Radio en Laces Terrestres de Micro on Das

Ing. Luarelys Miquilena. Sistemas de Comunicaciones II. Unidad 2: Radioenlaces Terrestre de Microondas

RADIOENLACES TERRESTRES DE MICROONDAS.

SISTEMAS DE RADIOMICROONDAS: Un radioenlace terrestre o microondas terrestre provee conectividad entre dos sitios (estaciones terrenas) en línea de vista (Line-of-Sight, LOS) usando equipo de radio con frecuencias de portadora por encima de 1 GHz. La forma de onda emitida puede ser analógica (convencionalmente en FM) o digital. Las principales aplicaciones de un sistema de microondas terrestre son las siguientes: • Telefonía básica (canales telefónicos) • Datos • Telegrafo/Telex/Facsímile • Canales de Televisión. • Video • Telefonía Celular (entre troncales) Un sistema de microondas consiste de tres componentes principales: una antena con una corta y flexible guía de onda, una unidad externa de RF (Radio Frecuencia) y una unidad interna de RF. Las principales frecuencias utilizadas en microondas se encuentran alrededor de los 12 GHz, 18 y 23 Ghz, las cuales son capaces de conectar dos localidades entre 1 y 15 millas de distancia una de la otra. El equipo de microondas que opera entre 2 y 6 Ghz puede transmitir a distancias entre 20 y 30 millas.

Las licencias o permisos para operar enlaces de microondas pueden resultar un poco difíciles ya que las autoridades deben de asegurarse que ambos enlaces no causen interferencia a los enlaces ya existentes El clima y el terreno son los mayores factores a considerar antes de instalar un sistema de microondas. Como por ejemplo, no se recomienda instalar sistemas en lugares donde no llueva mucho; en este caso deben usarse radios con frecuencias bajas (es decir menores a 10 GHz). La consideraciones en terreno incluyen la ausencia de montañas o grandes cuerpos de agua las cuales pueden ocasionar reflecciones de multi-trayectorias.

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MICROONDAS Se denomina así la porción del espectro electromagnético que cubre las frecuencias entre aproximadamente 3 Ghz y 300 Ghz (1 Ghz = 10^9 Hz), que corresponde a la longitud de onda en vacío entre 10 cm. y 1mm. La propiedad fundamental que caracteriza a este rango de frecuencia es que el rango de ondas correspondientes es comparable con la dimensión físicas de los sistemas de laboratorio; debido a esta peculiaridad, las microondas exigen un tratamiento particular que no es extrapolable (extrapolar: Es tratar una relación entre variables como válida fuera de los límites en que ha sido constatada... se habla de extrapolación cuando el movimiento futuro es supuesto que continúa al movimiento pasado...) de ninguno de los métodos de trabajo utilizados en los márgenes de frecuencias con que limita. Estos dos límites lo constituyen la radiofrecuencia y el infrarrojo lejano. En radiofrecuencia son útiles los conceptos de circuitos con parámetros localizados, debido a que, en general, las longitudes de onda son mucho mayores que las longitudes de los dispositivos, pudiendo así, hablarse de autoinducciones, capacidades, resistencias, etc., debido que no es preciso tener en cuenta la propagación efectiva de la onda en dicho elemento; por el contrario, en las frecuencias superiores a las de microondas son aplicables los métodos de tipo ÓPTICO, debido a que las longitudes de onda comienzan a ser despreciables frente a las dimensiones de los dispositivos. El método de análisis más general y ampliamente utilizado en microondas consiste en la utilización del campo electromagnético caracterizado por los vectores (E, B, D y H en presencia de medios materiales), teniendo en cuenta las ecuaciones de MAXWELL (Las ecuaciones de Maxwell permitieron ver en forma clara que la electricidad y el magnetismo son dos manifestaciones de un mismo fenómeno físico, el electromagnetismo), que rigen su comportamiento y las condiciones de contorno metálicos son muy frecuentes a estas frecuencias, cabe destacar que, por ejemplo, el campo E es normal y el campo H es tangencial en las proximidades externas de un conductor. No obstante, en las márgenes externas de las microondas se utilizan frecuentemente los métodos de análisis correspondientes al rango contiguo del espectro; así, a frecuencias elevadas superiores a las microondas son útiles los conceptos de RAYO, LENTE, etc., ampliamente utilizados en óptica, sobre todo cuando la propagación es transversal electromagnética, (TEM, E y B perpendiculares entre sí y a la dirección de propagación) en el espacio libre. Por otro lado, a frecuencias bajas de las microondas, colindantes con las radiofrecuencias, es útil la teoría de circuitos con parámetros distribuidos, en la que toma en cuenta la propagación efectiva que va a tener la onda en un elemento cualquiera. Así, un trozo de cable metálico, que en baja frecuencia representa simplemente un corto circuito que sirve para efectuar una conexión entre elementos, dejando equipotenciales los puntos que une, a alta frecuencia un sistema cuya frecuencia, por efecto peculiar, puede no ser despreciable y cuya autoinducción puede causar una impedancia que sea preciso tomar en cuenta. Entonces es preciso representar este cable a través de su impedancia (resistencia y autoinducción) por unidad de longitud. El rango de las microondas está incluido en las bandas de radiofrecuencia, concretamente en las de UHF (ultra-high frequency - frecuencia ultra alta) 0,3–3 GHz, SHF (super-high frequency frecuencia super alta) 3–30 GHz y EHF (extremely-high frequency - frecuencia extremadamente alta) 30–300 GHz. Otras bandas de radiofrecuencia incluyen ondas de menor frecuencia y mayor longitud de onda que las microondas. Las microondas de mayor frecuencia y menor longitud de onda en el orden de milímetros se denominan ondas milimétricas. La existencia de ondas electromagnéticas, de las cuales las microondas forman parte del espectro de alta frecuencia, fueron predichas por Maxwell en 1864 a partir de sus famosas Ecuaciones de Maxwell. En 1888, Heinrich Rudolf Hertz fue el primero en demostrar la existencia de ondas electromagnéticas mediante la construcción de un aparato para generar y detectar ondas de radiofrecuencia.

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UHF (siglas del inglés Ultra High Frequency, ‘frecuencia ultraalta’) es una banda del espectro electromagnético que ocupa el rango de frecuencias de 300 MHz a 3 GHz. En esta banda se produce la propagación por onda espacial troposférica, con una atenuación adicional máxima de 1 dB si existe despejamiento de la primera zona de Fresnel. Características y ventajas de la banda UHF La transmisión punto a punto de ondas de radio se ve afectada por múltiples variables, como la humedad atmosférica, la corriente de partículas del sol llamada viento solar, y la hora del día en que se lleve a efecto la transmisión de la señal. La energía de la onda de radio es parcialmente absorbida por la humedad atmosférica (moléculas de agua). La absorción atmosférica reduce o atenúa la intensidad de las señales de radio para grandes distancias. Los efectos de la atenuación aumentan de acuerdo a la frecuencia. Usualmente, las bandas de señales de UHF se degradan más por la humedad que bandas de menor frecuencia como la VHF. La capa de la atmósfera denominada ionósfera, puede ser útil en las transmisiones a distancias largas de señales de radio con frecuencias más bajas (VHF, etc.). La UHF puede ser de más provecho por el ducto troposférico donde la atmósfera se calienta y enfría durante el día. La principal ventaja de la transmisión UHF es la longitud de onda corta que es debido a la alta frecuencia. El tamaño del equipo de transmisión y recepción (particularmente antenas), está relacionado con el tamaño de la onda. En este caso microondas. Los equipos más pequeños, y menos aparatosos, se pueden usar con las bandas de alta frecuencia. La UHF es ampliamente usada en sistemas de transmisión y recepción para teléfonos inalámbricos. Las señales UHF viajan a través de trayectorias que son las líneas de vista. Las transmisiones generadas por radios de transmisión y recepción (transceptores) y teléfonos inalámbricos no viajan muy lejos como para interferir con otras transmisiones locales. Algunas comunicaciones públicas seguras y de negocios son tomadas en UHF. Las aplicaciones civiles como GMRS, PMR446, UHF CB, y los estándares WiFi 802.11b y 802.11g (los más habituales en Europa) son usos populares de frecuencias UHF. Para propagar señales UHF a una distancia más allá de la línea de vista se usa un repetidor. SHF (siglas del inglés: Super High Frequency, frecuencia super alta) es una banda del espectro electromagnético que ocupa el rango de frecuencias de 3 GHz a 30 GHz. También es conocida como la banda centimétrica con un rango de frecuencias de entre 10 a 1 centímetro. Estas frecuencias son utilizadas para dispositivos de microondas, teléfonos moviles (W-CDMA), WLAN, y los radares de última generación. El estándar Wireless USB utilizará aproximadamente 1/3 del total de esta porción del espectro radioelectrico. Algunos usos son las IEEE 802.11a Wireless LANs, Subidas y Bajadas de Satélites, y enlaces terrestres de alta velocidad. Característica: En esta banda se produce la propagación por trayectoria óptica directa. Sistemas que funcionan en SHF Televisión vía satélite en la bandas C y Ku, radioenlaces, radar. Frecuencía extremadamente alta o EHF (del inglés Extremely High Frequency) es la banda de frecuencias más alta en la gama de las radiofrecuencias. Comprende las frecuencias de 30 a 300 gigahercios. Esta banda tiene una longitud de onda de uno a diez milímetros, por lo que también se le da el nombre de banda u onda milimétrica. Aplicaciones: Es comúnmente utilizada en radioastronomía. También es de utilidad para sistemas de radar de alta resolución Continuando con la parte de frecuencias en los sistemas de microondas, podemos acotar que Los equipos de microondas que operan a frecuencias bajas, entre 1 y 8 GHz, puede transmitir a distancias de entre 30 y 50 Kilómetros, la única limitante de estos enlaces es la curvatura de la Tierra, aunque con el uso de repetidores se puede extender su cobertura a miles de kilómetros. La Tabla 1-2, muestra una lista de algunas de las bandas de microondas, para la operación dúplex (en dos sentidos) que se requiere en general en los sistemas de comunicación por

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microondas, cada banda de frecuencias se divide a la mitad, la mitad inferior se llama “banda baja” y la superior es la “banda alta”.

Tabla 1-2. Asignación de las bandas de microondas.[1] Para los Sistemas de Microondas es necesario utilizar configuraciones de enlaces punto-punto y punto-multipunto permitidas por los organismos reguladores de las telecomunicaciones. Las Capacidades de los Sistemas de Radio Microondas analógicos van desde 12 canales de voz hasta más de 22.000. Los primeros sistemas tenían circuitos de voz multiplexados por división de frecuencia y usaban modulación convencional FM, los modelos actuales tienen circuitos de voz modulados por codificación de pulsos y multiplexados por división de tiempo, usando técnicas de modulación digital (PSK, QAM). Nota: PSK, (Phase Shift Keyed), es un tipo de modulación digital que utiliza una modulante binaria de 0 y 1, y una portadora analógica que cambia de fase acorde con la modulante. QAM (Modulación por amplitud de cuadratura), es un tipo de modulación digital en donde la información digital está contenida, tanto en la amplitud como en la fase de la portadora transmitida.

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Microondas en el Espectromagnético

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ESTRUCTURA GENERAL DE UN SISTEMA DE MICROONDAS. Un enlace de microondas consiste en tres componentes fundamentales: el Transmisor, el Receptor y el Medio Geográfico. El factor limitante en la propagación de la señal en enlaces de microondas es la distancia que se debe cubrir entre el transmisor y el receptor, además esta distancia debe estar libre de obstáculos. Otro aspecto que se debe señalar es que en estos enlaces, la línea de vista entre el receptor y el transmisor debe tener una altura mínima sobre los obstáculos que presente el terreno, para compensar este efecto se utilizan torres para ajustar dichas alturas. La Figura 1-7, muestra la estructura general de un sistema de microondas.

Figura 1-7. Estructura general de un sistema de microondas.

Equipos Interiores Indoor (IDU). Los equipos tradicionales de microondas se encuentran ubicados en el interior de un bastidor metálico o “rack”, en la sala de equipos de transmisión. Una conexión vía cable coaxial o guía de onda transporta la señal de RF a la antena montada en la torre como muestra la Figura 1-8. Para el Sistema de Radio Troncalizado estos equipos de radio microondas interiores IDU, deben estar montados en cada sitio de repetición y en el control del sistema para enlazar los diferentes sitios de la red de microondas.

Figura 1-8. Equipos de interiores IDU.

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Equipos Exteriores Outdoor (ODU). Los Equipos Exteriores Outdoor, son pequeños transductores que amplifican la potencia de las señales de RF tanto en recepción como en transmisión, ubicados cerca de las antenas, es decir en la torre, tienen la función de amplificar la señal RF de un enlace de microondas que tiene una señal débil, la cual luego de amplificada se conecta con los equipos IDU. En la Figura 1-8, se observa la ubicación física de estos elementos componentes de un sistema de enlaces de microondas.

Factores que afectan un sistema de microondas

El clima y el terreno son los mayores factores a considerar antes de instalar un sistema de microondas. En resumen, en un radioenlace se dan pérdidas por: • Espacio libre • Difracción • Reflexión • Refracción • Absorción • Desvanecimientos • Desajustes de ángulos • Lluvias • Gases y vapores • Difracción por zonas de Fresnel (atenuación por obstáculo) • Desvanecimiento por múltiple trayectoria (formación de ductos)

SISTEMAS DE MICROONDA ANALÓGICOS. Los Sistemas de Microonda Analógicos usan por lo general modulación en frecuencia FM y multiplexación por división de Frecuencia (FDM), las señales FM son menos sensibles al ruido y se pueden propagar con menores potencias de transmisión. El ruido de intermodulación es un factor muy importante en el diseño de sistemas de enlaces de microonda FM, en estos sistemas este ruido está en función de la amplitud de la señal y de la magnitud de la desviación de frecuencia. Los Sistemas de Microondas FM que usan un multiplexor adecuado capaz de conducir en forma simultánea desde unos pocos circuitos de voz en banda angosta, hasta miles de circuitos de voz y datos de alta velocidad, audio comercial y televisión comercial. En un transmisor de microondas FM, la banda base es la señal compuesta que modula la portadora FM y que abarca los siguientes sistemas: · Canales de banda de voz multiplexados por división de frecuencia. · Canales de banda de voz multiplexados por división de tiempo. · Televisión de calidad comercial.

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El Sistema de Microondas Analógicos está estructurado de los siguientes componentes: Transmisor de Microondas Analógico, Receptor Microondas Analógico y el Medio Geográfico. Además existen repetidores de microondas, utilizados para ampliar los alcances de los enlaces de microondas analógicos, como se menciona a continuación. Ventajas de los enlaces de Microondas: • Más baratos • Instalación más rápida y sencilla. • Conservación generalmente más económica y de actuación rápida. • Puede superarse las irregularidades del terreno. • La regulación solo debe aplicarse al equipo, puesto que las características del medio de transmisión son esencialmente constantes en el ancho de banda de trabajo. • Puede aumentarse la separación entre repetidores, incrementando la altura de las torres. Desventajas de los enlaces de Microondas: • Se requiere se frecuencias asignadas por el Gobierno para la explotación de las frecuencias de operación del microondas. • Explotación restringida a tramos con visibilidad directa para los enlaces( necesita “Línea Vista”). • Necesidad de acceso adecuado a las estaciones repetidoras en las que hay que disponer. • Las condiciones atmosféricas pueden ocasionar desvanecimientos intensos y desviaciones del haz, lo que implica utilizar sistemas de diversidad y equipo auxiliar requerida, supone un importante problema en diseño. • Ancho de banda limitado en comparación de la fibra óptica.

REPETIDORES DE MICROONDA. Un radioenlace esta constituido por equipos terminales y repetidores intermedios. La función de los repetidores es salvar la falta de visibilidad impuesta por la curvatura terrestre y conseguir así enlaces superiores al horizonte óptico. La distancia entre repetidores se llama vano. NOTA: Vano: Enlace radioeléctrico entre dos estaciones. Característica: Situación de compromiso entre el número de vanos (mínimo) y la longitud de los mismos que tiene un límite debido al desvanecimiento de la señal. Los Repetidores de microondas pueden ser de dos tipos: · Pasivos.- estos repetidores son simples reflectores (espejos, o antenas back to back) que sólo cambian la dirección de propagación. Se utilizan, en ciertos casos, para salvar obstáculos aislados. En estos repetidores no hay ganancia, se limitan a cambiar la dirección del haz radioelectrónico. · Activos.- estos repetidores reciben la señal de radiofrecuencia (RF), la amplifican y la retransmiten.

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PLANES DE FRECUENCIA - ANCHO DE BANDA EN UN RADIOENLACE POR MICROONDAS En una estación Terminal se requieran dos frecuencias por radio-canal. • Frecuencia de emisión • Frecuencia de recepción En una estación repetidora que tiene como mínimo una antena por cada dirección, es absolutamente necesario que las frecuencias de emisión y recepción estén suficientemente separadas, debido a: 1. La gran diferencia entre los niveles de las señales emitida y recibida, que puede ser de 60 a 90 dB. 2. La necesidad de evitar los acoples entre ambos sentidos de transmisión. 3. La directividad insuficiente de las antenas sobre todas las ondas métricas. Por consiguiente en ondas métricas (30-300 Mhz) y decimétricas (300 Mhz - 3 Ghz), conviene utilizar cuatro frecuencias (plan de 4 frecuencias). En ondas centimétricas, la directividad es mayor y puede emplearse un plan de 2 frecuencias.

Plan de 4 Frecuencias

Plan de 2 Frecuencias

En conclusión y en forma grafica: PLAN A 4 FRECUENCIAS Por cada radiocanal se necesitan 4 frecuencias. Suele utilizarse en frecuencias bajas cuando la directividad es baja

f2

f1 Repet 1

Term1 f3

f1 Repet 2

f4

Term2 f3

PLAN A 2 FRECUENCIAS Por cada radiocanal se necesitan 2 frecuencias. Las frecuencias y de recepción son iguales en cada estación. Problemas: Interferencia cocanal: a) Por radiación hacia atrás de A y captación en B b) Por radiación directa de C y captación por el lóbulo posterior de B

f1 Term1 f2

A

f2 Repet 1

f1

B

f1 Repet 2

C Term2

f2

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TÉCNICAS DE DIVERSIDAD: Las Técnicas de Diversidad, sugieren que hay más de una ruta de transmisión o método de transmisión, entre un transmisor y un receptor. En los sistemas de microondas, el objetivo de usar diversidad es aumentar la confiabilidad del sistema. Cuando hay más de una trayectoria o ruta de transmisión disponible, el sistema puede seleccionar la trayectoria o ruta que produzca la máxima calidad en la señal recibida. Las técnicas de diversidad, tratan de corregir las atenuaciones provocadas por el medio de propagación. Entre los esquemas de diversidad que pueden ser usados en enlaces de microondas punto a punto se tiene: · Diversidad de Espacio. · Diversidad de Frecuencia. · Diversidad de Polarización. DIVERSIDAD DE ESPACIO. En la Diversidad de Espacio, la salida de un transmisor o receptor se alimentan a dos o más antenas separadas físicamente por una cantidad apreciable de longitudes de onda. Entre las principales características de este esquema se tiene: _ Se utiliza una sola frecuencia. _ Redundancia en el transmisor o en el receptor. _ Una separación vertical (∆h) entre las antenas en recepción. Un método típico usado en Diversidad de Espacio, utiliza una sola antena transmisora y dos antenas receptoras separadas verticalmente como muestra la Figura 1-10.

Figura 1-10. Sistema de Microondas con Diversidad de Espacio.

DIVERSIDAD DE FRECUENCIA. La Diversidad de Frecuencia es un método eficiente desde el punto de vista de propagación pero no es muy eficiente en la optimización de uso del espectro radioeléctrico, porque éste requiere dos bandas de frecuencia disponibles. La Diversidad de Frecuencia utiliza un sistema de protección de (N + 1) para la configuración de un enlace, uno de los canales puede ser usado para protección. Un canal de protección dedicado tal como un sistema 1 + 1, no es eficiente en frecuencia pero proporciona un alto nivel de protección. En los sistemas de protección (N + 1), debido a la diversidad de frecuencias aplicable a un canal en servicio decrece a medida que aumenta el número de canales. La Figura 1-11, muestra un sistema con redundancia 1+1, de Tx y Rx, usando dos bandas de frecuencia (f1 y f2). Nota: El nivel de protección (N+m), implica N equipos de microonda principales activos, y m equipo de microonda de reserva o protección, se denominan sistemas N+m.

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Figura 1-11. Sistema de Microondas con diversidad de frecuencia.


Configuración Hot-Standby. En una configuración de hot-standby sólo usa un par de frecuencias para los dos extremos de un enlace de microondas. Entonces no es posible transmitir simultáneamente desde los dos extremos del enlace. Se requiere un conmutador de transmisión para transmitir una señal en full-duplex en la configuración hot standby. Realmente ambos transmisores transmiten una señal, pero sólo uno está conmutado hacia la antena. La otra señal es transmitida a una carga ficticia como muestra la Figura 1-12.

Figura 1-12. Sistema de microondas con configuración Hot-standby.

DIVERSIDAD DE POLARIZACIÓN. En este tipo de diversidad se cambia la polarización (posición de la antena) de transmisión. Entre los principales tipos de polarización se tiene: vertical y horizontal. Típicamente las antenas son posicionadas a 0° y 90 o o a 45o y 45o.

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SISTEMAS DE PROTECCIÓN. Nota: En esta unidad de estudio analizaremos los sistemas de protección en cuanto a la diversidad de las frecuencias, debido a que los sistemas de protección de equipos como tal serán estudiados en la asignatura “seminario de las Telecomunicaciones”. SISTEMAS DE PROTECCIÓN. La protección consiste en introducir Redundancia ante:

Se clasifican en: • Protección Esquemas sin diversidad 1. Sin reserva: Sistema simple 2. Con reserva: Isofrecuencia con reserva activa: 2.1 Sistema 1+1 requiere 2 Tx y 2 Rx, así como un sistema de conmutación 2.2 Sólo un Tx está activo a la vez, los 2 Rx siempre activos • Protección Esquemas con diversidad 1. Sin reserva: Isofrecuencia con dos antenas (Diversidad Espacial) 1.1 Diversidad de espacio 1.2 Selección por conmutación o combinación 1.3 1 Tx y 2 Rx 2. Con reserva: heterofrecuencia con una antena (Diversidad Frecuencial) 2.1 Diversidad de frecuencia 2.2 2 Tx y 2 Rx Nota: los sistemas n+1 con una antena realizan una selección por conmutación: * El funcionamiento normal es el de isofrecuencia con una antena * Si hay fallo en equipo: se corresponde con esquema isofrecuencia con reserva activa * Si hay desvanecimiento en un canal: se puede hablar de diversidad de frecuencia (frecuencia del canal de reserva suficientemente separada) 3. Protección Diversidad Mixta: “Heterofrecuencia con dos antenas” 3.1 Diversidad Espacial y Frecuencial 3.2 2Tx y 2 Rx • Protección Conmutación 1. Prioridad en la asignación de canales de reserva 1.1 Por naturaleza de tráfico (TV, telefonía) 1.2 Tipo de fallo (avería sobre ruido) 2. El canal de reserva se libera una vez reestablecido el canal indisponible 3. Se lleva cabo cuando se superan determinados umbrales de calidad y siguiendo determinados protocolos que aseguren su correcta ejecución.

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CONFIABILIDAD DE UN ENLACE DE MICROONDAS. La Confiabilidad o Disponibilidad, puede definirse como la capacidad de un componente, equipo o sistema de no fallar durante un determinado período de tiempo; es decir permite determinar el porcentaje de tiempo que el radioenlace estará disponible. La ecuación (1-4), permite determinar la indisponibilidad del los radioenlaces, aplicable a rango de frecuencias de microondas, en la cual se consideran factores geográficos y climáticos.

donde: Undp = Tiempo de indisponibilidad (en un año) para trayectos sin diversidad. a = Factor Geográfico (Adimensional). b = Factor Climático (Adimensional). f = Frecuencia del enlace en (GHz). d = Distancia del enlace (millas). MD = Margen de desvanecimiento (dB). En la Tabla 1-3 se muestra los diferentes valores de los factores: geográficos (a) y climáticos (b).

Para el cálculo de la Confiabilidad, se utiliza los parámetros de la ecuación (1-4) y se determina con la siguiente expresión.

La Tabla 1-4, muestra los diferentes porcentajes de confiabilidad y sus respectivos tiempos de interrupción.  Causas de Indisponibilidad26 Las causas de las interrupciones largas (Indisponibilidades), pueden ser usualmente consideradas en tres categorías.

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1. Problemas en la Propagación. 2. Problemas en los equipos. 3. Otros.

- Problemas en la Propagación. Las interrupciones de tiempo relacionadas con la propagación de las ondas de microondas, mayores a 10 segundos se deben principalmente a tres causas: 1. Pérdida por Difracción. 2. Entubamiento (Ducting). 3. Lluvia.

- Problemas en los Equipos. Las interrupciones largas pueden ocurrir si fallan los equipos de comunicaciones. Los tipos de fallas se pueden dar en los siguientes equipos y componentes de comunicaciones como son: 1. Avería o degradación del equipo radioeléctrico, incluidos los moduladores y demoduladores. 2. Avería de equipos auxiliares tales como los equipos de conmutación. 3. Avería del equipo de suministro de energía del sistema radioeléctrico. 4. Avería de la antena o del alimentador. El número de veces que el equipo de radio falla es inversamente proporcional al tiempo medio antes de falla (MTBF, Mean Time Before Failure) del equipo. La duración de una interrupción es determinada por el tiempo que le toma al equipo en reponer el servicio, el tiempo medio de reposición (MTTR, Mean Time To Restore). La disponibilidad de un terminal está dada por la ecuación (1-5)

donde: MTBF= Tiempo medio antes de falla (horas). MTTR= Tiempo medio de restablecimiento (horas). Incluso para equipos con un excelente MTBF y un MTTR de unas pocas horas, la disponibilidad total es inaceptable para la mayoría de redes críticas a menos que se emplee la diversidad de ruta o un equipo de protección.

- Otros. Las ráfagas de ruido imprevisibles debidas a la interferencia que procede fundamentalmente de fuentes exteriores al sistema interferido, pueden provocar la indisponibilidad cuando la potencia de ruido excede un determinado umbral. Este tipo de interrupción incluye la interferencia, procedente de sistemas espaciales o sistemas de radar, asociada a una propagación anómala. Los desastres, tales como los terremotos, pueden provocar el derrumbamiento de torres o edificios y causar la indisponibilidad de los sistemas de comunicaciones.

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ESTACIONES DE MICROONDAS FM: ESTACIÓN TERMINAL Y REPETIDORES.

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DESVANECIMIENTO. • Definición: variación temporal de la amplitud, fase y polarización de la señal recibida con relación al valor nominal debido al trayecto de propagación: multitrayecto, conductos, reflexión, difracción y dispersión. – Profundidad de desvanecimiento: diferencia entre el valor nominal y el nivel recibido en condiciones de desvanecimiento. – Duración de desvanecimiento: tiempo que media entre la pérdida y recuperación del nivel. – Pueden desarrollarse contramedidas que mitiguen el efecto. • Clasificación de los desvanecimientos:

CARACTERÍSTICA Profundidad Duración Característica espectral Característica propagación Distribución probabilística Dependencia temporal

TIPO DE DESVANECIMIENTO Profundo (3 dB) Muy profundo (20 dB) Lento Rápido Plano Selectivo Variación de k Multitrayecto Gaussiano Rayleigh-Rice Continuado Puntual

DESVANECIMIENTO MULTITRAYECTO •

Se debe a la existencia de dos o más trayectos de propagación además del directo.

•

Puede producirse por reflexiones en el suelo o en capas de la atmósfera.

•

Es selectivo en frecuencia por lo que produce distorsión y atenuación.

•

Modelo estadístico del campo resultante:

•

–

Desvanecimiento por centelleo: gaussiana con m y σ, son lentos y poco profundos.

–

Desvanecimiento multitrayecto: típico de desvanecimientos profundos y rápidos. •

Rice: existe una componente dominante (hay visión directa)

•

Rayleigh: componentes con amplitudes similares (no hay visión directa)

Factor de actividad del multitrayecto η depende del período de observación y de las condiciones meteorológicas. En climas templados dura tres meses la actividad del multitrayecto.

P(F ) = η ⋅ PR (F ) + (1 − η ) ⋅ PG (F ) W  F = −10 log   Wo 

1η

η t

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DESVANECIMIENTOS PROFUNDOS •

La probabilidad de rebasar un desvanecimiento profundo viene dada a partir de una ley Rayleigh por:

P(F ) = P0 ⋅10 − F 10 – •

P0 es el factor de ocurrencia del desvanecimiento y depende de la longitud del enlace, frecuencia, rugosidad del terreno y del clima

Métodos de cálculo de la probabilidad de desvanecimiento difieren en el cálculo de P0 –

MOJOLI: El método de Mojoli consiste en calcular el valor de P0 para el mes más desfavorable y a partir de ahí determinar el factor de actividad. Se calcula mediante la siguiente formula:

donde: f: Frecuencia en GHz. d: Longinrd del enlace, en km. a: Parámetro descriptivo del clima, que varía entre 0,25 y 4. Para climas templados, a=1. En climas secos y montañosos a= 0,25. Parac limas húmedoso que presentanv a¡iacionesté rmicasi ntensas (desiertosa),: 4. b: Parámetro que incluye la influenciad el terreno. Para terrenos medianamente ondulados con una ondulación s comprendida entre5 y 100 m. se tiene:

La ondulación s se define como el valor de la desviación típica de las alturas del terreno para los puntos del perfil con exclusión de los terminales y puntos situados dentro de un intervalo de 1.000 m desde los mismos. –

–

Método 1 de la Rec. UIT-R PN530: se utiliza para una planificación inicial del vano •

Determinación del factor geoclimático del trayecto para el mes más desfavorable

•

Cálculo del ángulo de inclinación del trayecto

•

Valor de la probabilidad p(F) en porcentaje.

Método 2 de la Rec. UIT-R PN530: proporciona un diseño detallado para pequeños porcentajes de tiempo y requiere el conocimiento del perfil.

Métodos para el calculo del margen de desvanecimiento: El margen de desvanecimiento es un "factor de acolchonamiento" incluido en la ecuación de ganancia del sistema que considera las características no ideales y menos predecibles de la propagación de ondas de radio, como la propagación de múltiples trayectorias (pérdida de múltiples trayectorias) y sensibilidad a superficie rocosa. El margen de desvanecimiento también considera los objetivos de confiabilidad del sistema. Entonces, la selección del modelo de predicción de desvanecimiento es tan importante como la selección del sistema en sí. La investigación se realizó comparando

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dos métodos en específico: el método BARNETT-VIGANTS y el método de MAKINO MORITA. Según la siguiente tabla:

EL MÉTODO DE BARNETT VIGANTS: consiste en calcular el margen de desvanecimiento a partir de la rugosidad media del terreno S, Para obtener este valor se debe conocer las alturas hi del perfil del terreno sobre el nivel del mar a distancias de 1 km y las alturas de antenas ha, hb sobre el nivel del mar. El proceso de cálculo indica:

EL MÉTODO DE MAKINO MORITA: Consiste en calcular el margen de desvanecimiento tomando en cuenta las altura de antena h1 y h2 debido a que las capas generalmente son paralelas a la superficie y en caminos inclinados las capas se cruzan en forma transversal, es por ello que se debe calcular la inclinación del trayecto entre antenas:

1

2

El porcentaje de tiempo durante el cual se rebasa un desvanecimiento será: