Hector Alonso Garcia_grupo9_actividad 4

UNIVERSIDAD ABIERTA Y A DISTANCIA –UNADESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERÍA INGENIERÍA DE TELECOMUNICACIONES

UNIDADES 1, 2, 3 ACTIVIDAD 4 SIMULAR EL RADIO ENLACE DEL PROYECTO

Realizado por HECTOR ALONSO GARCÍA CÓD:71116039

TUTOR: Ing. CATALINA IBETH CÓRDOBA

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA Noviembre del 2017

Introducción El presente trabajo se presenta como Este trabajo se presenta como un proyecto que unifica los conocimientos apropiados durante todo el desarrollo del Curso de Microondas. El principal objetivo es simular un radio enlace de microondas para telefonía celular utilizando el programa Radio Mobile. Con este programa vamos a evaluar escenarios con diferentes condiciones, como la altura del transmisor, el medio ambiente, el ángulo de elevación de las antenas, la potencia, entre otros parámetros necesarios para el correcto funcionamiento de un radio enlace.

Usando Radio Mobile, se puede ahorrar mucho tiempo en la etapa de planificación y análisis. Por ejemplo, si la simulación muestra que un enlace es imposible, ni siquiera vale la pena hacer una inspección del sitio y más bien se deben considerar otras opciones, como cambiar los emplazamientos o utilizar un repetidor.

Objetivos 

Diseñar, calcular y simular un radio enlace para mejorar la cobertura (señal) de telefonía Celular, en el corregimiento de Loma Colorada, sur del Municipio de Bosconia, Cesar.



Conocer y aprender a manejar el aplicativo Radio Mobile, herramienta útil, necesaria, práctica y económica, a lo hora de hacer los cálculos para el montaje de un Radio Enlace

DESCRIPCIÓN DE LA ACTIVIDAD Con ésta actividad se pretende simular un radio enlace microondas para telefonía celular entre el Municipio de Bosconia, Cesar y el corregimiento de Loma Colorada, corregimiento ubicado al sur del Municipio de Bosconia, departamento del Cesar. Frecuencia del sistema: (5,8Ghz) Distancia entre puntos = 9.59 Km Potencia = 446 mW Ganancia de las antenas = 28,5 dBi

Análisis del Clima y de la región El municipio de Bosconia Cesar es una zona de terrenos muy planos, tiene extensas planicies rodeadas de árboles, por tal razón, el radio enlace no se verá afectado por ningún obstáculo. Municipio de Bosconia, Cesar    

Latitud: 09° 58’ 13’’ N Longitud: 73° 53’ 25’’ O Altitud: 79 m sobre el nivel del mar Temperatura promedio: 28°C

Loma colorada, Bosconia, Cesar  

Latitud: 09° 54’ 2’’ N Longitud: 73° 50’ 19’’ O

 

Altitud: 73 m sobre el nivel del mar Temperatura promedio: 28°C

Tipo, diámetro y ganancia de las antenas a utilizar En el radio enlace entre Bosconia y Loma colorada se utilizarán 2 sistemas de radio enlace marca Huawei de referencia HUAWEI RTN E 905 DE MICROONDAS DE RADIO ODU Y ODU. El radio del sistema posee una potencia de 20 a 26 dBm y unas antenas parabólicas con una ganacia de 12,5 dBi.

Detalle de los cálculos de propagación Ecuación Perdida en la trayectoria por el espacio libre (adimensional) 4𝜋𝐷 2 4𝜋𝑓𝐷 2 𝐿𝑝 = ( ) =( ) 𝜆 𝑐 Donde 𝐿𝑝 = 𝑝𝑒𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎 𝑒𝑛 𝑙𝑎 𝑡𝑟𝑎𝑦𝑒𝑐𝑡𝑜𝑟𝑖𝑎 𝑝𝑜𝑟 𝑒𝑙 𝑒𝑠𝑝𝑎𝑐𝑖𝑜 𝑙𝑖𝑏𝑟𝑒 (𝑎𝑑𝑖𝑚𝑒𝑛𝑠𝑖𝑜𝑛𝑎𝑙) 𝐷 = 𝐷𝑖𝑠𝑡𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎 (𝐾𝑖𝑙ó𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜𝑠) 𝑓 = 𝑓𝑟𝑒𝑐𝑢𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 (ℎ𝑒𝑟𝑡𝑧) 𝜆 = 𝐿𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑 𝑑𝑒 𝑜𝑛𝑑𝑎 (𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜𝑠) 𝑐 = 𝑉𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑙𝑢𝑧 𝑒𝑛 𝑒𝑙 𝑒𝑠𝑝𝑎𝑐𝑖𝑜 𝑙𝑖𝑏𝑟𝑒 (3 𝑋 108 𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜𝑠 𝑝𝑜𝑟 𝑠𝑒𝑔𝑢𝑛𝑑𝑜) Al pasar a dB se obtiene 𝐿𝑝(𝑑𝐵)

4𝜋𝑓𝐷 2 4𝜋𝑓𝐷 4𝜋 = 10 log ( ) = 20𝑙𝑜𝑔 = 20𝑙𝑜𝑔 + 20𝑙𝑜𝑔𝑓 + 20𝑙𝑜𝑔𝐷 𝑐 𝑐 𝑐

Cuando la frecuencia está en MHz y la distancia en Km 4𝜋(10)(10)3 𝐿𝑝(𝑑𝐵) = 20 + 20𝑙𝑜𝑔𝑓𝑀𝐻𝑧 + 20𝑙𝑜𝑔𝐷𝐾𝑚 = 𝟑𝟐, 𝟒 + 𝟐𝟎𝒍𝒐𝒈𝒇𝑴𝑯𝒛 + 𝟐𝟎𝒍𝒐𝒈𝑫𝑲𝒎 3 ∗ 108 Perdida en la trayectoria por el espacio libre (MHz) 𝐿𝑝 = 32,45 + 20𝑙𝑜𝑔𝑓(𝑀𝐻𝑧) + 20𝑙𝑜𝑔𝑑 𝐿𝑝 = 32,45 + 20𝑙𝑜𝑔(5000) + 20𝑙𝑜𝑔(9,59) = 126,06 𝑑𝐵 Margen de desvanecimiento Se debe garantizar que el servicio tenga una disponibilidad de 99,95%. Entonces r = 0,9995, en todos lugares hay ubicado bancos de baterías que ayudarán a garantizar la disponibilidad del enlace. Ecuación Margen de desvanecimiento 𝐹𝑚 = 30𝑙𝑜𝑔𝐷 + 10log(6𝐴𝐵𝑓 − 10log(1 − 𝑅 − 70) Donde 𝐹𝑚 = 𝑚𝑎𝑟𝑔𝑒𝑛 𝑑𝑒 𝑑𝑒𝑠𝑣𝑎𝑛𝑒𝑐𝑖𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 (𝑑𝐵) 𝐷 = 𝑑𝑖𝑠𝑡𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒 (𝑘𝑖𝑙ó𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜𝑠) 𝑓 = 𝑓𝑟𝑒𝑐𝑢𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 (𝑔𝑖𝑔𝑎ℎ𝑒𝑟𝑡𝑧) 𝑟 = 𝑐𝑜𝑛𝑓𝑖𝑎𝑏𝑖𝑙𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑒𝑛 𝑑𝑒𝑐𝑖𝑚𝑎𝑙𝑒𝑠 (𝑒𝑠 𝑑𝑒𝑐𝑖𝑟, 99.99% = 0.9999 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑛𝑓𝑖𝑎𝑏𝑖𝑙𝑖𝑑𝑎𝑑) 1 – 𝑅 = 𝑜𝑏𝑗𝑒𝑡𝑖𝑣𝑜 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑛𝑓𝑖𝑎𝑏𝑖𝑙𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑢𝑛𝑎 𝑟𝑢𝑡𝑎 𝑑𝑒 400𝑘𝑚 𝑒𝑛 𝑢𝑛 𝑠𝑒𝑛𝑡𝑖𝑑𝑜 A = factor de aspereza = 4 𝑠𝑜𝑏𝑟𝑒 𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑜 𝑢𝑛 𝑡𝑒𝑟𝑟𝑒𝑛𝑜 𝑚𝑢𝑦 𝑙𝑖𝑠𝑜

= 1 𝑠𝑜𝑏𝑟𝑒 𝑡𝑒𝑟𝑟𝑒𝑛𝑜 𝑝𝑟𝑜𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜 = 0.25 𝑠𝑜𝑏𝑟𝑒 𝑢𝑛 𝑡𝑒𝑟𝑟𝑒𝑛𝑜 𝑚𝑢𝑦 á𝑠𝑝𝑒𝑟𝑜 𝑦 𝑚𝑜𝑛𝑡𝑎ñ𝑜𝑠𝑜 B = factor para convertir la probabilidad del peor de los meses en probabilidad anual = 1 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑐𝑜𝑛𝑣𝑒𝑟𝑡𝑖𝑟 𝑢𝑛𝑎 𝑑𝑖𝑠𝑝𝑜𝑛𝑖𝑏𝑖𝑙𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑎𝑛𝑢𝑎𝑙 𝑎 𝑙𝑎 𝑏𝑎𝑠𝑒 𝑑𝑒𝑙 𝑝𝑒𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑙𝑜𝑠 𝑚𝑒𝑠𝑒𝑠 = 0.5 𝑝𝑎𝑟𝑎 á𝑟𝑒𝑎𝑠 𝑐á𝑙𝑖𝑑𝑎𝑠 𝑜 ℎú𝑚𝑒𝑑𝑎𝑠 = 0.25 𝑝𝑎𝑟𝑎 á𝑟𝑒𝑎𝑠 𝑐𝑜𝑛𝑡𝑖𝑛𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙𝑒𝑠 𝑝𝑟𝑜𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜 = 0.125 𝑝𝑎𝑟𝑎 á𝑟𝑒𝑎𝑠 𝑚𝑢𝑦 𝑠𝑒𝑐𝑎𝑠 𝑜 𝑚𝑜𝑛𝑡𝑎ñ𝑜𝑠𝑎𝑠 Para el cálculo del margen de desvanecimiento se toma: A- Factor de Rugosidad de terreno = 1 Terreno normal B- Factor de Análisis climático = 0.5 Áreas cálidas o húmedas 𝐹𝑚 = 30𝑙𝑜𝑔𝐷 + 10log(6𝐴𝐵𝑓 − 10log(1 − 𝑅) − 70 𝐹𝑚 = 30 log(9,59) + (10𝑙𝑜𝑔(6 ∗ 1 ∗ 0.5 ∗ 5000) − 10 log(1 − 0,9995) − 70) 𝐹𝑚 = 34.2257𝑑𝐵 Ganancia del sistema 𝑮𝒔 y potencia del transmisor + 𝑝𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑚𝑖𝑠𝑜𝑟 = 26,49𝑑𝐵𝑚 − 𝑝𝑒𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎𝑠 𝑒𝑛 𝑒𝑙 𝑐𝑎𝑏𝑙𝑒 𝑇𝑥 = 0,5𝑑𝐵 + 𝑔𝑎𝑛𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑎𝑛𝑡𝑒𝑛𝑎 𝑇𝑥 = 12,5𝑑𝐵𝑖 − 𝑝𝑒𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎𝑠 𝑒𝑛 𝑙𝑎 𝑡𝑟𝑎𝑦𝑒𝑐𝑡𝑜𝑟𝑖𝑎 𝑒𝑛 𝑒𝑙 𝑒𝑠𝑝𝑎𝑐𝑖𝑜 𝑙𝑖𝑏𝑟𝑒 = 126,06𝑑𝐵 + 𝑔𝑎𝑛𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑎𝑛𝑡𝑒𝑛𝑎 𝑅𝑥 = 17,6𝑑𝐵𝑖 − 𝑝𝑒𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎𝑠 𝑒𝑛 𝑒𝑙 𝑐𝑎𝑏𝑙𝑒 𝑅𝑥 = 0,5𝑑𝐵 = 𝑀𝑎𝑟𝑔𝑒𝑛 − 𝑠𝑒𝑛𝑠𝑖𝑏𝑖𝑙𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒𝑙 𝑟𝑒𝑐𝑒𝑝𝑡𝑜𝑟 = −107 𝑑𝐵𝑚 𝑮𝒔 = 𝟐𝟔, 𝟒𝟗𝒅𝑩𝒎 − 𝟎, 𝟓𝒅𝑩 + 𝟏𝟐, 𝟓𝒅𝑩𝒊 − 𝟏𝟐𝟔, 𝟎𝟔𝒅𝑩 + 𝟏𝟕, 𝟔𝒅𝑩𝒊 − 𝟎, 𝟓𝒅𝑩 = −𝟕𝟎. 𝟒𝟕𝒅𝑩 𝑮𝒔 = −𝟕𝟎, 𝟒𝟕𝒅𝑩

Umbral del receptor 𝑼𝒓 = 𝑮𝒔 − 𝑭𝒎 𝑼𝒓 = −𝟕𝟎, 𝟒𝟕𝒅𝑩 − 𝟑𝟒, 𝟐𝟐𝒅𝑩 = −𝟏𝟎𝟒, 𝟔𝒅𝑩

Cálculos de la primera Zona de Fresnel La fórmula genérica del cálculo de las zonas de Fresnel es:

𝑅𝑛 = 548√

𝑛 ∗ 𝑑1 ∗ 𝑑2 𝑓∗𝑑

Si se considere las distancias 𝑑1 = 𝑑2 , la fórmula permite determinar el radio de la primera zona de Fresnel 𝑛 ∗ (𝑑1)2 𝑅𝑛 = 548√ 𝑓∗𝑑 𝑛 ∗ (𝑑/2)2 ) 𝑅𝑛 = 548√ 𝑓∗𝑑 𝑛 ∗ (𝑑)2 𝑅𝑛 = 548√ 4∗𝑓∗𝑑

𝑅𝑛 = 548√

𝑛∗𝑑 4∗𝑓

Como la fórmula asegura que el valor más exacto de la primera zona de Fresnel es al considerar que las distancias al obstáculo son iguales, así podremos calcular fácilmente la primera zona de Fresnel 𝑅𝑛 = 548√

𝑛∗𝑑 4∗𝑓

1 ∗ 9,59 𝑅𝑛 = 548√ 4 ∗ 5800 𝑅𝑛 = 11,14 𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜𝑠

Link Del Video De Sustentación https://youtu.be/ERCeGq-N9GQ

Conclusiones El programa de simulación Radio Mobile es una herramienta muy potente que nos ofreces resultados fiables cuando realizamos radioenlaces que atraviesan altitudes elevadas como sierras o montañas. Además, nos ha permitido hacer simulaciones que se aproximan a los valores reales y nos permite proyectar el resultado de las mismas en herramientas como Google Earth para de esta manera visualizar mejor los resultados en ambientes de 3D. Radio Mobile permite simular enlaces de radio y jugar con “¿Qué pasa sí?” cambiando los parámetros del enlace. Aunque no puede probar que un enlace es posible con el 100% de certeza, en cambio cuando reporta que un enlace no es posible podemos tener la seguridad de que no vale la pena intentarlo. Combinando datos DEM y mapas de carreteras gratuitos, permite elaborar informes muy detallados sobre la cobertura, calidad del enlace, y otros parámetros del radio. La ventaja de utilizar este software es que su utilización es gratuita y no conlleva ninguna limitación en cuanto a los parámetros de los equipos, como las simulaciones. Como se ha concluido en esta actividad, el resultado de las simulaciones del radio enlace para telefonía celular ha cubierto las necesidades de cobertura y nivel de señal en el corregimiento de Loma Colorada, por lo que podemos afirmar que el objetivo planteado al inicio de la realización de ésta actividad, se ha alcanzado con éxito.

Referencias http://www.g3tvu.co.uk/Radio_Mobile.htm Jiménez, C. R. (2014). Análisis del mercado de productos de comunicaciones (UF1869). Madrid, ES: IC Editorial. (pp. 160-174). Recuperado de: http://bibliotecavirtual.unad.edu.co:2077/lib/unadsp/reader.action?ppg=165&docID=11148757&t m=1501002466409 Bates, R. J. (2003). Comunicaciones inalámbricas de banda ancha. México, D.F., MX: McGrawHill Interamericana. (pp. 50-66). Recuperado de http://bibliotecavirtual.unad.edu.co:2077/lib/unadsp/reader.action?ppg=67&docID=10433928&t m=1500915288997 Ramos, P. F. (2007). Radiocomunicaciones. Barcelona, ES: Marcombo. (pp. 179-203). Recuperado de: http://bibliotecavirtual.unad.edu.co:2077/lib/unadsp/reader.action?ppg=188&docID=10212451&t m=1500915387342 Córdoba, C. (2017). Enlaces terrestres por microondas. [OVI]. Recuperado de: http://hdl.handle.net/10596/12630