse teniendo en cuenta que la refractibilidad de una
mezcla es la suma de las refractibilidades de las partes. Como el índice de refracción n de
8 No hay duda, entonces, que la propagación de las ondas de radio en la atmosfera afecta profundamente el desempeño de los
radioenlaces de la línea de vista.
21
la troposfera en la superficie de la tierra es solo 0.0003 veces mayor que la unidad, es más
conveniente referirse a las variaciones del índice de refracción en unidades N.
𝑁 = (𝑛 − 1) × 106
En donde:
N: Índice de refracción modificado y representa el exceso sobre la unidad del índice de
refracción, expresado en millonésimas. Así en la superficie, donde n = 1.000325, existe un
valor de 325 unidades N.
n: Índice de refracción de la troposfera.
En general, la troposfera es un dieléctrico heterogéneo, cuyo índice de refracción y, como
consecuencia, la velocidad de propagación de las ondas a través de ella, varían con la
altura. Las propiedades de este dieléctrico varían continuamente con el tiempo, de forma
que las fluctuaciones relacionadas con la formación, movimiento y desaparición de las
irregularidades de la troposfera están superpuestas a las variaciones más lentas producidas
por las variaciones meteorológicas. 9
2.4.2 Refracción atmosférica, radio equivalente de la tierra, factor k
La refracción atmosférica tiene relación directa con las irregularidades de la troposfera, lo
cual consiste en que un rayo de luz encuentra, a lo largo de su trayecto, variaciones del
índice de refracción que hacen encorvarse su trayectoria. El radio de curvatura de la
trayectoria puede hallarse mediante la siguiente expresión:
𝑅 =1
−𝑑𝑛𝑑ℎ⁄
=106
−𝑑𝑁𝑑ℎ⁄
En donde:
R: Radio de la curvatura de la trayectoria en metros.
𝑑𝑛𝑑ℎ⁄ y 𝑑𝑁
𝑑ℎ⁄ : Representan los gradientes de variación del índice de refracción y del índice
de refracción modificado con relación a la altura respectivamente.
9 Sistemas de Telecomunicaciones Planeación y Calculo de Enlaces – Juan Carlos Gómez Paredes
22
En la anterior ecuación se puede observar que en la troposfera el radio de curvatura de la
trayectoria del rayo determinado por la pendiente del índice de refracción con respecto a la
altura y no por su valor absoluto. El signo menos de la derivada implica que el radio de
curvatura será positivo, es decir, la trayectoria de propagación será convexa sólo cuando el
índice de refracción decrezca con altura. La refracción que tiene lugar en la troposfera
normal se denomina refracción normal.
El método clásico para tener en cuenta la refracción atmosférica consiste en suponer un
radio equivalente (ficticio) para la tierra.
Se considera entonces una tierra convenientemente mayor que la tierra real, de forma que la
curvatura del rayo de las ondas de radio quede absorbida en la curvatura de la tierra
equivalente, dejando así igual la curvatura relativa de los dos y permitiendo dibujar los
rayos de la ondas radiales como líneas rectas sobre esta tierra equivalente, en vez de líneas
curvas sobre la tierra real como se ve en la figura 5.
El radio equivalente de la tierra 𝑅0′ puede encontrarse según la expresión
𝑅0′ =𝑅0
1 + 𝑅0𝑑𝑁
𝑑ℎ× 10−6
En donde:
𝑅0′: Radio equivalente de la tierra en metros.
𝑅0: Radio de la tierra en metros (𝑎 = 6,37 × 106𝑚 = 6370𝑘𝑚)
Siendo k la relación entre los radios equivalente y real de la tierra, podemos escribir
𝑘 =𝑅0′
𝑅0=
1
1 + 𝑅0𝑑𝑁
𝑑ℎ× 10−6
En donde
k: Relación entre los radios equivalente y real de la tierra (que se conoce como factor del
radio equivalente de la tierra o factor k).
23
Para la refracción atmosférica normal 𝑑𝑁
𝑑ℎ= −4 × 10−2. Sustituyéndolo, así como el valor
numérico del radio real de la tierra, de las anteriores ecuaciones se puede concluir:
𝑅0′ ≈ 8500 𝑘𝑚
𝑘 =4
3
Dada que la cuestión crucial en un radioenlace de visibilidad directa sobre la superficie
esférica de la tierra es determinar si las antenas transmisora y receptora se hallan o no
dentro del alcance de visibilidad directa una de la otra, resulta entonces de especial
importancia encontrar el horizonte de radio, alcance de la línea de vista directa, en cual
depende del factor k. Figura 5.
Figura 5. Corrección sobre la curvatura terrestre (modelo de Tierra ficticia), multiplicación por el factor k
2.4.3 Curvatura de la tierra
Cualquier cambio en la atmósfera puede ser expresado como una variación equivalente del
factor k y que, multiplicado por el radio terrestre, nos proporciona el radio efectivo de la
tierra, el cual equivale a la curvatura de la tierra menos la curvatura del haz de microondas.
Para facilitar el análisis, se traza el perfil con los datos tomados de los mapas y se corrigen
las alturas por el factor equivalente a la curvatura efectiva 𝑘𝑅0, es decir, los diferentes
obstáculos que aparecen sobre la superficie de la tierra verán incrementada su altitud
24
debido a la redondez de la tierra obteniendo así un perfil corregido que permite trazar el haz
de microondas como una línea recta. Cualquier cambio de k corresponde a otra corrección
del perfil, lo cual permite fácilmente visualizar los efectos de los cambios de la atmósfera.
Se puede obtener una fórmula para calcular la curvatura efectiva de la tierra para cualquier
valor de k como se muestra a continuación: (PARRAO ROSALES & HERNÁNDEZ
SEGURA, 2007)
Figura 6. Construcción Matemática
Si b es la distancia entre los puntos T y R de la figura 6 siendo 𝑑1 y 𝑑2 las distancias de
estos puntos a cualquier otro punto donde se desea conocer la altura h del arco de radio
𝑘𝑅0, se puede aplicar en el triángulo TPR la ley de los senos:
𝑐
sin 𝛼=
𝑎
sin 𝛽=
𝑏
sin 𝛾= 2𝑅𝐸 Y además sin 𝛼 =
ℎ
𝑎
Entonces al combinar las ecuaciones se puede obtener:
sin 𝛼 =ℎ
𝑎=
𝑐
2𝑅𝐸
Por lo tanto:
ℎ =𝑎𝑐
2𝑅𝐸
Generalmente se considera que:
𝑎 ≈ 𝑎′ ≈ 𝑑1 𝑦 𝑐 ≈ 𝑐′ ≈ 𝑑2
Entonces: ℎ =𝑑1𝑑2
2𝑅𝐸
25
Se puede decir que h es nuestra altura variable o corregida y que 𝑅𝐸 es igual a k𝑅0 , se
puede decir que:
∆ℎ =𝑑1𝑑2
2𝑘𝑅𝑜
10
2.5 Corrección del Perfil
Un perfil de trayectoria es una representación gráfica de la trayectoria entre dos sitios
adyacentes de radioenlace en dos dimensiones. La altura de las torres puede ser derivada
del perfil, y, subsecuentemente, estas alturas pueden ser ajustadas (en papel) para que el haz
del rayo evite puntos de reflexión en algunas superficies. El perfil esencialmente asegura
que la trayectoria del haz estará libre de obstrucciones. Generalmente se utiliza un método
completamente lineal. Comúnmente las gráficas lineales en papel son usadas cuando la
trayectoria puede ser una línea recta dibujada desde la estación transmisora hasta la
estación receptora, proporcionando un despeje tangencial de las alturas equivalentes de los
obstáculos. Una línea recta es también dibujada desde el receptor hasta el transmisor. La
curvatura del rayo del haz es representada por un ajuste de la altura de cada obstáculo por
un cerro o bulto de tierra equivalente, usando la ecuación siguiente:
∆ℎ =𝑑1𝑑2
2𝑘𝑅𝑜
En donde:
∆ℎ: Es el cambio en la distancia vertical en metros desde una línea de referencia horizontal
𝑑1: Es la distancia en Km desde un extremo de la línea de trayectoria hasta la altura del
obstáculo en cuestión.
𝑑2: Es la distancia en Km desde el otro extremo de la trayectoria al mismo obstáculo.
k: Es el factor seleccionado que ya hemos mencionado antes, para hacer el debido ajuste.
𝑅𝑜: Es el radio geométrico de la tierra e igual a 6370Km, asumiendo que la tierra es una
esfera perfecta.
Esta fórmula suele ser presentada de la siguiente forma ∆ℎ = 0.078𝑑1𝑑2
𝑘
10 http://tesis.ipn.mx/dspace/bitstream/123456789/5860/1/ICE59.pdf
26
2.6 Estructura de campo en el punto de recepción en radioenlaces de línea de vista.
Los radioenlaces de visibilidad directa se caracterizan porque debe existir línea de vista
entre la antena transmisora y la antena receptora para la operación satisfactoria del sistema.
Cuando la separación entre los puntos es demasiado grande o cuando entre dichos puntos
existen obstáculos demasiado altos resulta imposible garantizar la comunicación con un
único enlace, de manera, que la comunicación se hace posible instalando una red de
estaciones repetidoras (saltos) para la cual se cumple que entre dos puntos cualesquiera de
la red que estén conectados directamente (salto) debe existir línea de vista cono se observa
en la figura 7.
Figura 7. Radioenlace de línea de vista: Con puntos de repetición a lo largo de la red.
Adicional a lo anterior se tiene que la superficie de la tierra se comporta como un espejo
que refleja rayos que inciden sobre ella, así aquellas direcciones de radicación (rayos)
provenientes de la antena transmisora que son radiadas en dirección a la superficie de la
tierra serán reflejadas por está y en dependencia de las características de la superficie,11
uno o más rayos de diferentes intensidades pueden alcanzar el de recepción. También se
puede decir que como las antenas no están rodeadas por el espacio libre sino por la
11Las características de las superficie pueden ser: lisa, rugosa, liquida, boscosa, seca, húmeda etc.
27
atmosfera terrestre, en particular la troposfera, que como se sabe es un medio cuyas
características eléctricas varían con la altura, con las coordenadas y con el tiempo, por lo
tanto en la troposfera pueden aparecer irregularidades, que inciden sobre los rayos radiados
desde la antena transmisora con cierto ángulo de elevación, reflejándose o dispersándose
pudiendo alcanzar así el punto de recepción, Figura 8.
Figura 8. Estructura de campo en el punto de recepción P: nótese la interferencia en el punto P 12
Junto al escenario descrito anteriormente, habría que agregar, que la ya mencionada
variación continua del estado de la troposfera con el tiempo afecta las condiciones de
propagación, aun, si en el punto de recepción apareciera únicamente el rayo directo13
. La
situación se complica mucho más a la luz del fenómeno de multitrayectoria e interferencia,
ya que, las micropulsaciones y fluctuaciones del índice de refracción de la troposfera, es
decir, las variaciones con el tiempo de las irregularidades locales que los diferentes rayos
encuentran en su trayectoria, afectan la velocidad de propagación de los mismos y como
consecuencia a la diferencia de fase, dando lugar, a su vez, a un fluctuación del campo
resultante que se conoce como desvanecimiento.
Es importante precisar, que en trayectorias de radioenlaces cortos que utilizan frecuencias
portadoras por debajo de 10Ghz, el nivel de la señal que llega a la antena receptora del
12 Sistemas de Telecomunicaciones Planeación y Calculo de Enlaces – Juan Carlos Gómez Paredes 13Un ejemplo lo ofrecen los cambios lentos del campo recibido debido a variaciones de las condiciones meteorológicas.
28
extremo distante se puede calcular con una precisión de menos de 1dB. Si la salida del
transmisor no cambia, el nivel que se recibe permanece sin modificación durante largos
periodos, hasta por años. A medida que la longitud de la trayectoria aumenta, el nivel que
se calculó tiende a decrecer de vez en cuando, estas caídas pueden durar segundos, minutos
o aún más. En el diseño de radioenlaces se debe tomar en cuenta el desvanecimiento,
primero en base al sistema y después en base a los saltos. Al diseñador del sistema le
interesa la contribución de ruido que se acumula en el canal de banda base que se deriva.
Conforme la señal se desvanece, disminuye la relación señal a ruido y se incrementa el
ruido del sistema en el canal de banda base que se deriva. (GOMEZ PAREDES, 2006)
2.7 Zonas de Fresnel.
Zona de Fresnel se le llama al volumen de espacio entre el emisor de una onda –
electromagnética y un receptor, de modo que el desfase de las ondas en dicho volumen no
supere los 180º.Así, la fase mínima se produce para el rayo que une en línea 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 180º, adoptando la forma de un elipsoide de revolución. La segunda
zona abarca hasta un desfase de 360º, y es un segundo elipsoide que contiene al primero.
Del mismo modo se obtienen las zonas superiores Figura 9. La obstrucción máxima
permisible para considerar que no hay obstrucción es el 40% de la primera zona de Fresnel.
Figura 9. Modelo Zona de Fresnel 14
14 http://mundotelecomunicaciones1.blogspot.com/2014/10/zona-de-fresnel.html
29
La obstrucción máxima recomendada es el 20%. Para el caso de radiocomunicaciones
depende del factor K (curvatura de la tierra) considerando que para un K=4/3 la primera
zona de Fresnel debe estar despejada al 100% mientras que para un estudio con K=2/3 se
debe tener despejado el 60% de la primera zona de Fresnel.15
Los radios de la zona de Fresnel 𝑟𝑛 en metros pueden hallarse según la siguiente ecuación
𝑟𝑛 = √𝑑1𝑑2𝑛𝜆
𝑑1 + 𝑑2
En donde:
𝑑1 = distancia desde el transmisor al objeto en metros
𝑑2= distancia desde el objeto al receptor en metros
𝜆𝑚 =𝐶
𝑓 = Longitud de onda en metros, donde C es la velocidad de la luz en el espacio libre
y f es la frecuencia de la portadora en Hz.
Para obtener el radio de la primera zona de Fresnel 𝑟1en metros, se hace a n = 1 quedando
así:
𝑟1 = √𝑑1𝑑2𝜆
𝑑1 + 𝑑2
Para aplicaciones de radio se acostumbra a calcular el radio de la primera zona de
Fresnel𝑅1𝑍𝐹 en metros usando la siguiente ecuación:
𝑅1𝑍𝐹 = 17,3√𝑑1𝑑2
𝑓𝑑 16
Dónde:
𝑑1 : Es la distancia en kilómetros desde el punto de la trayectoria donde se quiere hallar el
radio de la primera zona a la antena transmisora.
𝑑2 : Es la distancia en kilómetros desde el punto de la trayectoria donde queremos hallar el
radio de la primera zona a la antena receptora.
f : Es la frecuencia de operación de GHz
d: Es la distancia en kilómetros entre la antena transmisora y la antena receptora.
15 http://mundotelecomunicaciones1.blogspot.com/2014/10/zona-de-fresnel.html 16Sistemas de Telecomunicaciones Planeación y Calculo de Enlaces – Juan Carlos Gómez Paredes
30
En general, la energía de la onda de radio se transmite dentro de cierto volumen definido,
de forma de elipsoide de revolución, y limitado por la primera zona de Fresnel, y no dentro
de un canal extremadamente fino. Por lo tanto, no será suficiente liberar de obstrucciones
de línea de vista entre las antenas para obtener la mayor intensidad de campo en el punto de
recepción, sino que, además, debemos garantizar el despeje en un 100% de la primera zona
de Fresnel a lo largo de toda la trayectoria de radio en cada uno de los saltos que componen
el enlace, de manera, que al despejar la totalidad de dicha primera zona no introduzcamos
atenuaciones adicionales a la propagación de la onda, garantizando así un nivel máximo de
campo en el punto de recepción17
.
2.8 Pérdidas por Difracción.
Las pérdidas por difracción dependen del tipo de terreno y la vegetación, así como del
número de obstáculos que afecten la primera zona de Fresnel, de la geometría de los
mismos, de la frecuencia de operación, del valor k,18
Para estimar las pérdidas introducidas
por obstáculos cercanos al enlace radioeléctrico suelen emplearse gráficas como la
mostrada en la figura 10,19
donde R1 es 𝑅1𝑍𝐹 (radio de la primera zona de Fresnel) y la
Atenuación (dB), es la perdida por difracción. Los rayos difractados llegaran al punto de
recepción con determinada amplitud y fase, generando así, una interferencia que puede ser
constructiva (se observaría un aumento en el nivel de la señal recibida) o destructiva (se
observaría una disminución en el nivel de la señal recibida). A la difracción, se le asocian
unas perdidas conocidas como perdidas por difracción y la nombramos 𝑳𝒅.
Figura 10. Modelo Perdidas por Difracción. 20
17Sistemas de Telecomunicaciones Planeación y Calculo de Enlaces – Juan Carlos Gómez Paredes 18Se conoce como factor del radio equivalente de la tierra. 19Figura obtenida de la Recomendación UIT-R P.526 20 Figura obtenida de la Recomendación UIT-R P.526
31
En este caso se representan las pérdidas introducidas por un obstáculo no reflexivo (“filo de
cuchillo”), En las abscisas de la gráfica se indica el despejamiento del rayo directo respecto
al obstáculo (figura 11) en términos del radio de la primera zona de Fresnel en dicho punto.
Despejamientos negativos (h< 0) representan el caso en el que hay obstrucción del
radioenlace. Como es lógico, en este caso puede verse en la figura 10 que las pérdidas
aumentan rápidamente. Por otro lado, se observa que la atenuación desaparece cuando el
despejamiento es igual al 60% del radio de la primera zona de Fresnel, criterio que suele
utilizarse en la práctica para el diseño del radioenlace.21
Figura 11. Calculo de despejamiento en radioenlaces con y sin visión directa.22
Las pérdidas por difracción a través de un terreno promedio pueden ser aproximadas
mediante la siguiente ecuación
𝐿𝑑 = −20 (ℎ
𝑅1𝑍𝐹) + 10
23
Donde
𝐿𝑑 : Perdidas por difracción expresada en dB.
h : Distancia entre la trayectoria y el tope del obstáculo más significativo expresada en
metros. Obsérvese que h será negativa si el tope de la obstrucción de interés está por
encima de la línea de vista. (Telecomunicaciones, 2015-07)
21 Procedimientos de cálculo alternativos pueden encontrarse en la Recomendación UIT-R P.530, donde se proporciona información
para estimar las pérdidas por difracción empleando datos empíricos. 22 http://www.radioenlaces.es/articulos/perdidas-en-obstaculos/ 23 Fórmula que suele utilizarse para calcular la atenuación en obstáculos, Recomendación UIT-R P.530 y Recomendación UIT-R P.526-
6. (1999).
32
2.9 RFC 2544 – Pruebas de Enlaces Ethernet.
Las pruebas RFC 2544 son las más comunes para validar enlaces Ethernet. RFC-2544
define 6 pruebas:
Prueba de rendimiento total (capacidad).
Prueba de tramas punta a punta (Back to back).
Prueba tasa de perdida de trama (Frame loss).
Prueba de latencia.
Las pruebas se hacen con tamaños de tramas Ethernet definidas por RFC-1757: 64, 128,
256, 512, 1024, 1280 y 1518 Bytes. El usuario puede definir tramas mayores (tramas
Jumbo) hasta 16 KB.
2.9.1 THROUGHPUT o Capacidad de tráfico (Ancho de Banda)
Esta prueba determina el máximo caudal de tráfico (bps, Kbps, Mbps, Gbps) del enlace
para el que no se produce pérdidas de tramas. Es la tasa máxima de trama que el
dispositivo bajo prueba puede procesar sin perder trama alguna, para su medición se tiene
en cuenta lo siguiente:
- Transmitir un número específico de tramas.
- Transmitir a una tasa específica.
- Se Compara Tx a Rx.
La tasa de rendimiento total es la tasa más rápida en la que las tramas de prueba
transmitidas por el dispositivo bajo prueba son iguales a las tramas de prueba
enviadas por el equipo de prueba, La prueba tiene una duración mínima pero se puede
programar una mayor duración. La prueba se lleva a cabo para cada tamaño de trama
definido.24
24 http://www.felipereyesvivanco.com/pruebas-ethernet/rfc-2544/
33
2.9.2 BACK TO BACK (Transmisión Recipoca o Burstability)
Esta prueba determina el máximo número de tramas que se pueden enviar con un caudal de
tráfico máximo. Determina la capacidad de los dispositivos del enlace en cuanto al
almacenamiento temporal (Buffering).
Para la prueba el equipo de medición envía ráfagas de tramas, con mínimos tiempos de
separación entre tramas, se envía para todas las 7 tramas definidas a máximo caudal, si se
generan pérdidas de tramas, se disminuye la longitud de la ráfaga, Figura 12. El valor de
transmisión recíproca es el número de tramas de la ráfaga más larga que el enlace puede
gestionar sin perder ninguna trama.25
Figura 12. Transmisión reciproca
Pero el valor útil es la capacidad de Buffering de enlace expresado en MB calculado, es
decir el Buffer (KB) es igual al Tamaño de trama (KB) por Máximo número de tramas.
Ejemplo. 1024 Bytes x 119732 = 122,605,568 bytes = 117 MB
25 http://www.felipereyesvivanco.com/pruebas-ethernet/rfc-2544/
34
2.9.3 FRAME LOSS (Pérdida de Tramas)
Esta prueba determina el % de tramas que se pierden por falta de recursos. Se inicia con
una velocidad máxima constante, y consta de:
- Transmitir una secuencia de tramas de un tamaño seleccionado.
- Transmitir un número conocido de tramas.
- (Conteo de input – Conteo de output) dividido por el conteo del input x 100
-
Figura 13. Frame Loss a diferentes velocidades.
La prueba se realizar consecutivamente a diferentes velocidades, Figura 13, internamente el
dispositivo medidor utiliza la siguiente fórmula para calcular el porcentaje de tramas
perdidas: 26
𝐹𝑟𝑎𝑚𝑒 𝐿𝑜𝑠𝑠 = 𝑇𝑟𝑎𝑛𝑠𝑚𝑖𝑡𝑡𝑒𝑑 𝐹𝑟𝑎𝑚𝑒𝑠 − 𝑅𝑒𝑐𝑒𝑖𝑣𝑒𝑑 𝐹𝑟𝑎𝑚𝑒𝑠
𝑇𝑟𝑎𝑛𝑠𝑚𝑖𝑡𝑡𝑒𝑑 𝐹𝑟𝑎𝑚𝑒𝑠× 100%
2.9.4 LATENCY (Latencia)
La latencia es la medición del tiempo que toman las tramas en ir y venir por el enlace bajo
prueba, Figura 14.
26 http://www.felipereyesvivanco.com/pruebas-ethernet/rfc-2544/
35
Figura 14. Latencia (tiempo de ida y regreso de las tramas).
La medición del tiempo que tarda el dispositivo bajo prueba en procesar las tramas, consta
de:
-Transmitir una secuencia de tramas de un tamaño específico.
-Transmitir a la tasa de rendimiento predeterminada.
-Medir la diferencia entre los tiempos marcados.
Store & Forward NE: Es el intervalo de tiempo iniciando cuando el último bit de la trama
de entrada llega al puerto de entrada hasta que el primer bit de la trama de salida llega al
puerto de salida.
Bit Forwarding (Cut Through) NE: Es el intervalo de tiempo iniciando cuando el final
del primer bit de la trama de entrada llega al puerto de entrada y terminando cuando el
inicio del primer bit de la trama de salida llega al puerto de salida. 27
2.9.5 Tramos de Tramas Ethernet
RFC-2544 &1757 establece que los siguientes tamaños de las tramas deben de ser usados
para estimular todos los tamaños de trama en una red Ethernet: 28
64 Bytes (mínimo aceptable para RFC-2544). 1024 Bytes.
128 Bytes. 1280 Bytes.
256 Bytes. 1518 Bytes.
512 Bytes.
27 http://www.felipereyesvivanco.com/pruebas-ethernet/rfc-2544/ 28 http://www.felipereyesvivanco.com/pruebas-ethernet/rfc-2544/
36
El usuario debe de ser capaz de seleccionar sus propias tramas de 46 a 16000 Bytes (tramas
muy grandes también son llamadas Tramas jumbo). 29
- Máximo realista para datagrama IPv4 es 64KB.
- Máximo teórico para datagrama IPv6 es 4GB.
2.10 Modulación.
Existen dos tipos importantes de modulación para un sistema de radio digital, es decir,
modulación directa y modulación indirecta. La Modulación directa es cuando no existe
portadora de IF, la señal banda base es directamente aplicada al modulador, así reduciendo
costo y complejidad. La modulación indirecta convierte primero la señal banda base, a una
portadora IF y luego convierto esto a una frecuencia de RF.
Existen tres tipos importantes de modulación digital: amplitud, fase, o frecuencia
modulada.
Para la modulación de amplitud, codificando on-off (OOF) es usado cuando el valor de la
amplitud es cambiado entre cero y alguna amplitud predeterminada; en modulación de fase
(PSK) la fase es cambiada por 180 grados; y en modulación de frecuencia la frecuencia son
cabidas entre dos valores de frecuencias, los dos métodos comúnmente usados de
modulación para los equipos de radio de microondas son basado en multinivel FSK y n-
QAM, cuáles son basados en una combinación de métodos previamente discutidos. Estos
esquemas usan modulación de multisimbolos que reduce el ancho de banda y los requisitos
de esquemas de modulación.
2.10.1 FSK
FSK es rentable y es un esquema de modulación robusto. No es sensible a la amplitud y
variaciones de fase (ruido y fluctuación) y no requiere el un transmisor backoff. La
potencia de salida de transmisión superior es así posible. La señal puede ser directamente
29 http://www.felipereyesvivanco.com/pruebas-ethernet/rfc-2544/
37
modulada hacia la portadora sin la necesidad para una frecuencia IF, así simplificando la
circuitería y reduciendo costos. Por lo cual es un sistema Incoherente (nonphase
synchronous). Los detectores de frecuencia modulada tiene la circuitería más simple
porque ellos son remotamente menos afectado por la amplitud y variaciones de la fase que
los esquemas coherentes. Un modem económico puede proporcionar la ganancia del
sistema adecuada.
2.10.2 QAM
Demoduladores coherentes proporcionan mejora en los umbrales del receptor; por
consiguiente, para maximizar la ganancia del sistema, la modulación de fase es a menudo
escogida a pesar del costo agregado y complejidad del sistema. Para anchos de banda
medio eficiente a sistemas de alta capacidad, QAM es la modulación preferida. Se
considera un sistema tecla mayúscula de la bi-fase básica (B-PSK). Una señal portadora es
cambiada en fase por 180 grados los cual representa el hilo binario de 0s y 1s.
Al partir en dos el ancho de banda con modulación multi-símbolo, un segundo modulador
B-PSK puede ser empleado operando en el primer cuadrante. Si el flujo binario entrante
fuese dividido en dos enviando los bits alternados al par de moduladores B-PSK, cuatro
fases diferentes alternativas existirían, como se muestra en la figura 15. Note que en QPSK
la fase de cada vector tiene la misma amplitud, esto es solo la fase que es diferente. En la
práctica, es algunas veces llamado, cambios de diferentes fases (DPSK) este no es el valor
de la fase absoluta que es usado en la diferencia de fase entre dos estados de fase. Ahora se
puede considerar 16QAM. En este caso el flujo entrante se divido en cuatro fases con cada
modulador de fase manipulando cuatro bits incluyendo los valores de los cuatro bits es
mostrado en la figura 16.
Figura 15. Diagrama de constelación QAM
38
La fase de los vectores no solo difiere en fase, también en amplitud, así partiendo en dos el
requerimiento en ancho de banda comparado con QPSK. En otras palabras el mínimo S/N
de transmisión de radio requerido en demodulador es grande con el nivel de modulación.
La decisión de la modulación es así un déficit entre el ancho de banda estrecho y su
desempeño. La alta capacidad del sistema SDH usa 128QAM el cual permite unos
155Mbit/s de señal en un canal de ancho de banda de 28MHz. (FREEMAN, 2005)
Figura 16. Diagrama de constelación 16QAM
2.11 Marco Legal
En el marco legal podemos encontrar las normas y/o recomendaciones que se tienen en
cuando a los servicios de enlaces inalámbricos, y demás normatividad que puede aplicarse.
El gobierno nacional expidió el Decreto 195 de 2005 que adopta los estándares
internacionales indicados por la comisión internacional de protección contra radiaciones no
ionizantes y la unión internacional de telecomunicaciones (UIT).
De acuerdo con la Resolución 1645 de 2005 y en esa medida, están obligados a realizar
mediciones de que trata el Decreto 195 de 2005 y a presentar el formato de declaración de
conformidad de emisión radioeléctrica.
Circular 108 de 2013 de la CRC. Para proveedores de redes de servicio de
telecomunicaciones móviles y entidades territoriales a nivel nacional, en este código
permite dar a conocer el documento denominado ”Código de la buenas prácticas, para el
39
despliegue de infraestructura de redes de comunicaciones”, en el cual se indican las
condiciones técnicas y los tramites de autorización que se requieren para la instalación de
una infraestructura bajo el objeto de ampliación de cobertura o prestación de nuevos
servicios de comunicaciones.
La ley 1341 de 2009 y el decreto 2618 de 2012 establecen que son funciones del ministerio
de tecnologías de la información y las comunicaciones, entre otras planear, asignar,
gestionar, y controlar el espectro radioeléctrico.
Recomendación Uit R F.1668. Objetivos de característica de error para los enlaces
inalámbricos fijos digitales utilizados en las conexiones ficticias de referencia y trayectos
ficticios de referencia de 27 500 km, que cualquier enlace de trayecto real para transmisión
de datos digital puede realizarse utilizando una topología lineal y/o redundante, según las
necesidades de los proveedores de redes, que hace falta establecer los objetivos de calidad
de funcionamiento de los radioenlaces digitales reales para poder diseñar adecuadamente
los enlaces inalámbricos fijos.
Recomendación UIT-R F.1703 (2005) Objetivos de disponibilidad para enlaces
inalámbricos fijos digitales; que los sistemas inalámbricos fijos (FWS) digitales
desempeñan un papel importante en los trayectos internacionales, que cualquier trayecto,
enlace o conexión real para la transmisión de datos digital puede realizarse utilizando
topología lineal y/o redundante, dependiendo de las necesidades de los suministradores de
la red que los FWS digitales pueden utilizarse en los países intermedios y de terminación de
un trayecto internacional
Recomendación UIT-R F.701-2 (1990-1994-1997) Disposiciones de radiocanales para
sistemas radioeléctricos digitales punto a multipunto que funcionan en bandas de
frecuencias de la gama 1,350 a 2,690 MHz (1,5; 1,8; 2,0; 2,2; 2,4 y 2,6 GHz). que en la
actualidad se utilizan extensamente sistemas de microondas digitales punto a multipunto
para proporcionar acceso inalámbrico a servicios de telefonía y otros servicios de
telecomunicaciones de abonado en zonas rurales y distantes de numerosos países, que
40
algunas administraciones permiten la compartición de algunas de estas bandas de
frecuencias entre sistemas punto a punto y sistemas punto a multipunto
Ley 1341 de 2009: La presente ley determina el marco general para la formulación de las
políticas públicas que regirán el sector de las Tecnologías de la Información y las
Comunicaciones, su ordenamiento general, el régimen de competencia, la protección al
usuario, así como lo concerniente a la cobertura, la calidad del servicio, la promoción de la
inversión en el sector y el desarrollo de estas tecnologías, el uso eficiente de las redes y del
espectro radioeléctrico, así como las potestades del Estado en relación con la planeación, la
gestión, la administración adecuada y eficiente de los recursos, regulación, control y
vigilancia del mismo y facilitando el libre acceso y sin discriminación de los habitantes del
territorio nacional a la Sociedad de la Información.
Decreto 2618 de 2012: Que en cumplimiento de la Ley 1341 de 2009, se requiere
incrementar la efectividad del Ministerio de Tecnologías de la Información y las
Comunicaciones en lo que se refiere al diseño y formulación de políticas que coordinen y
estandaricen acciones de implementación y uso de las Tecnologías de la Información y las
Comunicaciones en el Gobierno Nacional y la gestión de las tecnologías de la información
en la industria.
Decreto 4392 de 2010: Que mediante la Ley 671 de 2001, Colombia aprobó el "Cuarto
Protocolo anexo al Acuerdo General sobre el Comercio de Servicios con la Lista de
Compromisos Especificas de Colombia Anexa", hecho en Ginebra el 15 de abril de 1997, el
cual en materia de administración del espectro radioeléctrico establece: "6. Asignación y
utilización de recursos escasos Todo Procedimiento para la asignación utilización de
recursos como las frecuencias los números los derechos de aso se llevarán a la práctica de
manera objetiva, oportuna transparente no discriminatoria. Se pondrá a disposición del
público el estado actual de las bandas de frecuencia asignadas, pero no es preciso
identificar detalladamente las frecuencias asignadas a usos oficiales específicos. Por
objetiva se entiende que la asignación utilización de ende de la disponibilidad el cuadro
nacional de frecuencias."
41
CAPITULO 3
3 VIABILIDAD PARA LA IMPLEMENTACION DE UN CANAL DE DATOS
POR RADIOENLACE
Mediante el uso de las tecnologías actuales de Hardware y Software disponibles en el
mercado de las comunicaciones a través de microondas, se puede diseñar, implementar y
establecer una comunicación entre dos sitios equidistantes con gran calidad y eficiencia.
3.1 Consideraciones técnicas.
En el momento de realizar la viabilidad del canal de radio se requiere contar con recursos
necesarios, como son cámara fotográfica, brújula, inclinómetro, binóculos, voltímetro.
Una vez se está en el sitio donde se instalará el servicio se debe reconocer el entorno
geográfico exterior de la estructura y tener consciencia clara de su ubicación. En el interior
se debe establecer como primera instancia, el posible sitio de ubicación de los equipos. Se
debe establecer:
La forma de acceso al sitio de los equipos,
Disponibilidad de línea para comunicación telefónica
Vías de salida para los cables hacia la antena
Vías de salida para los cables de datos y/o voz hacia los equipos del cliente
Aparte de las consideraciones anteriormente indicadas se debe tener en cuenta lo siguiente:
Existencia o no de planta eléctrica; si existe precisar características principales.
Existencia o no de UPS y regulador; si existen precisar características principales.
Verificar existencia de transformador de aislamiento.
Mediciones de voltajes de AC fase/neutro, neutro/tierra; registrar las mediciones.
Verificar sistema de tierras / polaridad de tomas.
42
Verificar existencia o no de rack para equipos y su alimentación y aterrizaje. Si es
necesario ubicar un rack, verificar posible área.
Verificar existencia o no de aire acondicionado en la sala donde quedarían los
equipos
Cuando se tiene la información antes mencionada completa se debe determinar la
trayectoria por donde se enviará el cableado de conexión de los equipos terminales a la
antena, también se debe realizar la validación en terraza o sitio más alto posible donde se
instalará la antena, para poder determinar el lugar preciso para la ubicación de la antena y la
conexión requerida.
Para la consideración de la instalación de la antena se debe tener en cuenta;
Trayectos de áreas libres de paso peatonal.
Trayectos de áreas libres de máquinas limpiavidrios.
Trayectos de áreas libres de futuras obras civiles.
Área con mínimo acceso de intrusos.
Área libre de tanques de agua, árboles cercanos, antenas de televisión, antenas
parabólicas, etc.
Una vez confirmada la ubicación de la instalación de la antena se debe validar la línea de
vista directa hacia el punto de la terminal remota, cuando esta línea de vista no es clara se
deben de verificar varias cosas, como lo son; se debe validar los obstáculos que se tiene en
la línea de vista, la distancia desde el punto de origen y la altura del mismo.
3.2 Perfil del terreno y Línea de vista.
Teniendo en cuenta la ubicación geográfica de los sitios a enlazar (cliente corporativo y
Proveedor del servicio) se realiza un estudio del perfil del terreno, con el fin de determinar
si es viable implementar un radio enlace directo o si se debe recurrir a la implementación de
uno o más puntos que actué como repetidor.
43
Se tiene que el cliente corporativo (Sitio A) se encuentra ubicado en las coordenadas
geográficas 3°29'2.06"N, 76°32'51.33"O, a una altura 1325msnm y el Proveedor del
servicio (ISP Claro Colombia, CCM CAL.Ingenio) (Sitio B) se encuentra ubicado en las
coordenadas geográficas 3°23’25,69’’N, 76°31’42,78’’O, a una altitud de 970msnm, por lo
tanto con el uso de la herramienta Google Earth se hace un trazo entre el sitio A y sitio B
Figura 17 y se procede a realizar las mediciones de alturas cada 500mts, Tabla 1.
Figura 17. Trayectoria de la línea de vista entre Sitio A y Sitio B
PERFIL DE TERRENO
UBICACIÓN KMS ALTURA MEDIDA Δh ALTURA CORREGIDA 3°29'2.06" 76°32'51.33"O 0 1325 0,00 1325,00 Sitio A
0,5 1356 0,31 1356,31
1,0 1401 0,59 1401,59
1,5 1391 0,84 1391,84
2,0 1390 1,06 1391,06
2,5 1244 1,25 1245,25
3,0 1132 1,41 1133,41
3,5 1046 1,54 1047,54
4,0 1023 1,65 1024,65
4,5 1006 1,72 1007,72
5,0 986 1,76 987,76
5,5 978 1,78 979,78
6,0 971 1,76 972,76
6,5 964 1,72 965,72
7,0 966 1,65 967,65
7,5 963 1,54 964,54
8,0 963 1,41 964,41
8,5 961 1,25 962,25
9,0 963 1,06 964,06
9,5 967 0,84 967,84
10,0 964 0,59 964,59
10,5 965 0,31 965,31
3°23’25,69’’N 76°31’42,78’’O 11,0 970 0,00 970,00 Sitio B
Tabla 1. Perfil del Terreno con altura Corregida de la línea de vista directa
44
Figura 18. Perfil del terreno con Altura corregida según datos Tabla 1.
Como se indicó anteriormente se realiza mediciones de altura del terreno, con muestras
cada 500mts, en la Tabla 1 se registra la información medida y se adiciona la irregularidad
de la tierra (curvatura de la tierra), para esto se utiliza la siguiente formula:
∆ℎ = 0,078𝑑1∗𝑑2
𝑘
En donde:
𝑑1 = es la distancia en km desde el punto medido a la antena transmisora.
𝑑2 = es la distancia en km desde el punto medido a la antena receptora.
k = Factor de la troposfera normal (43⁄ )
En la figura 18 se puede observar que desde el sitio A, se presenta un obstáculo en el
terreno a una distancia de 1km aproximadamente, por lo tanto no se tiene una línea de vista
directa y así mismo no se logra el despeje de la primera zona de Fresnel.
Para garantizar una operación satisfactoria del sistema es necesario implementar una
interconexión en el punto más alto del obstáculo medido, es decir a un kilómetro del sitio A
en dirección del sitio B, como se puede se puede observar en la figura 19, existe un lugar en
una zona muy alta que permite la instalación de la antena repetidora, este lugar se encuentra
en el trayecto de la línea de vista, este lugar es conocido como Cerro de las tres cruces y se
encuentra a una altura 1480msnm.
45
Figura 19. Vista geográfica ubicación del Cerro de las tres cruces
Según lo anterior se da viabilidad a la implementación del radioenlace usando un salto en el
sitio denominado cerro de las tres cruces ubicado en las coordenadas geográficas
3°28'4.33"N 76°32'44.03"O con una altitud de 1481msnm. En este sitios se requiere la
implementación de 2 antenas, una en dirección del Sitio A y la segunda en dirección del
Sitio B. Para ambos radioenlaces se puede considerar utilizar la misma tecnología. Estos
radioenlaces se tendrán las siguientes trayectorias:
Enlace 1: Sitio A en dirección Sitio AB-1
Sitio A: Cliente Corporativo
Municipio: Corregimiento de Montebello
Coordenadas: 3°29'2.06"N, 76°32'51.33"O
Altitud: 1325msnm
46
Sitio AB-1: Cerro de las Tres Cruces
Municipio: Corregimiento de Montebello
Coordenadas: 3°28'4.33"N 76°32'44.03"O
Altitud: 1481msnm
Enlace 2: Sitio AB-2 en dirección Sitio B
Sitio AB-2: Cerro de las Tres Cruces
Municipio: Corregimiento de Montebello
Coordenadas: 3°28'4.33"N 76°32'44.03"O
Altitud: 1481msnm.
Sitio B: ISP Claro Colombia, CCM CAL.Ingenio
Municipio: Cali, Valle del Cauca
Coordenadas: 3°23'17.60"N, 76°31'44.10"O
Altitud: 970msnm
3.2.1 Perfil de terreno Enlace 1.
Se realiza la respectiva medición del perfil del terreno con muestras en cada 200mts y se
ejecuta la corrección del altura del trayecto medido con la ecuación
∆ℎ = 0,0078((𝑑1𝑑2) 𝑘)⁄ entre el sitio A y el sitio AB-1 y Tabla 2.
PERFIL DE TERRENO ENLACE 1
KM ALTURA MEDIDA Δh ALTURA CORREGIDA
3°29'2.06"N 76°32'51.33"O 0,00 1325 0,00 1325,00 SITIO A
0,20 1321 0,02 1321,02
0,40 1333 0,03 1333,03
0,60 1360 0,04 1360,04
0,80 1398 0,05 1398,05
1,00 1404 0,05 1404,05
1,20 1394 0,04 1394,04
1,40 1402 0,04 1402,04
1,60 1422 0,02 1422,02
1,80 1449 0,00 1449,00
3°28'4.33"N 76°32'44.03"O 1,84 1481 0,00 1481,00 SITIO AB-1
Tabla 2. Perfil de Terreno Enlace 1
47
Figura 20. Perfil del terreno Enlace 1. Según datos Tabla 2.
Figura 21. Perfil de Terreno Enlace 1, según Google Earth.
48
3.2.2 Perfil de terreno Enlace 2.
Se realiza la respectiva medición del perfil del terreno con muestras en cada 200mts y se
ejecuta la corrección del altura del trayecto medido con la ecuación ∆ℎ = (0,0078𝑑1𝑑2) 𝑘⁄
entre el sitio AB-2 y el sitio B. Tabla 3.
PERFIL DE TERRENO ENLACE 2
KMS ALTURA MEDIDA Δh ALTURA CORREGIDA
3°28'4.33"N 76°32'44.03"O 0 1481 0,00 1481,00 SITIO AB-2
0,20 1412 0,10 1412,10
0,40 1357 0,21 1357,21
0,60 1291 0,30 1291,30
0,80 1177 0,39 1177,39
1,00 1143 0,48 1143,48
1,20 1120 0,56 1120,56
1,40 1096 0,64 1096,64
1,60 1073 0,71 1073,71
1,80 1048 0,78 1048,78
2,00 1021 0,84 1021,84
2,20 1034 0,90 1034,90
2,40 1035 0,95 1035,95
2,60 1024 1,00 1025,00
2,80 1013 1,04 1014,04
3,00 1005 1,08 1006,08
3,20 1001 1,11 1002,11
3,40 998 1,14 999,14
3,60 993 1,17 994,17
3,80 988 1,19 989,19
4,00 982 1,20 983,20
4,20 977 1,22 978,22
4,40 971 1,22 972,22
4,60 966 1,22 967,22
4,80 965 1,22 966,22
5,00 965 1,21 966,21
5,20 966 1,20 967,20
5,40 966 1,18 967,18
5,60 964 1,16 965,16
5,80 964 1,13 965,13
6,00 964 1,10 965,10
6,20 963 1,06 964,06
6,40 962 1,02 963,02
6,60 962 0,98 962,98
6,80 962 0,93 962,93
7,00 962 0,87 962,87
7,20 963 0,81 963,81
7,40 962 0,75 962,75
7,60 964 0,68 964,68
7,80 969 0,61 969,61
8,00 964 0,53 964,53
8,20 964 0,44 964,44
8,40 964 0,36 964,36
8,60 963 0,26 963,26
8,80 966 0,17 966,17
9,00 968 0,06 968,06
3°23'17.60"N 76°31'44.10"O 9,12 970 0,00 970,00 SITIO B
Tabla 3. Perfil de Terreno Enlace 2
49
Figura 22. Perfil del terreno Enlace 2. Según datos Tabla 3.
Figura 23. Perfil de Terreno Enlace 2, según Google Earth.
50
3.3 Consideraciones económicas.
Después de considerar la forma técnica de la instalación de un enlace de datos por
radioenlace, se debe tener en cuenta el aspecto económico, en el cual se considera los
costos de implementación o instalación y todo lo que conlleva la operatividad del mismo,
ya que después de la instalación se deberá tener un mantenimiento preventivo y llegado el
caso un mantenimiento correctivo. Por lo anterior se deben definir los equipos en cuanto a
calidad vs costo, ya que si el equipo no es de calidad o características indicadas puede
presentar fallas del servicio e implicaría un mantenimiento correctivo generando costos en
técnico, material y equipos.
3.3.1 Costo de Implementación.
Se realiza una estimación de los costos por cada radioenlace de acuerdo al estudio de perfil
del terreno del punto anterior, esto se puede observar en las tablas 4 y 5.
VALOR ESTIMADO ENLACE SITIO A Y EL SITIO AB-1
ITEM DESCRIPCION CANT VALOR UNITARIO (USD) VALOR UNITARIO PESOS VALOR TOTAL PESOS
1 ANTENA DE 1.2Mts DE 18GHz – VHLP2-18-NC3 2 2215,80 5.402.120,40 10.804.240,80
2 RADIO MDP-400MB-1AA Ipasolink NEC 2 2310,22 5.632.316,36 11.264.32,72
3 ODU TRP-7G-5B 2 942,35 2.297.449,30 9.189.797,20
4 CABLE IF RG8 100 630,00 x500mts 2.249,73 224.973,00
5 FUENTE DE PODER AC/DC -48V DC /25A 1 870,00 2.121.060,00 2.121.060,00
7 RACK 19” CON PANEL DE FUSIBLES 2 600 1.462.800,00 2.925.600,00
8 BANCO DE BATERIAS PARA SISTEMA DE
RESPALDO DE 48V
8 150 365.700,00 2.925.600,00
9 SOPORTE PARA ANTENA DE 1.2MTS 2 N/A 300.000,00 600.000,00
10 MANO DE OBRA INSTALACION 1 N/A 4.560.500,00 4.560.500,00
11 ARRIENDO DE TORRE EN Sitio A (Cliente) 1 N/A 1.800.000,00 1.800.000,00
12 OTROS GASTOS 0 N/A 3.000.000,00 3.000.000,00
TOTAL ESTIMADO INICIAL 49.416.403,72
Tabla 4. Costo estimado del radioenlace entre Sitio A y Sitio AB-1
51
VALOR ESTIMADO ENLACE SITIO AB-2 Y EL SITIO B
ITEM DESCRIPCION CANT VALOR UNITARIO
(USD)
VALOR UNITARIO
PESOS
VALOR TOTAL PESOS
1 ANTENA DE 1.2Mts DE 18GHz – VHLP2-18-NC3 2 2215,80 5.402.120,40 10.804.240,80
2 RADIO MDP-400MB-1AA Ipasolink NEC 2 2310,22 5.632.316,36 11.264.32,72
3 ODU TRP-7G-5B 2 942,35 2.297.449,30 9.189.797,20
4 CABLE IF RG8 100 630,00 x500mts 2.249,73 224.973,00
5 FUENTE DE PODER AC/DC -48V DC /25A 1 870,00 2.121.060,00 2.121.060,00
7 RACK 19” CON PANEL DE FUSIBLES 2 600 1.462.800,00 2.925.600,00
8 BANCO DE BATERIAS PARA SISTEMA DE
RESPALDO DE 48V 8 150 365.700,00 2.925.600,00
9 SOPORTE PARA ANTENA DE 1.2MTS 2 n/a 300.000,00 600.000,00
10 MANO DE OBRA INSTALACION 1 n/a 4.560.500,00 4.560.500,00
12 OTROS GASTOS 0 n/a 3.000.000,00 3.000.000,00
TOTAL ESTIMADO INICIAL 47.616.403,72
Tabla 5. Costo estimado del radioenlace entre Sitio AB-2 y Sitio B.
3.3.2 Mantenimiento preventivo y Correctivo.
Siendo un sistema confiable, se puede considerar un mantenimiento preventivo con un
tiempo no menor a 6 meses y 2 por años, este sería prestado en horas hábiles entre semana
y las fechas se acordarían con el cliente corporativo y este constaría de una revisión
general, desensamble, ajustes, ensamble, encintados de impermeabilización, pruebas de
funcionamiento. Este servicio previene en muchas ocasiones fallas irreparables. El
mantenimiento preventivo cubre todos los servicios previstos así como el reemplazo de
piezas antes de que termine su vida útil. Esto permite que el equipo funcione según las
especificaciones y con un mínimo de tiempo muerto no previsto.
Una falla en telecomunicaciones significa tiempo perdido, probablemente un gasto
importante y definitivamente un mal momento, que se puede volver peor cuando
52
constatamos que el mal funcionamiento pudo haberse evitado con un mantenimiento
preventivo Básico, el cual abarca las siguientes condiciones.
Aplicación de pruebas de BERT.
Evaluación de instalaciones y prevención de riesgos frente a campos magnéticos.
Verificación de Conectorización (estado del conector y encintados de
impermeabilización).
Verificación de anclaje y apuntamiento de antenas o demás equipos de comunicación.
Verificación de la configuración de los equipos de telecomunicaciones.
En el evento que se detecte alguna deficiencia o falla en el funcionamiento de los equipos,
se deberá proceder inmediatamente a realizar el mantenimiento y los correctivos
pertinentes. Así mismo se debe realizar mantenimientos correctivos de ser necesario, como
cambio de módulos y partes como repuestos. Esencialmente en un mantenimiento
correctivo se ejecuta lo siguiente:
Diagnóstico inicial de daños.
Reparación de los sistemas de comunicación.
Cambio de ser necesario de Hardware.
Aplicación Prueba de BERT
3.4 Operatividad
Cuando se finaliza todos los procesos en cuanto a la viabilidad para el canal de datos por
radio enlace, se confirma que se debe realizar pruebas de puesta en marcha para confirmar
funcionamiento y estabilidad del canal.
Una de las pruebas que se desarrolla para la puesta en marcha es con el analizador de
BERT, este equipo permite realizar pruebas como si se estuviera trasmitiendo los datos
requeridos, lo cual permite confirmar si la transmisión se realiza con éxito y no se presentan
fallas de LOS (Loss Of Signal). Se realizan pruebas de interferencia del radioenlace, con
53
esto se confirma que la frecuencia escogida es la más óptima para la implementación del
mismo. Por ser un canal de datos se procede a realizar pruebas de Ethernet RFC2544, esta
consta de una prueba de Capacidad, Latencia, Perdidas de Trama, Tramas punta a punta,
esto ya mencionado en el Capítulo 2 de este documento.
Estas pruebas serán validadas tanto por la persona que se realiza la entrega del servicio
como por la persona que lo recibe, confirmando que no se pierda el QoS.
54
CAPITULO 4
4 DISEÑO
4.1 Planeación
En este proyecto se realiza la implementación de radio enlace para el transporte de datos de
un cliente corporativo ubicado en el corregimiento de Montebello, el cual se encuentra al
noroeste del área urbana de la ciudad de Santiago de Cali, el servicio es suministrado por el
operador Claro Colombia S.A.
Se entrega al cliente corporativo un canal dedicado para el transporte de su información de
datos, bajo el modelo de la figura 24.
Figura 24. Modelo de comunicación de datos entre el operador y el cliente corporativo por medio de radioenlace.
55
4.1.1 Puntos de interconexión.
Como se pudo establecer en el análisis del perfil del terreno y línea de vista, se requiere
realizar la implementación de un radioenlace con un punto de repetición. El cliente
corporativo (Sitio A) se encuentra en el corregimiento de Montebello, exactamente en las
coordenadas 3°29'2.06"N, 76°32'51.33"O, con una altitud de 1325msnm. El punto elegido
como el más idóneo para montar el sistema repetidor es el cerro de las tres cruces (Sitio
AB) ubicado en las coordenadas 3°28'4.33"N 76°32'44.03"O con una altitud de 1481
msnm. El sitio final del radio enlace se encuentra en las coordenadas 3°23'17.60"N,
76°31'44.10"O con una altitud de 970msnm, siendo el CCM de Claro CAL.Ingenio (Sitio
B) en la ciudad de Santiago de Cali.
4.1.2 Inspección en los Sitios.
A continuación se realiza una breve descripción de los sitios que donde se establece los
respectivos radio enlaces.
4.1.2.1 Descripción del Sitio A – Montebello.
Montebello es un corregimiento en el norte de la ciudad colombiana de Cali y al noroeste
del área urbana. Es el corregimiento más pequeño de la zona rural de Cali y el más
densamente poblado.30
Montebello está rodeado por el corregimiento de Golondrinas al
este y norte, limita con el corregimiento La Castilla al oeste y al sur con la comuna 1 del
área urbana de Santiago de Cali. Además de la cabecera del corregimiento contiene a la
vereda Campoalegre.31
Entre los sitios más visitados están el Cerro de las Tres Cruces y la
Parroquia de Santa Rosa de Lima.
30Departamento Administrativo de Planeación, Municipio de Santiago de Cali. «Cali en cifras por corregimientos, 2005». 31 Sistema de Información Local, Alcaldía de Santiago de Cali. «Caracterización del Corregimiento Montebello».
56
Figura 25. Ubicación geográfica y vista aérea del corregimiento de Montebello.
La mayoría de la población son personas de escasos recursos económicos que se dedican a
actividades productivas de menor escala. El asentamiento está en continuo crecimiento y
actualmente presenta problemas típicos de pequeñas poblaciones rurales como es el
suministro de agua potable y la disposición de residuos líquidos y sólidos.
Figura 26. Vista geográfica del Corregimiento de Montebello.
57
4.1.2.2 Descripción del Sitio AB – Cerro de las Tres Cruces.
Ubicado en el corregimiento de Montebello en el área rural del municipio. Está ubicado al
noroccidente de la ciudad (3° 29' N; 76° 33' W) y tiene 1480 msnm. En su cima se
encuentran el monumento de las tres cruces, una estación de policía y varias antenas de
telecomunicaciones. El ascenso empieza en el sitio conocido como Altos de Normandía, en
el Barrio Normandía; se suben aproximadamente 480 metros. Cada semana santa los
feligreses suben hasta su cima como muestra de su fe. Los tres monumentos se empezaron a
levantar en 1937, los planos y construcción estuvieron a cargo del ingeniero Argemiro
Escobar y el maestro de obra Luis Felipe Perea.32
La base tiene 420 m², la cruz central es la
más grande con 26 m de altura y 11 m de ancho, mientras las cruces laterales tienen 22m de
altura y 8 m de ancho. El monumento de las tres cruces fue construido porque hace muchos
años dicen que el diablo se apareció en el cerro y maldijo a los ciudadanos, y para
contrarrestar esta maldición un padre organizó la construcción de estas en guadua. 33
Figura 27. Vista panorámica del Cerro de las tres Cruces. (Torres de comunicación)
32 http://www.cali.gov.co/publicaciones/las_tres_cruces_pub 33 http://cerrodelastrescruces.blogspot.com/
58
4.1.2.3 Descripción del Sitio B – Santiago de Cali.
Cali, oficialmente Santiago de Cali, es la capital del departamento del Valle del Cauca,1 es
la tercera ciudad más poblada de Colombia. Está situada en la región Sur del Valle del
Cauca, entre la cordillera occidental y la cordillera central de los Andes. La ciudad forma
parte del Área Metropolitana de Cali, junto con los municipios aledaños a ésta.8 Fue
fundada el 25 de julio de 1536 por Sebastián de Belalcázar, lo que la convierte en una de
las ciudades más antiguas de América.
La ciudad es uno de los principales centros económicos e industriales de Colombia, además
de ser el principal centro urbano, cultural, económico, industrial y agrario más importante
del suroccidente del país y el tercero a nivel nacional. Como capital departamental, alberga
las sedes de la Gobernación del Valle del Cauca, la Asamblea Departamental, el Tribunal
Departamental, la Fiscalía General, Instituciones y Organismos del Estado, también es la
sede de empresas oficiales como la municipal EMCALI.
La ciudad está ubicada en las coordenadas 3°27′00″N 76°32′00″O, en el departamento del
Valle del Cauca. Geográficamente Cali está en el valle del río Cauca, el segundo en
importancia del país. A la altura de Cali este valle tiene 35 km de ancho y la zona urbana
esta sobre el costado occidental del río. La parte occidental de la ciudad se encuentra
custodiada por los célebres Farallones de Cali, que hacen parte de la Cordillera Occidental
de los Andes colombianos.
Figura 28. Ubicación geográfica y vista aérea del corregimiento de Montebello.
59
El clima es de sabana tropical. La cordillera Occidental bloquea los frentes de aire húmedo
provenientes del Océano Pacífico aunque es notable que la brisa marina llega a la ciudad.
La Cordillera Occidental tiene 2.000 m de altitud promedio en el norte de la ciudad y
alcanza los 4.000 m en el sur, esto hace que en la ciudad la región suroccidental sea más
lluviosa que la noroccidental. En promedio la precipitación anual va desde los 900 mm en
las zonas más secas hasta los 1.800 mm en las zonas más lluviosas, con 1.000 mm
promedio sobre la mayor parte del área Metropolitana de Cali. La temperatura media es de
25 °C (74.4 °F) con un mínimo promedio de 15 °C (66 °F) y un máximo promedio de
32 °C (86 °F), con un máximo absoluto de 36 °C y mínimo absoluto de 13 °C. Las
estaciones secas van de diciembre a febrero y de julio a agosto y la estación de lluvias de
marzo a mayo y de septiembre a noviembre.
La temperatura más alta registrada en Cali fue de 45 °C el día 16 de agosto de 1979, y la
más baja fue de 4 °C el 18 de junio de ese mismo año. Cali solo ha registrado dos veces
rastros de acumulación de nieve en los años 1979 y 1983.
Figura 29. Ubicación geográfica de la ciudad de Cali.
60
4.2 Plan de frecuencias.
Los planes de frecuencia son establecidos por la UIT en asambleas diseñadas para tal fin y
aparecen como recomendaciones, Para el operador Claro Colombia dentro de las
condiciones de reusó de frecuencias en la zona y las aprobadas por la ANE, se decide
implementar estos radioenlaces en la banda de 18GHz. Las frecuencias aprobadas para la
zona y para el operador Claro Colombia se pueden observar en la tabla 6:
18 GHz, Sub-banda A/B/C/F Contra Rango de Frecuencia (Separación de Frecuencia TX-RX: 1010Mhz)
Sub-Banda Rango de Frecuencia
Punto de Radio TX Rango de Frecuencia Punto de Radio RX
TX Alta/Baja
A 17717,00 a 17946,25 MHz 18727,00 a 18954,25 MHz
Banda Inferior
B 17944,50 a 18198,25 MHz 18954,50 a 19206,25 MHz
C 18196,50 a 18450,25 MHz 19206,50 a 19458,25 MHz
F 18227,75 a 18490,50 MHz 19237,75 a 19682,25 MHz
A 18727,00 a 18954,25 MHz 17717,00 a 17946,25 MHz
Banda Superior
B 18954,50 a 19206,25 MHz 17944,50 a 18198,25 MHz
C 19206,50 a 19458,25 MHz 18196,50 a 18450,25 MHz
F 19237,75 a 19682,25 MHz 18227,75 a 18490,50 MHz
Tabla 6. Plan de frecuencia aprobada en la Banda de 18GHz. 34
4.3 Calculo de la zona de Fresnel
Para el cálculo de las zonas de Fresnel cada uno de los radioenlaces se debe tener en cuenta
la distancia delos posibles obstáculos encontrados durante trazado del perfil del terreno,
como se analizó en el capítulo anterior.
4.3.1 Zona de Fresnel Enlace 1
Para el Enlace 1 durante el trazado del perfil del terreno se evidencio que en los kilómetros
0.8 y 1.0 hay accidentes del terreno con alturas significativas.
34 Resolución 442 del 22 de Agosto de 2013-ANE, Cuadro Nacional de atribución de Bandas de Frecuencia 2014, Resolución 000014
del 15 de enero de 2014-ANE y Plan de Radiofrecuencia (NWD-107463-03S) Comcel –NEC (Ipasolink 400) (información interna)
61
f: 18002,50 MHz = 18GHz
d: La distancia entre la antena transmisora y la antena receptora es de 1,84km
Se utiliza la siguiente ecuación: 𝑅1𝑍𝐹 = 17,3√𝑑1𝑑2
𝑓∗𝑑
𝑅1𝑍𝐹(1.0) = 17,3√1∗0.84
18∗1,84 =>𝑅1𝑍𝐹(1.0) = 17,3√0.0253 =>𝑅1𝑍𝐹(1.0) = 2,7549𝑚𝑡𝑠
𝑅1𝑍𝐹(0.8) = 17,3√0.8∗1.04
18∗1,84 =>𝑅1𝑍𝐹(0.8) = 17,3√0.02511 =>𝑅1𝑍𝐹(0.8) = 2,7417𝑚𝑡𝑠
4.3.2 Zona de Fresnel Enlace 2
Para el Enlace 2 en el trazado del perfil del terreno no se evidenciarón alturas significativas
que eviten la liberación de la zona de Fresnel. No obstante se hace el cálculo a los 7,8km
donde se observa una altura diferente.
f : 18002,50 MHz = 18GHz
d: La distancia entre la antena transmisora y la antena receptora es de 9,12km
Se utiliza la siguiente ecuación: 𝑅1𝑍𝐹 = 17,3√𝑑1𝑑2
𝑓∗𝑑
𝑅1𝑍𝐹(7,8) = 17,3√7,8∗1,32
18∗9,12 =>𝑅1𝑍𝐹(2,4) = 17,3√0.0627 =>𝑅1𝑍𝐹(7,8) = 4,332𝑚𝑡𝑠
4.4 Cálculo de altura de las torres
La altura de las antenas no solamente debe garantizar que la línea de vista entre las antenas
no este obstruida, sino, además que la primera zona de Fresnel no sea ensombrecida ni por
la curvatura de la tierra ni por lo obstáculos presentes en el trayecto.
62
4.4.1 Altura de torres del Enlace 1
Se realiza el cálculo del radio de Fresnel en todo el trayecto, sumándose a la altura
corregida por la curvatura de la tierra ya calculada y adicional por ser zona boscosa se
adiciona 3 mts para compensar el futuro crecimiento de los arboles obteniendo la tabla 7.
D1 ALTURA MEDIDA
ALTURA CORREGIDA CURVATURA DE LA TIERRA
∆ℎ = (0,0078𝑑1𝑑2) 𝑘⁄
D2
RADIO ZONA DE FRESNEL (MTS)
𝑅1𝑍𝐹 = 17,3√𝑑1𝑑2
𝑓 ∗ 𝑑
ALTURA CORREGIDA+RADIO FRESNEL+3MTS POR
ZONA BOSCOSA
3°29'2.06"N 76°32'51.33"O 0,00 1325 1325,00 1,84 0,0000 1325,00 SITIO A
0,20 1321 1321,02 1,64 1,7216 1325,74
0,40 1333 1333,03 1,44 2,2815 1338,32
0,60 1360 1360,04 1,24 2,5929 1365,64
0,80 1398 1398,05 1,04 2,7420 1403,79
1,00 1404 1404,05 0,84 2,7551 1409,80
1,20 1394 1394,05 0,64 2,6344 1399,68
1,40 1402 1402,04 0,44 2,3593 1407,40
1,60 1422 1422,02 0,24 1,8628 1426,89
1,80 1449 1449,00 0,04 0,8066 1452,81
3°28'4.33"N 76°32'44.03"O 1,84 1481 1481,00 0,00 0,0000 1481,00 SITIO AB-1
Tabla 7. Calculo de Zona de Fresnel sobre todo el perfil del terreno del Enlace 1.
Figura 30. Plano de liberación de zona de Fresnel y Zonas Boscosas – Medición de Altura de las Torres – Enlace 1.
Se traza una línea recta (sobre el plano ya que las ondas se de radio se propagan en línea
recta) tangencial al punto que representa al obstáculo con altura menores queden por debajo
de dicha recta, asegurando así la liberación de la primara zona de Fresnel. De acuerdo a
esto se puede apreciar en la Figura 30 que el para el sitio A se tiene una altura mínima de
17mts y para el Sitio AB-1 una altura mínima de 19mts.
63
4.4.2 Altura de torres del Enlace 2
Se realiza el cálculo del radio de Fresnel en todo el trayecto, sumándose a la altura
corregida por la curvatura de la tierra, calculada anterioridad, al ser una zona urbana no se
tiene áreas boscosas que afecten la línea de vista, por lo tanto no se le adiciona más altura.
Tabla 8.
D1 ALTURA MEDIDA
ALTURA CORREGIDA CURVATURA DE LA TIERRA
∆ℎ = (0,0078𝑑1𝑑2) 𝑘⁄
D2
RADIO ZONA DE FRESNEL (MTS)
𝑅1𝑍𝐹 = 17,3√𝑑1𝑑2
𝑓 ∗ 𝑑
ALTURA CORREGIDA+RADIO FRESNEL
3°29'2.06"N 76°32'51.33"O 0,00 1481 1481,00 9,12 0,00 1481,00 SITIO AB-2
0,20 1412 1412,10 8,92 1,80 1413,91
0,40 1357 1357,21 8,72 2,52 1359,73
0,60 1291 1291,30 8,52 3,05 1294,35
0,80 1177 1177,39 8,32 3,48 1180,87
1,00 1143 1143,48 8,12 3,85 1147,32
1,20 1120 1120,56 7,92 4,16 1124,72
1,40 1096 1096,64 7,72 4,44 1101,07
1,60 1073 1073,71 7,52 4,68 1078,39
1,80 1048 1048,78 7,32 4,90 1053,68
2,00 1021 1021,84 7,12 5,09 1026,93
2,20 1034 1034,90 6,92 5,27 1040,16
2,40 1035 1035,95 6,72 5,42 1041,37
2,60 1024 1025,00 6,52 5,56 1030,56
2,80 1013 1014,04 6,32 5,68 1019,72
3,00 1005 1006,08 6,12 5,79 1011,87
3,20 1001 1002,11 5,92 5,88 1007,99
3,40 998 999,14 5,72 5,95 1005,10
3,60 993 994,17 5,52 6,02 1000,19
3,80 988 989,19 5,32 6,07 995,26
4,00 982 983,20 5,12 6,11 989,31
4,20 977 978,22 4,92 6,14 984,35
4,40 971 972,22 4,72 6,15 978,37
4,60 966 967,22 4,52 6,16 973,38
4,80 965 966,22 4,32 6,15 972,37
5,00 965 966,21 4,12 6,13 972,34
5,20 966 967,20 3,92 6,10 973,29
5,40 966 967,18 3,72 6,05 973,23
5,60 964 965,16 3,52 5,99 971,15
5,80 964 965,13 3,32 5,92 971,06
6,00 964 965,10 3,12 5,84 970,94
6,20 963 964,06 2,92 5,74 969,81
6,40 962 963,02 2,72 5,63 968,66
6,60 962 962,98 2,52 5,51 968,48
6,80 962 962,93 2,32 5,36 968,29
7,00 962 962,87 2,12 5,20 968,07
7,20 963 963,81 1,92 5,02 968,83
7,40 962 962,75 1,72 4,82 967,57
7,60 964 964,68 1,52 4,59 969,27
7,80 969 969,61 1,32 4,33 973,94
8,00 964 964,53 1,12 4,04 968,57
8,20 964 964,44 0,92 3,71 968,15
8,40 964 964,36 0,72 3,32 967,68
8,60 963 963,26 0,52 2,86 966,12
8,80 966 966,17 0,32 2,27 968,43
9,00 968 968,06 0,12 1,40 969,47
3°28'4.33"N 76°32'44.03"O 9,12 970 970,00 0,00 0,00 970,00 SITIO B
Tabla 8. Calculo de Zona de Fresnel sobre todo el perfil del terreno del Enlace 2.
64
Figura 31. Plano de liberación de zona de Fresnel – Medición de Altura de las Torres - Enlace 2
Al igual que al anterior enlace se traza una línea recta entre los extremos de los sitios,
observando la línea recta en que se propaga las ondas de radio. Se puede observar que las
zonas de Fresnel se encuentran completamente libres, por lo tanto se realiza un estimado de
las alturas de las antenas en las torres. Por lo tanto se puede apreciar en la Figura 31 que el
para el sitio AB-2 se tiene una altura mínima de 19mts y para el Sitio B una altura mínima
de 18mts.
Para ambos enlaces se valida la disponibilidad de la torre para el anclaje de las antenas, por
lo tanto adicionara 10mts de altura a cada uno de los sitios con el fin de tener una tolerancia
de altura durante la instalación de las antenas.
65
4.5 Pérdidas por Espacio Libre
4.5.1 Pérdidas por Espacio Libre – Enlace 1
Para este cálculo se utiliza la siguiente ecuación: 𝐿0 = 92.4 + 20 log10 𝑓 + 20 log10 𝑑
Donde
𝐿0 = Perdidas por espacio libre en dB.
f = Frecuencia de la portadora en 18GHz.
d = distancia entre la antena transmisora y la antena receptora en 1.84km
𝐿0 = 92.4 + 20 log10(18) + 20 log10(1.84)
𝐿0 = 92.4 + 25,11 + 5,3
𝐿0 = 122,80dB
4.5.2 Pérdidas por Espacio Libre – Enlace 2
Para este cálculo se utiliza la siguiente ecuación: 𝐿0 = 92.4 + 20 log10 𝑓 + 20 log10 𝑑
Donde
𝐿0 = Perdidas por espacio libre en dB.
f = Frecuencia de la portadora en 18GHz.
d = distancia entre la antena transmisora y la antena receptora en 9,12km
𝐿0 = 92.4 + 20 log10(18) + 20 log10(19,12)
𝐿0 = 92.4 + 25,11 + 19,20
𝐿0 = 136,71dB
66
4.6 Perdidas por Difracción.
4.6.1 Perdidas por difracción Enlace 1.
Para el cálculo de las pérdidas por Difracción del enlace 1 se utiliza la ecuación:
𝐿𝑑 = −20 (ℎ
𝑅1𝑍𝐹) + 10
Teniendo:
h : Se revisa la altura de la trayectoria medida en la figura 30 con los 10 mts de altura
adicional para la instalación de la antena en cada torre y el obstáculo que se encuentra a
0,8km, encontrando una h de 10mts.
R1ZF: 2,7417𝑚𝑡𝑠 (Valor calculado en el Item 4.3.1.).
𝐿𝑑 = −20 (10
2,7417) + 10
𝐿𝑑 = −20 × (3,6474) + 10
𝐿𝑑 = −62,9474 dB
4.6.2 Perdidas por difracción Enlace 2.
Para el cálculo de las pérdidas por Difracción del Enlace 2nuevamente se utiliza la ecuación:
𝐿𝑑 = −20 (ℎ
𝑅1𝑍𝐹) + 10
Teniendo:
h : Se revisa la altura de la trayectoria medida en la figura 31 con los 10 mts de altura
adicional para la instalación de la antena en cada torre y el obstáculo que se encuentra a
2,4km, encontrando una h de 10mts.
R1ZF :4,332𝑚𝑡𝑠 (Valor calculado en el Item 4.3.2.).
𝐿𝑑 = −20 (10
4,332) + 10
𝐿𝑑 = −20 × (2,3084) + 10
𝐿𝑑 = −36,16 dB
67
4.7 Modulación.
Para ambos radioenlaces se requiere mantener eficiencia en la transmisión de datos con
mayor capacidad disponible, el diseño debe permitir transportar tráfico con una
disponibilidad de 99.999% bajo cualquier condición de entorno con aproximadamente
30dB de margen de desvanecimiento, por lo tanto la capacidad cambia de acuerdo con las
condiciones externas de atenuación del enlace con QoS. (LAN Throughput – Tamaño de
trama: 64 bytes.
Dentro de los equipos y tecnología que dispone el proveedor de servicio (Claro Colombia),
se encuentra los radios IPASOLINK del fabricante NEC de origen japonés; para esta
implementación se cuenta con el modelo Ipasolink 400 el cual soporta modulación hitless
desde QPSK hasta 256QAM en sus 4 modos de configuración Figura 32.
Figura 32. Tipo de modulación según configuración del Radio Ipasolink 400.
Teniendo en cuenta el requerimiento de capacidad y disponibilidad en cualquier condición,
este equipo tiene la nueva tecnología AMR (Adaptative Modulacion Radio), esta tecnología
mejora la transmisión de paquetes mediante la utilización de un umbral que modifica su
configuración dentro de las modulación QPSK y 256QAM, si tenemos un espaciamiento
de canal de 28Mhz, en un día soleado, el operador puede obtener 229Mbps de capacidad
sobre el enlace el cual fue diseñado para 57Mbps, como se observa en la figura 33.
68
Figura 33. Modulación Adaptativa según las condiciones climáticas.
Esta es la configuración que se implementa en el Enlace 1 y Enlace 2.
4.8 Simulación de diseño Mediante Radio Mobile
"Radio Mobile" es un excelente programa creado en 1998 y mantenido desde entonces por
el ingeniero y radioaficionado canadiense Roger Coudé (VE2DBE), que utiliza datos
digitales de elevación del terreno para generar un perfil del trayecto entre un emisor y un
receptor. Estos datos, junto a otros relativos al entorno y a las características técnicas de los
transceptores, sirven para alimentar un modelo de propagación de las ondas de radio
conocido como "Irregular Terrain Model", basado en el algoritmo de Longley-Rice e
integrado en el propio programa, que permite determinar el área de cobertura de un sistema
de radiocomunicaciones que trabaje en una frecuencia comprendida entre los 20 y los
20.000 MHz. 35
35 http://www.ipellejero.es/radiomobile/RM_01.php
69
4.8.1 Simulación con Radio Mobile Enlace 1.
4.8.1.1 Configuración de parámetros Generales Enlace 1:
Figura 34. Configuración de parámetros y frecuencias
Figura 35. Configuración del Sitio A, en el Enlace 1.
70
Figura 36. Elevación, Azimut y Patrón de Antena del SITIO A.
Figura 37. Configuración del Sitio AB-1, en el Enlace 1.
71
Figura 38. Elevación, Azimut y Patrón de Antena del SITIO AB-1
Figura 39. Configuración de Parámetros de la Antena en el Enlace 1.
72
4.8.1.2 Simulacion del Enlace 1.
Figura 40. Simulación del enlace 1 entre Sitio A y Sitio AB-1
Figura 41. Simulación del Enlace 1 en el Mapa de la Zona
73
4.8.2 Simulación con Radio Mobile Enlace 1:
4.8.2.1 Configuración de parámetros Generales Enlace 2:
Figura 42. Configuración de parámetros y frecuencias
Figura 43. Configuración del Sitio AB-2, en el Enlace 2.
74
Figura 44. Elevación, Azimut y Patrón de Antena del SITIO AB-2.
Figura 45. Configuración del Sitio B, en el Enlace 2.
75
Figura 46. Elevación, Azimut y Patrón de Antena del SITIO B.
Figura 47. Configuración de Parámetros de la Antena en el Enlace 2.
76
4.8.2.2 Simulacion del Enlace 2.
Figura 48. Simulación del Enlace 2 entre Sitio AB-2 y Sitio B
Figura 49. Simulación del Enlace 2 en el Mapa de la Zona
77
4.9 Configuración del radioenlace
Después de realizar la instalación de los radioenlaces, se procede a la configuración de los
equipos, en los cuales se especifican los paramentos de transmisión y recepción, que
permiten poner en operación cada uno de los radioenlaces. A continuación se muestra la
configuración final realizada en el radioenlace entre el Sitio AB-2 (cerro de las 3 cruces) y
el Sitio B (CAL.Ingenio), cabe notar que para ambos radioenlaces se realizó la misma
configuración.
4.9.1 Configuración del Sitio B (CAL.Ingenio)
Pantallazo General de Equipo
Equipment Setup - Equipment Configuration (Configuración del Equipo)
78
Equipment Setup - Radio Configuration (Configuracion de enlace)
Equipment Setup – Configuración AMR
79
Provisioning - Radio Switch Setting (Ajuste de conmutación)
Provisioning - Potencia de Transmisión
Provisioning - Configuración Puertos de Ethernet
80
Provisioning - Configuración de VLANS
Provisioning - Configuración de E1s/ Crossconexión de E1´s a Modem/ STM-1
Crossconexion
81
Provisioning - Estado del Reloj
82
Metering - Niveles de Potencia
Equipment Utility - Configuración de Fecha y Hora
Inventory IDU (Informacion de IDU)
83
Inventory ODU (Informacion de ODU)
Información de Gestión (Acceso Remoto)
84
4.9.2 Configuración del Sitio AB-2 (Cerro de las tres cruces)
Pantallazo General de Equipo
Equipment Setup - Equipment Configuration (Configuración del Equipo)
85
Equipment Setup - Radio Configuration (Configuracion de enlace)
Equipment Setup – Configuración AMR
Provisioning - Radio Switch Setting (Ajuste de conmutacion)
86
Provisioning - Potencia de Transmisión
Provisioning - Configuración Puertos de Ethernet
87
Provisioning - Configuración de VLANS
Provisioning - Configuración de E1s/ Crossconexión de E1´s a Modem/ STM-1
Crossconexion
88
Provisioning - Estado del Reloj
Metering - Niveles de Potencia
89
Equipment Utility - Configuración de Fecha y Hora
Inventory IDU (Informacion de IDU)
Inventory ODU (Informacion de ODU)
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Información de Gestión (Acceso Remoto)
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CAPITULO 5
5 PRUEBAS DE ACEPTACION
5.1 Pruebas de Interferencia.
Para realizar esta prueba se procede a apagar un extremo del enlace, para medir los niveles
de Recepción en el extremo encendido, posteriormente se realiza la misma actividad en
forma inversa. Se puede comprobar que al apagar el extremo que transmite, no se recibe
señales en la zona en la misma frecuencia de recepción. Al obtener niveles de Rx entre -
90dBm y -99dBm se considera óptima la prueba. Si se obtiene niveles superiores a -
90dBm se debe cambiar de frecuencia de Tx y Rx.
Prueba de interferencia = -91.8dBm y -91.4dBm
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5.2 Pruebas de BERT (Bit-Error-Rate-Test)
Las pruebas de BERT permiten validar la disponibilidad y la calidad de transmisión del
radioenlace, este método se realiza a través de un generador de patrones de prueba, el cual
se conecta a un canal de transmisión del radioenlace y en un extremo del mismo, y un bucle
de retorno conectado en el extremo remoto, creando de esta forma un flujo de datos a través
del sistema. La prueba se realiza por 24 horas continuas y al final se imprime el reporte del
dispositivo analizador.
Analizador con cero errores.
Reporte final del analizador de BERT.
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5.3 Pruebas de RFC 2544
Como se explicó en el Ítem 2.9, con la pruebas de RFC2544 se logra probar que el enlace
tiene la capacidad de transportar los datos del cliente, asegurando una gran eficiencia y
calidad (QoS) en el servicio de Ethernet prestado. Para esto se utiliza el equipo de
medición VePAL MX120+ se configurado a tramas tipo jumbo. Al finalizar la
prueba se descarga el reporte de la prueba realizada.
Analizador con cero errores.
Reporte final Prueba RFC 2544
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5.4 Niveles finales de Recepción (Rx).
Se realiza la medición desde el equipo Ipasolink 400 de los niveles de Rx.
5.5 Prueba de Conmutación apagando el modem
Para esta prueba se realiza al apagado manual de cada modem, evidenciando la
conmutación de la ODU principal a la ODU de protección.
Sitio B
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Sitio AB-2
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5.6 Registro Fotográfico de la instalación.
5.6.1 Registro Fotográfico del Sitio A (Montebello)
Vista de Torre Sitio A
Vista de Antena y ODU
Instalación del radio Ipasollink 400
Vista de Gabinete de equipos
Vista de conexión de energía
Recorrido del cable IF
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5.6.2 Registro Fotográfico del Sitio B (CAL.Ingenio)
Vista de Torre Sitio B
Vista de Antena y ODU
Instalación del radio Ipasollink 400
Vista de Rack de equipos
Vista de conexión de energía
Recorrido del cable IF
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CAPITULO 6
6 CONCLUSIONES
Se resalta que la implementación de un canal de datos por radio enlace es más
asequible para las poblaciones de difícil acceso permitiendo la comunicación
eficiente y eficaz y teniendo en cuenta una relación costo- beneficio.
La disponibilidad actual de tecnología en radioenlaces, nos permite realizar diseños
de transporte de datos, sin importar las condiciones técnicas, teniendo una calidad
en el servicio tan eficiente como un medio físico.
Las pruebas de aceptación efectuadas al radioenlace permitieron evaluar la calidad
de la transmisión de acuerdo a las recomendaciones de la Unión Internacional de
Telecomunicaciones, las especificaciones del fabricante y los requerimientos del
cliente.
Lo importante para evaluar la calidad final de un radioenlace digital de microondas
es la relación entre el número de bits con errores y el número total de bits
transmitidos en un intervalo de tiempo dado y se denominan Tasa de Errores en los
Bits (BERT). De acuerdo a las pruebas realizadas mediante analizador se observa la
calidad y operatividad del radio enlace.
Se pudo observar la coherencia y relación entre los datos calculados, los datos
simulados y finalmente los datos obtenidos en la implementación del radio enlace.
Como conclusión final los objetivos fueron alcanzados.
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CAPITULO 7
7 ANEXOS
Datos Técnicos de los Equipos
7.1 Ipasolink 400
iPasolink es un elemento de red modular que integra una serie de switches de
crossconexión, conmutación de paquetes y funcionalidades microondas y ópticas,
resultando costos reducidos y una larga vida útil. Los siguientes equipos conforman la
familia iPasolink y cubren desde la capa de acceso hasta el backbone.
iPASOLINK 400 es de aplicación nodal media, por ejemplo, tres enlaces hacia el sur se
conectan en cruce o son agregados a un enlace hacia el norte o viceversa, aplicaciones de
repetidor D/I de gran capacidad y anillo nodal, etc., proporcionando un enrutamiento
versátil de tráfico flexible de combinación original TDM y Ethernet, así como protecciones
para cada anillo independiente del nivel de transporte y enlace.
iPASOLINK 400 proporciona una capacidad de transmisión de hasta 440 Mbps por enlace
y esquemas de modulación adaptativa avanzada que funcionan en bandas de 6, 7, 8, 10, 11,
13, 15, 18, 23, 26, 28, 32 ó 38 GHz.
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iPASOLINK 400 consiste de antenas, unidades exteriores (ODU) y una unidad interior
(IDU) de 19 pulgadas y proporciona un gran rendimiento en unidades muy compactas y una
gran fiabilidad gracias a las rigurosas actividades de Control de Calidad Total y a la extensa
experiencia en los campos de comunicación por y sin cable de NEC.
La interfaz de tráfico de iPASOLINK 400 está formada por una tarjeta de interfaz D/I
básica y cuatro ranuras de acceso universal frontales conectadas a interfaces cruzadas TDM
e interfaces de conmutadores de paquete con interfaz de bus. Estas ranuras para tarjetas son
proporcionadas por una interfaz de radio (módem) y una interfaz adicional para satisfacer
varias D/I o interfaz así como requisitos topológicos.
De este modo iPASOLINK 400 obtiene tal versatilidad. Como configuración de interfaz
D/I básica, iPASOLINK 400 puede configurar hasta cuatro vías 1+0, dos vías 1+1, modo
de espera, enlaces de radio diversos o, gracias a las técnicas de cancelación de interferencia
de polarización de cruce avanzadas de NEC, dobla la capacidad de transmisión en hasta
880 Mbps utilizando tanto polarizaciones dentro del mismo costo como un canal de
frecuencia de radio limitado con licencia. Todo ello se consigue sin ninguna supresión o
compresión del encabezamiento de los paquetes de datos.
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MÓDULOS
MÓDEM (SLOT UNIVERSAL)
STM-1 (SLOT UNIVERSAL)
103
STM-1 MODOS DE TRANSPORTE
ETHERNET (SLOT UNIVERSAL)
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INDICADORES
7.2 Características De Tx
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FUNCIONALIDADES DE ENLACE
ODU IGH (13GHZ – 38GHZ)
ODU IHG (iPASOLINK High Gain)
• Mayor Ganancia (Output Power) que NHG2
• Compatible con HYB y Pole Mounting Bracket Actual
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7.3 Configuración Del Sistema
El sistema consiste de un Modulador-Demodulador MDP-400MB-1AA (Unidad Interior
IDU)) y un Transmisor-Recibidor TRP-( )G-1/1D (Unidad Exterior (ODU)),
Combinador/Divisor Híbrido y la antena.
Nota: El Combinador/Divisor se utiliza en la configuración de antena única (1+1) para el
montaje directo de antenas ODU.
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INTERFAZ WEB LCT
INTERFAZ WEB LCT - LOGIN
108
INTERFAZ WEB LCT - LOGOUT
PANTALLA DE INICIO
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7.4 Datos Adicionales Web Lct
VISIÓN GENERAL DEL SISTEMA
- ODU-IDU de montaje independiente. La línea de conexión es únicamente un cable
coaxial.
- Sistema de no protección o protección es disponible utilizando común ODU y IDU.
- Configuración flexible para la ODU y la antena, instalación directa / instalación remota /
1+0(no redundante) / 1+1 modo deespera / 1+1 diversidad de espacio / 1+1 diversidad de
frecuencia (doble vía), vía 2+0, N.
- Están disponibles ACCP, ACAP, CCDP y estas configuraciones combinadas.
- IDU compacta de un tamaño de unidad estante de 19 pulgadas, > 483 mm (W) x 44 mm
(H) x 240 mm (D)
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7.5 Equipo De Medición VePAL MX120+
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7.6 Antenas de microondas
114
115
CAPITULO 8
8 BIBLIOGRAFIA
FREEMAN, R. L. (2005). Fundamentals of Telecommunications. New Jersey, USA: John
Wiley & Sons Inc., Hoboken.
García, J. B. (1992). Teleinformática y redes de computadores. Barcelona: MARCOMBO
S.A.
GOMEZ PAREDES, J. C. (2006). SISTEMAS DE TELECOMUNICACIONES
PLANEACION Y CALCULO DE ENLACES. Bogota: Universidad distrital
Francisco Jose de Caldas.
Montes de Oca, J., & Perez Lopez, M. D. (2014). COMPARACION DE METODOLOGIAS
DE GERENCIA DE PROYECTOS PRINCE2 Y. Bogota.
PARRAO ROSALES, E., & HERNÁNDEZ SEGURA, J. C. (2007). DISEÑO DE
ENLACE TERRES. Mexico: ESIME.
TANENBAUM, A. (2003). REDES DE COMPUTADORAS.
Telecomunicaciones, U. -U. (2015-07). Propagation data and prediction methods required
for the design of terrestrial line-of-sight systems. UIT-R (pág. 58). Recommendation
ITU-R P.530-16.
William, R. D. (1996). A GUIDE THE PROJECT MANAGEMENT BODY OF
KNOWLEDGE.
http://radioenlaces-dear-microondas.blogspot.com/
http://mundotelecomunicaciones1.blogspot.com/2014/10/zona-de-fresnel.html
http://www.radioenlaces.es/articulos/perdidas-en-obstaculos/
http://tesis.ipn.mx/dspace/bitstream/123456789/5860/1/ICE59.pdf