1
I
NSTITUTO
P
OLITÉCNICO
N
ACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA
“D
imensionamiento de un Enlace de
Microondas en la Banda de 15 GHz
y
un problema de Ducto atmosférico”
MEMORIA DE EXPERIENCIA PROFESIONAL
QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE :
INGENIERO EN COMUNICACIONES Y ELECTRÓNICA P R E S E N T A
JOSÉ LUIS LÓPEZ SALMORÁN
A S E S O R
M. en C. ERIC GÓMEZ GÓMEZ
2
A MIS PADRES:
POR DARME LA VIDA, SUS ENSEÑANZAS Y HACERME HOMBRE DE BIEN
CLOTILDE SALMORÁN GONZÁLEZ LUIS LÓPEZ MARTÍNEZ
A MIS SUEGROS:
POR ACOGERME COMO UNOS PADRES Y POR SUS ENSEÑANZAS DE VIDA
MARÍA ASUNCIÓN MÉNDEZ GUZMÁN JOSÉ BALTAZAR ENRÍQUEZ
A MI ESPOSA:
POR SER UNA GRAN COMPAÑERA QUE ME HA APOYADO A LOGRAR METAS
GUADALUPE BALTAZAR MÉNDEZ
A MIS HERMANOS:
POR SU SUPERACION Y SER EXCELENTES PERSONAS
DR. ROBERTO LÓPEZ SALMORÁN CARLOS LÓPEZ SALMORÁN LIC. JESÚS LÓPEZ SALMORÁN
A MIS HIJOS, A TODOS MIS NIETOS Y SOBRINOS:
COMO MUESTRA DE SUPERACIÓN Y POR SER GRANDES PERSONAS
HAYDEE, YESI, ELI, LUIS ANTONIO, MARTÍN, ANABEL, DANY, DIEGO
Y SOBRE TODO
GRACIAS A DIOS
:POR BRINDARME TODO LO ANTERIOR
4
ÍNDICE
Página
DOCUMENTO “ESIME” CON MARCA DE AGUA 3
RESUMEN 6
INTRODUCCIÓN 7
CAPÍTULO I
1.1 Antecedentes para el cálculo de microondas 12
1.1.1 Definición de onda 12
1.1.2 Características de una onda 12
1.1.3 Tipo de ondas 13
1.1.4 Definición de Ondas Electromagnética 14
1.1.5 Espectro Electromagnético 15
1.1.6 Clasificación de las ondas de radiocomunicación 16 1.1.7 Unidades de potencia más usadas en telecomunicaciones 17
1.2 Toma de datos con GPS 18
1.3 Línea de Vista 20
1.4 Jerarquía PDH 22
CAPÍTULO II
2.1 Descripción de un sistema de microondas 24
2.1.1 Antena 24
2.1.2 Línea de Transmisión 29
2.1.3 Radio 31
2.1.4 Radiocable 32
2.1.5 IDU o MODEM 33
2.1.6 Fuente de Voltaje o Rectificador 36
2.1.7 Medio de transmisión 37
2.1.8 Tierra Física
38 CAPÍTULO III
3.1 Cálculo del nivel de recepción de un sistema de microondas 39 CAPÍTULO IV
4.1 Instrumentación de un enlace de microondas 43
4.1.1 Asignación del proyecto 43
4.1.2 Estudio de escritorio o gabinete 46
4.1.3 Levantamiento de datos de campo, lado cliente 49 4.1.4 Proceso y cálculos de la información de campo 51
4.1.5 Resultados, Hoja de cálculo “PL4” 59
CAPÍTULO V
5.1 Reporte de ingeniería, factibilidad de línea de vista, enlace ACEROMEX – XHALA 60
5.2 Objetivo 62
5.3 Información General 63
5.4 Memoria Fotográfica del Cliente 66
5.5 Ubicación del Cliente 73
5.6 Datos del POP 76
5
5.8 Perfil topográfico 78
5.9 Datos del terreno 79
5.10 Hoja de cálculo 80
5.11 Conclusiones Generales 81
5.12 Isométrico y dibujos 82
CAPÍTULO VI
6.1 Protocolo entrega a Bestel y MIR 84
6.2 CNI 85
6.3 Instalación del enlace de microondas 87 6.4 Protocolo de Instalación y caratula de protocolo 89
6.5 Inventario 90
6.6 Datos de instalación 93
6.7 Inventario de equipo y pruebas 99
6.8 Participantes 101
6.9 Fotografías lado “A” 102
6.10 Cuantificación de materiales y equipo lado “A” 105
6.11 Pantallas de configuración y alarmas lado “A” 106
6.12 Cuantificación de materiales y equipo lado “B” 107 6.13 Pantallas de configuración y alarmas lado “B” 108
6.15 Fotografías lado “B” 109
CAPÍTULO VII
7.1 Cálculo de un enlace de microondas con Diversidad de Espacio 112 7.1.1 Consideraciones de la Diversidad de Espacio 112 7.1.2 Un caso real con problema de propagación 112 7.1.3 Hoja de cálculo de un enlace de microondas con Diversidad de Espacio 115 CAPÍTULO VIII
8.1 Cálculo de altura de antenas de un enlace de microondas con problema de propagación por ductos.
116
8.1.1 Desvanecimiento 116
8.1.2 Características de los Desvanecimientos 117 8.1.3 Ducto y Ducto Atmosférico 117 8.1.4 Análisis de un Enlace de microondas afectado por un ducto atmosférico 119
CONCLUSIONES 121
BIBLIOGRAFÍA 122
WEBLIOGRAFÍA 123
ACRÓNIMOS 124
APÉNDICE A, NORMA “ITU”
APÉNDICE B, CÁLCULOS BÁSICOS DE UN ENLACE DE MICROONDAS CON PATHLOSS
125 131
6
Resumen
En este documento se describen actividades profesionales del Pasante José Luis López Salmorán quién durante 25 años ha desarrollado y aplicado los conocimientos de Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica en el entorno laboral.
Uno de los objetivos de esta tesis memoria, es documentar y hacer saber a más personas que laboran en el medio de las Telecomunicaciones la solución que por experiencia propia se han dado a enlaces con problemas de propagación en regiones donde las microondas son difíciles de propagar más cuando pasan por zonas planas (desiertos, lagos, lagunas, sembradíos de riego, enlaces de microondas paralelos a edificios con fachadas de cristales, cúpulas de iglesias o casas, en zonas costeras, en mar, o tierra – mar – tierra).
El proyecto de memoria de experiencia profesional de este informe, consiste en la descripción de actividades de ingeniería para el cálculo de un enlace de microondas y la solución de enlaces de microondas que ya instalados se desvanecía la señal en el transcurso del día hasta por varios minutos o que teniendo línea de vista franca el nivel recibido era apenas la tercera parte del nivel calculado, todo por dificultades de propagación que no se consideran en el estudio de línea de vista.
El informe está compuesto principalmente de la experiencia del pasante, quien desea exponer paso a paso los conceptos y el diseño con cálculos de enlaces de microondas.
Quien estudie este informe tendrá la comprensión y las herramientas para calcular cualquier enlace de microondas con equipos de diferentes manufacturas, llámese ERICSSON, ALCATEL –
LUCENT, CERAGON, NEC, MNI, etc.
7
Introducción
Mi experiencia profesional en la industria de las telecomunicaciones inició en febrero de 1989, instalando radios analógicos NEC con arquitectura de red Punto – Multipunto (PMP), para telefonía rural de Telmex (RAM).
A poblaciones rurales de 500 o más habitantes se les realizó un estudio de línea de vista con levantamiento de datos, “site survey”, y también medición radioeléctrica, en la subanda de
frecuencia de 450 MHz; posteriormente se instaló el equipo de comunicaciones en un poste de madera o en una torre de 25 m de altura. Dicho equipo consistía en una antena Yagui, un radio analógico, un sistema fotovoltaico de energía solar con baterías de 12 VCD y una caseta telefónica instalada en una tienda de cada población.
El sistema analógico que se instaló era de 2 hilos (2W) con aparatos telefónicos de disco, de un
sistema llamado “RAM” (Radio Acceso Múltiple), punto multipunto con una Radiobase en una central o repetidor Telmex donde se encontraba un equipo concentrador (ECO), con 16 radios que se conmutaban aleatoriamente hacia el radio libre de llamada para atender hasta 32 abonados o equipos de radio instalados en las poblaciones rurales, el conjunto del ECO y los abonados conformaban una célula analógica.
De este sistema RAM Analógico instalé con una cuadrilla a mi cargo 17 células en todo el país y realicé las pruebas de protocolo para la entrega a Telmex, dejando así el servicio telefónico en la población.
La figura 1 muestra el esquema de una célula RAM Punto Multipunto.
TELMEX CENTRAL
POBLACION O ABONADO
POBLACION O ABONADO
POBLACION O ABONADO POBLACION O ABONADO
POBLACION O ABONADO
POBLACION O ABONADO
FIGURA 1. ARQUITECTURA DE RED PUNTO – MULTIPUNTO DE UNA CELULA ANALOGICA RAM
En enero de 1993 concluimos el proyecto de instalación del sistema RAM Analógico.
El 15 de marzo de 1993 inicié labores con la empresa Canadiense SR Telecom para realizar estudios de Línea de Vista (también llamado “LOS” ó “Path Survey”), e instalación de equipo
8
Las anteriores topologías eran posibles ya que la RB de la central telefónica podía ser PMP pero también, si se requería un abonado podía trabajar como repetidor PMP hacia otros abonados terminales.
La figura 2 muestra el esquema de una red típica PMP para un sistema digital SR500.
FIGURA 2. SISTEMA SR500, RED TIPICA PUNTO MULTIPUNTO
El sistema de radio abonado SR500 distribuye líneas telefónicas y circuitos de datos desde una estación base, generalmente desde donde está instalada la central telefónica, a varios sitios distantes ubicados en la región circundante, figura 2.
El SR500 utiliza la técnica de acceso múltiple por distribución en el tiempo (AMDT) y un radioenlace digital de microondas PMP en las bandas de frecuencia de 1.4 GHz a 2.7 GHz.
El sistema provee 60 circuitos troncales para cursar tráfico de los abonados entre la RB y los sitios distantes. Estos 60 circuitos de 64 Kbs están disponibles para todos los abonados sobre la base de asignación bajo demanda. Por otra parte, cada circuito puede ser distribuido permanentemente a una línea individual.
El sistema SR500 puede direccionar hasta 4095 líneas de abonados sobre un total de 511 estaciones distantes y la capacidad típica está entre 800 y 1000 abonados. El sistema SR500 por ser digital puede cruzar tráfico de voz, datos o ambos.
Como se indica en la figura 3, un sistema SR500 está constituido por una estación central SR500, sirviendo de estación base, y una cantidad variada de estaciones distantes SR500, con lo cual se responde a las necesidades particulares de cada uno de los sitios.
9
El sistema SR500 es un medio económico para proveer servicios de telefonía y de transmisión de datos de calidad urbana a los abonados ubicados en zonas rurales y suburbanas. En dichas áreas; los enlaces radioeléctricos tienen una gran ventaja sobre la red externa de cables convencionales cuando proveen servicios a zonas escasamente pobladas de difícil acceso o a regiones donde el medio ambiente es muy severo o el terreno es muy accidentado.
El sistema SR500 es completamente transparente, es decir que durante el funcionamiento normal, la central telefónica no puede detectar ninguna diferencia entre los abonados conectados directamente por cable y aquellos que están conectados vía el sistema SR500.
ANTENA OMNIDIRECCIONAL
SALIENTE
2.- ESTACION PERIFERICA EN
GABINETE 1.- ESTACION CENTRAL
ANAQUELES DE LINEAS
ANTENA DIRECCIONAL
ENTRANTE
ANTENA PANEL ENTRANTE
ANTENAS PANEL ENTRANTE
ANTENA PANEL ENTRANTE
ANTENA OMNIDIRECCIONAL
SALIENTE
ANTENAS PANEL ENTRANTE
ANTENA OMNIDIRECCIONAL
SALIENTE
MICRO ESTACION PERIFERICA
3.- ESTACION PERIFERICA EN BASTIDOR 4.- REPETIDOR EN GABINETE 5.- REPETIDOR EN BASTIDOR
11
El proyecto de instalación de las células con equipo SR500 terminó en diciembre de 1993 y por lo tanto terminé mi relación laboral con SR Telecom (proyecto terminado).
El 16 de febrero de 1994 inicié labores con la empresa americana MNI (Microwave Networks Incorporate).
MNI era proveedor de equipo de microondas Punto a Punto (PP), para Telcel, mi trabajo consistió en realizar ingenierías de Línea de vista, “Site Survey” y “Path Survey”, así como la instalación del
equipo en diferentes frecuencias y con diferente diámetro de antenas.
Los radios digitales de MNI operaban en la banda de frecuencia de 7, 13, 15, 18, 23, 38 GHz. Con capacidades de 1E1 hasta 16E1 e interfase modelo 4348.
En MNI, laboré hasta diciembre de 1995, porque se concluyó el proyecto con Telcel y en 1995 se dio el problema del cambio de gobierno que afecto a nuestro país en el entorno macroeconómico, pasando a labora en MNI de Houston Texas, hasta febrero de 1997.
De marzo de 1997 hasta junio del 2002 laboré en ERICSSON como ingeniero de Transmisión en el departamento de Minilink, realizando ingenierías para enlaces de microondas Punto a Punto con
equipo Minilink E con capacidades de 1E1 hasta 16E1.
En ERICSSON desarrollé la ingeniería para implementar la red de microondas de la PGJDF, la cual está funcionando hasta el día de hoy. Este trabajo es un logro personal y muy satisfactorio. Otro logro importante en ERICSSON fue en el año 2000, realice la ingeniería y supervisión de la instalación para el segundo enlace más largo de América y uno de los más largos del mundo con una distancia de 117 Km pero con condiciones atmosféricas adversas en cada extremo, del repetidor Cofre de Perote (zona extremadamente fría) al puerto de Veracruz (zona muy cálida), dicho enlace está funcionando hasta la fecha.
Posteriormente en ERICSSON se implementó un departamento para solucionar enlaces con problemas de propagación de Telcel de las regiones 1, 2, 4 y 8. Precisamente este es el objetivo de mi tesis memoria, ojalá que pueda ser de utilidad, lo expuesto en los capítulos siguientes ya que considero que son de alta importancia para compañeros egresados de ESIME de la academia de ICE del INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL.
Para concluir con esta introducción, desde julio del 2002 hasta el día de hoy me encuentro laborando en la empresa LOBATEL INGENIERIA Y CONSTRUCCION, empresa líder en la industria de las Telecomunicaciones vía microondas, realizando ingenierías para enlaces de microondas, supervisión de instalación, supervisión de obra civil y adecuaciones.
12
Capítulo I
1.1 Antecedentes para el cálculo de microondas.
En este capítulo se muestran los conceptos, formulas y unidades más empleados en la industria de las Telecomunicaciones; así como la clasificación de las ondas de radiocomunicación; la toma de datos con “GPS” y el multiplexaje por división en el tiempo. Se muestran los antecedentes teóricos más importantes, para la mejor comprensión y desarrollo de los cálculos de los capítulos siguientes. Recordaremos que son las ondas electromagnéticas, con la finalidad de ubicarnos en el campo de lo que vamos a desarrollar.
Las Ondas Electromagnéticas u Ondas de Hertzianas fueron descubiertas por el físico alemán Heinrich Rudolf Hertz ( 1857 – 1894), confirmó experimentalmente las teorías del físico inglés James Clerk Maxwel (1831 – 1879), sobre la identidad de características entre las ondas luminosas y electromagnéticas, y se consagró a la tarea de emitir estas últimas («Experimento de Hertz», 1887), Para ello construyó un oscilador (antena emisora) y un resonador (antena receptora), con los cuales transmitió ondas electromagnéticas, poniendo en marcha la telegrafía sin hilos. Desde entonces se conocen como “ondas hertzianas” a las ondas electromagnéticas producidas por la oscilación de la electricidad en un conductor, que se emplean en la radio; también deriva de su
nombre el “hertzio”, unidad de frecuencia que equivale a un ciclo por segundo y se representa por la abreviatura “Hz” (y sus múltiplos: kilohertzio, megahertzio y gigahertzio…). Aunque el físico Británico James Clerk Maxwell a partir de un análisis cuidadoso de sus 4 ecuaciones del campo electromagnético llegó a predecir la existencia de las ondas electromagnéticas.
1.1.1 Onda: Es la propagación de una perturbación de alguna propiedad de un medio, por ejemplo, densidad, presión, campo eléctrico o campo magnético, a través de dicho medio, implicando un transporte de energía sin transporte de materia. El medio perturbado puede ser de naturaleza diversa como aire, agua, un trozo de metal e incluso, en el vacío.
1.1.2 Características de una onda: La figura 5 muestra las partes de una onda
MEDIO DE EQUILIBRIO CRESTA
VALLE
-+
e A
13
Desde un punto de vista matemático, la onda más sencilla o fundamental es la “onda sinusoidal”
descrita por la función:
ec. (1)
De la figura 5 tenemos: es la amplitud de una onda (la elongación “e” máxima o altura de la cresta de la onda). Las unidades de amplitud dependen del tipo de onda — las ondas en una cuerda tienen una amplitud expresada como una distancia (metros), las ondas sonoras como presión (pascales) y ondas electromagnéticas como la amplitud del campo eléctrico. La amplitud puede ser constante, o puede variar con el tiempo y/o posición.
La longitud de onda (simbolizada por λ), es la distancia entre dos crestas o valles seguidos. Se mide en unidades de longitud, tales como el metro (m), sus múltiplo o submúltiplos según convenga. Así, en óptica, la longitud de onda de la luz se mide en nanómetros.
Un número de onda angular puede ser asociado con la longitud de onda por la relación:
ec. (2)
La frecuencia angular representa la frecuencia en radianes por segundo. Está relacionada con la frecuencia por:
ec. (3)
El periodo es el tiempo requerido para que el movimiento de oscilación de la onda describa un ciclo completo y su unidad es el segundo. La frecuencia es el número de ciclos completos transcurridos en la unidad de tiempo (por ejemplo, un segundo). Es medida en Hertz. Matemáticamente se define sin ambigüedad como:
ec. (4)
Es decir, la frecuencia y el período de una onda son inversamente proporcionales.
1.1.3 Tipo de ondas:
Las ondas están caracterizadas por crestas y valles, y usualmente se clasifican como longitudinal o
14 1.1.4 Definición de ondas electromagnéticas:
Una onda electromagnética es la forma de propagación de la radiación electromagnética a través del espacio. Y sus aspectos teóricos están relacionados con la solución en forma de onda que admiten las ecuaciones de Maxwell. Las ondas electromagnéticas no necesitan de un medio material para propagarse; es decir, pueden desplazarse por el vacío. Las ecuaciones de Maxwell predicen la existencia de distribuciones espaciales de campo que se propagan, lo que se conoce como ondas electromagnéticas.
Las ondas electromagnéticas juegan un papel fundamental en el mundo físico y ocupan un lugar central en la ingeniería y, en particular, en las ingenierías electrónicas y telecomunicaciones; la luz y el calor del sol nos llegan mediante ondas electromagnéticas; la potencia asociada a las ondas electromagnéticas se utilizan en ingeniería como vehículo para transmitir información a distancia; radio, televisión, comunicación por satélite, telefonía móvil, son algunos ejemplos de la utilización de las ondas electromagnéticas.
Las ondas electromagnéticas están formadas por un campo magnético “H” y un campo eléctrico “E”, cuyas oscilaciones son perpendiculares entre sí y también al eje direccional, figura 6.
La figura 6 intenta resumir en un contexto general las características de propagación de una onda plana uniforme, ilustrando las relaciones que tienen entre el campo eléctrico “E”, el campo magnético “H” y el vector de propagación.
FIGURA 6. EL CAMPO ELÉCTRICO “E” ES PERPENDICULAR AL CAMPO MAGNÉTICO “H” Y AL EJE DE DIRECCIÓN
15 FIGURA 7. MUESTRA LA RELACIÓN DEL TIPO DE RADIACIÓN CON LA
LONGITUD DE ONDA Y FRECUENCIA DEL ESPECTRO RADIOELÉCTRICO
De la figura 7 extraemos el esquema de la figura 8, donde calcularemos la relación entre
frecuencia “ƒ” y longitud de onda “λ”.
1.1.5 Espectro Electromagnético
FIGURA 8. MUESTRA LA RELACIÓN DE LA LONGITUD DE ONDA CON LA FRECUENCIA DEL ESPECTRO RADIOELÉCTRICO
Con la ecuación 5 , longitud “λ”, de la figura 8 comprobamos la relación ente “λ”y “ƒ”
λ = C / ƒ ec. (5)
Donde: “C” es la velocidad de la luz igual a 3 X10 m/s
“ƒ” es la frecuencia en Hertz
Ejemplo 1
16
Ejemplo 1: sí ƒ = 3000 Hz, le corresponde λ = 3 X 10 / 3000 = 100 K m = 100,000m Las frecuencias más utilizadas en el cálculo de microondas son: 2 GHz, 7 GHz, 23 GHz, 38 GHz y les corresponde la siguiente longitud de onda:
ƒ = 2 GHz λ=3E8 / 2E9 = 0.15 m = 15.0 cm ƒ = 7 GHz λ=3E8 / 7E9 = 0.0428 m = 4.28 cm ƒ = 23 GHz λ=3E8 / 23E9 = 0.013 m = 1.30 cm ƒ = 38 GHz λ=3E8 / 38E9 = 0.00789 m = .789 cm
Nota: La longitud de onda es muy importante para el cálculo de enlaces de microondas y para el cálculo de diversidad de espacio “SD” entre dos antenas de un mismo sistema y de un mismo sitio, ver cálculo de enlaces de microondas con diversidad de espacio capítulo VII.
De los cálculos anteriores se observa una relación inversamente proporcional entre ƒ y λ.
Una microonda de 2 GHz tiene un alcance mayor que una microonda 7 GHz y mucho más que una de 23 GHz. La razón es porque la “ λ” de 2 GHz puede transportar mayor cantidad de energía que la “λ” de 7 y 23 GHz.
Si equipamos dos enlaces con la misma potencia, el mismo diámetro de antena pero uno con frecuencia de 2 GHz y el otro con 23 GHz, con una frecuencia de 2 GHz podemos alcanzar enlaces de 100 Km o más, mientras una frecuencia de 23 GHz alcanza 6 Km máximo.
1.1.6 Clasificación de las ondas de radiocomunicación: Ver tabla de la figura 9
17 1.1.7 Unidades de potencia más usadas en telecomunicaciones:
Watt: W = V A W = V / Ω W = A Ω ec. (6)
dB:Es el resultado logarítmico de una relación de potencias llamada ganancia (decibel).
Ejemplo: En un sistema suministramos una potencia de 1 W y a la salida tenemos como resultado 2 W de potencia:
Para calcular la ganancia del sistema usaremos la siguiente ecuación:
Ganancia en dB = 10 log Wo ec. (7)
Sustituimos y calculamos los datos del sistema en la ecuación 7 :
Ganancia en dB = 10 log 2 W = 3.01 dB
dBm:Es el resultado logarítmico de una relación de potencias llamada ganancia, donde la potencia de entrada está referida a 1 mW (.001 W).
Ejemplo: ¿Cual es la ganancia en dBm de 1 W?
Ganancia en dBm = 10 log 1 W = 30 dBm
dBi:Es un decibel referido a una antena isotrópica, es la unidad usada para expresar la ganancia o pérdida de las antenas. La referencia de una antena isotrópica es con cero ganancia / cero pérdida y radia uniformemente en forma omnidireccional.
SISTEMA
1 W 2 W
Wi
1 W
1 mW
18 1.2 Toma de datos con GPS:
Sistema Global de Posicionamiento GPS (siglas en inglés de Global Positioning System ), es un método de posicionamiento y navegación basado en las señales transmitidas por la constelación de satélites NAVSTAR, y que son recibidas por receptores portátiles en tierra.
Las señales múltiples que se reciben simultáneamente provienen de las sucesivas posiciones de los satélites, se utilizan para resolver las ambigüedades y permitir con esto, la determinación de la posición tridimensional del punto en el globo terrestre por conocer. El GPS está planeado para proporcionar una exactitud absoluta de 4 a 100 m y estar disponible a usuarios en general, como la marina mercante, fuerzas militares, y publico en general.
Además de proporcionar localizaciones tridimensionales (latitud, longitud, altitud), el GPS proporciona al usuario información de su velocidad y del Tiempo Universal Coordinado (UTC). Debido a su alta precisión para la determinación de las tres dimensiones de la posición, el GPS también se utiliza bajo cualquier condición del tiempo (clima), donde sea, sobre o cerca de la tierra (en la tierra, mar, aire y cerca del espacio).
Para nuestro caso el GPS lo usaremos para determinar la posición con coordenadas geodésicas de latitud y longitud de los sitios a enlazar vía microondas.
Para tener coordenadas más precisas (submétricas), con precisión de hasta 10 cm se utiliza el
GPS diferencial llamado “DGPS” (Diferential Positioning System). La figura 10, muestra la imagen de un GPS.
.
19
La figura 11, muestra diferentes modelos de GPS
FIGURA 11. MUESTRA VARIOS MODELOS DE “GPS”, MARCA ETREX
La figura 12 muestra un DGPS completo marca Trimble y la toma de datos que hace una persona.
20 1.3 Línea de Vista (Line Of Sight “LOS”)
Línea de vista se refiere al camino (path), que sigue la trayectoria radioeléctrica entre dos antenas
que tienen comunicación, libre de obstáculos, reflexiones, refracciones y difracciones; donde por lo menos se está propagando libremente el 60% de la zona de Fresnel.
La zona de Fresnel es una envolvente a la línea directa con forma de un balón de futbol americano, donde se encuentra la energía radiada entre dos antenas. La mayor cantidad de energía radiada se encuentra en el 60% de la primera zona de Fresnel, ver figura 13.
FIGURA 13. MUESTRA LA LÍNEA DE VISTA ENTRE DOS ANTENAS DE DOS ESTACIONES, LA CUAL ESTA LIBRE DE OBSTACULOS, PASANDO EL 100% DE LA PRIMERA ZONA DE FRESNEL “F1”.
De una antena a otra, el radio de la zona de Fresnel no es uniforme, varía, y el máximo radio se tiene a la mitad de la trayectoria radioeléctrica de las dos antenas y se calcula con la siguiente ecuación:
Donde:
r
n : radio de la “n” zona de Fresnel en metros (n=1,2,3…)d
1 : distancia desde el trasmisor al objetivo en metrosd
2 : distancia desde el objetivo al trasmisor en metrosλ
: longitud de onda de la señal trasmitida en metrosn
λ
d
1d
2d
1 +d
221
Ejemplo: Calcular el radio de la zona de Fresnel a la mitad de la trayectoria para un enlace de microondas de 3 Km de distancia y frecuencia de 23 GHz. Ver figura 14.
FIGURA 14. MUESTRA LOS DATOS PARA CALCULAR EL RADIO DE LA PRIMER ZONA DE FRESNEL AL CENTRO DE LA TRAYECTORIA RADIOELÉCTRICA.
Solución, Sustituyendo en la ec. 8 y calculando tenemos:
Por lo tanto el radio de la primera zona de fresnel al centro de la trayectoria radioeléctrica para un enlace de 3 Km en la frecuencia de 23 GHz, es de 3.122 m.
Si consideramos que la mayor cantidad de energía radiada esta en el 60% de la zona de Fresnel, tenemos: (3.122 m) x 0.6= 1.87 m
22
Ejemplo: Calcular el radio de la zona de Fresnel a los 500 m de la trayectoria del ejemplo anterior, como se ilustra en la figura 15.
FIGURA 15. MUESTRA LOS DATOS PARA CALCULAR EL RADIO DE LA PRIMER ZONA DE FRESNEL A LOS 500 m DE LA TRAYECTORIA RADIOELÉCTRICA.
Sustituyendo en la ec. 8 y calculando tenemos:
Si consideramos que la mayor cantidad de energía radiada esta en el 60% de la zona de Fresnel, tenemos: (2.32 m) x 0.6= 1.39 m
Conclusión: Es suficiente tener un libramiento de 1.39 m a los 500 m de la trayectoria para tener un enlace de calidad y asegurar la línea de vista.
1.4 Jerarquía PDH
La Jerarquía Digital Plesiócrona (JDP), conocida como PDH (Plesiochronous Digital
Hierarchy), es una tecnología usada en Telecomunicaciones para telefonía que permite enviar varios canales telefónicos sobre un mismo medio (ya sea cable coaxial, radio o microondas), usando técnicas de multiplexaje por división en el tiempo.
23
En México se usa más la denominación europea en “E1”.
La figura 16 muestra la tabla de Multiplexaje por División de Tiempo, en el sistema Americano y Europeo.
24
Capítulo II
En el capítulo II, se describen las partes principales de un sistema de microondas.
Mediante esquemas y fotografías de diferentes marcas de equipos se muestran las partes del sistema de microondas, clasificando cada una de las partes y mostrando las características del fabricante y unidades de cálculo.
Una parte importante del sistema de microondas es el medio de transmisión, donde la microonda se atenúa o sufre una pérdida en el espacio libre, en este capítulo se muestra la formula y sus parámetros para calcular precisamente dicha Pérdida en el Espacio Libre (PEL).
Otra parte importante de un sistema de microondas es la tierra física, en este capítulo se recomienda el valor máximo que debe tener un sistema de tierra física.
2.1 Descripción de un sistema de microondas
Un sistema de microondas está formado principalmente por antenas, línea de transmisión, radios (Tx y Rx), radiocable (RG8 o coaxial similar), modem, fuente de -48 VCD. La figura 17 muestra el esquema de un sistema de microondas típico, punto a punto.
MODEM A RADIO A
Tx - Rx
RADIO B Tx - Rx
SITIO A SITIO B
MODEM B
FUENTE DE -48 VCD FUENTE DE -48 VCD
1.- ANTENA LADO "A" ANTENA LADO "B"
2.- LINEA DE TRANSMISION LADO "A"
3.-RADIO Tx - Rx LADO A
4.- RADIOCABLE RG8 o RG6 DE 50 ohms
5.- IDU o MODEM LADO "A"
8.- TIERRA FISICA
6.- FUENTE DE VOLTAJE O RECTIFICADOR DE -48 VCD
LADO "A"
LINEA DE TRANSMISION LADO "B"
RADIO Tx - Rx LADO B
RADIOCABLE RG8 o RG& DE 50 ohms
IDU o MODEM LADO "B"
FUENTE DE VOLTAJE O RECTIFICADOR DE -48 VCD
LADO "B" 7.- MEDIO DE TRANSMISION
FIGURA 17. MUESTRA LAS PARTES PRINCIPALES DE UN SISTEMA DE MICROONDAS
A continuación describimos las partes de la figura 17.
25
tendrá un valor positivo y se sumara en forma aritmética al calcular el nivel de recepción, su unidad
es el “dBi”.
La antenaStandardestá formada por un plato parabólico o reflector con un alimentador o feed o feeder, un conector terminal y herraje de sujeción o mount, ver figura 18.
FIGURA 18. MUESTRA UNA ANTENA DE MICROONDAS STANDARD
La antena High performance “HP” está formada por un plato parabólico o reflector, un alimentador o feed, un conector terminal y un radomo con cubierta, ver figura 19.
26
Las antenas más comunes para enlaces de microondas son las “HP”, figura 19, por la protección que brinda el radomo con cubierta contra elementos sólidos ajenos a la misma antena y contra frecuencias que pudieran penetrar lateralmente.
Las antenas de microondas radian en forma diferente, para lo cual cada una de ellas tiene su propio patrón de radiación y por consiguiente diferente ganancia de antena.
La figura 20 muestra dos antenas sectoriales de microondas con su respectivo patrón de radiación y datos del fabricante KATHREIN.
27
La figura 21 muestra una antena de microondas, omnidireccional con polarización vertical, su respectivo patrón de radiación y datos del fabricante TIL-TEK.
28
La figura 22 muestra una antena de microondas, tipo sectorial con polarización horizontal, su respectivo patrón de radiación y datos del fabricante TIL-TEK.
29
2.1.2 LÍNEA DE TRANSMISIÓN: La línea de transmisión conecta la antena al radio con conectores, la línea de transmisión puede ser una guía de onda, un cable coaxial o es posible acoplar directamente la antena al radio para evitar pérdidas en este punto. La línea de transmisión da un valor negativo al calcular el nivel de recepción ya que la señal se atenúa en ella.
La figura 23 muestra los datos de los fabricantes “ANDREW y RFS” de diferentes líneas de transmisión.
*
ANDREWFIGURA 23. MUESTRA LOS DATOS DE LOS FABRICANTES DE GUÍA DE ONDA
La figura 24 muestra la fotografía de diferentes líneas de transmisión tipo coaxial, tres de ellas tienen su conector respectivo.
30 FIGURA 24. MUESTRA DIFERENTES LÍNEAS DE TRANSMISIÓN TIPO COAXIAL
FIGURA 25. MUESTRA UNA GUÍA DE ONDA TIPO TWISTFLEX USADO COMUNMENTE PARA 23 GHz
La cavidad de la guía de onda es rectangular, por la parte angosta se transmite el campo eléctrico
31
E
_
E
_
POLARIZACION VERTICAL POLARIZACION HORIZONTAL
FIGURA 26. MUESTRA LOS DOS TIPOS DE POLARIZACIÓN DE UNA GUÍA DE ONDA
RADIO RADIO
RADIO
ANTENA ANTENA
ANTENA
FIGURA 27. MUESTRA EL ACOPLAMIENTO DIRECTO ENTRE EL RADIO Y ANTENA, SIN LÍNEA DE TRANSMISIÓN
2.1.3 RADIO: En la actualidad los radios son externos, se instalan a intemperie a unos centímetros de la antena y por este motivo le llaman comúnmente ODU (OUT DOOR UNIT), como los de la
figura 27, en algunos casos le llaman “RAU” (Radio Unit).
En un sistema de microondas en uno de los sitios se instala un radio con la transmisión alta (Tx
HIGH) y el otro en baja (Tx LOW), con la misma separación entre la frecuencia de transmisión y
recepción para ambos radios, ver figura 28 y 29.
A la separación entre la frecuencia de transmisión “Tx” y la frecuencia de recepción “Rx” se le llama SHIFTER ó SHIFT FREQUENCY. Ambos radios deben de pertenecer a la misma SUB BANDA,
ver figura 28 y 29.
FIGURA 28. MUESTRA LAS ETIQUETAS DE RADIOS “NEC” PASOLINK DE UN ENLACE DE MICROONDAS CON LOS DATOS DEL FABRICANTE, OBSERVE EL SHIFT FREQ DE 1232 MHz, SUB BANDA “E”, UN RADIO EN Tx HIGH
32 FIGURA 29. MUESTRA LA ETIQUETAS DE RADIOS “NEC” PASOLINK DE UN ENLACE DE MICROONDAS CON LOS
DATOS DEL FABRICANTE, OBSERVE EL SHIFTFREQDE 1200 MHz, SUB BANDA “G”, UN RADIO EN Tx HIGH Y EL OTRO EN TX LOW, 23 GHz. EL ENLACE DE MICROONDAS ESTA FUNCIONANDO PARA LA COMPAÑÍA “BESTEL”
2.1.4 RADIOCABLE: El radiocable es un cable coaxial de 6, 10, 16 mm de diámetro, con impedancia característica de 50 ohms.
El radiocable mas usado es el de 10 mm, también llamado cable coaxial “RG8” y sirve para conectar la “IDU (IN DOOR UNIT), con el radio (ODU), a una distancia máxima de 200 m. En caso
de exceder los 200 m, se utiliza el cable coaxial de 16 mm que soporta conectar a 400 m de separación la IDU y ODU. En la práctica se ha utilizado hasta 430 m sin presentar problemas de señal ni problemas eléctricos.
El radiocable de 6 mm es llamado cable coaxial “RG6” y la distancia máxima a interconectar es de 200 m, es mucho más ligero que el cable coaxial “RG8”, aproximadamente pesa el 50% menos. Por el mismo radiocable se suben 60 VCD para alimentar a la “ODU” y también se sube y baja
señalización en banda base (BB).
El radiocable se conecta a la IDU y ODU, generalmente con conectores tipo “N” o en la IDU con
conectores “TNC” y en la ODU con conectores “N”.
La figura 30 muestra el radiocable RG8, en uno de sus extremos con un conector “N” y en el otro extremo “TNC”.
CONECTOR "N" CONECTOR
"TNC"
CONECTOR "TNC" CONECTOR
"N"
33
2.1.5 IDU O MODEM: El “MODEM” recibe este nombre de las acciones de MOdular y DEModular la señal de banda base del radio ODU, como el MODEM se encuentra en el interior de una sala de radio o shelter o gabinete, recibe también el nombre de IDU (IN DOOR UNIT).
El MODEM alimenta con 60 VCD a la unidad de radio, sube y baja señales del radio a través del radiocable.
La información demodulada la entrega en conectores de 75 ohms “BNC” ó en par trenzado “UTP” a
120 ohms. La información entregada por la IDU, en conectores BNC recibe el nombre de TRIBUTARIA, con capacidad de 1E1 (2048 Mbps).
En la actualidad una IDU puede entregar tributarias de hasta 80E1s en conectores BNC, en cable trenzado UTP y en Fibra Óptica hasta 1STM1 (155.520 Mbps).
La IDU se instala en un rack de 19” y ocupa una unidad de rack (44 mm). La IDU por lo general se
alimenta con -48 VCD, esto quiere decir que el chasis o carcasa se aterriza al polo positivo. Consumen de 1 a 2 amp de corriente. Se puede configurar en un sistema 1+0 (solo un radio de trabajo), ó 1+1 (un radio de trabajo más uno de respaldo).
La figura 31 muestra una IDU ALCATEL - LUCENT y otra NEC.
IDU ALCATEL 1+0 IDU NEC 1+1 IDU NEC 1+1
FIGURA 31. MUESTRA DOS TIPOS DE IDUs, ALCATEL-LUCENT EN CONFIGURACION 1+0 Y NEC 1+1
Las figuras 32 y 33 muestran los esquemas de la unidad principal “IDU” ALCATEL – LUCENT y la descripción de sus puntos de acceso de la parte frontal y trasera.
Lo más sobresaliente para la instalación de la IDU ALCATEL LUCENT es lo siguiente: 1.- Ocupa una unidad de rack (grueso de la IDU, 44 mm).
2.- Alimentación eléctrica de -48 VCD. 3.- Tierra con chasis positivo.
4.- Conector tipo “N”.
36
2.1.6 FUENTE DE VOLTAJE O RECTIFICADOR: La fuente de voltaje o rectificador suministra los -48 VCD y la corriente necesaria para que opere satisfactoriamente la IDU y ODU, en el mercado lo más común es encontrar fuentes o rectificadores de 15 amp. Generalmente a la salida de la fuente se conecta un distribuidor de voltaje llamado panel de fusibles, con 10 salidas y cada salida con un fusible independiente.
[image:36.612.139.473.422.672.2]La figura 34 muestra la fotografía una fuente de voltaje.
FIGURA 34 MUESTRA UNA FUENTE DE ALIMENTACION DE 48 VCD, 15 amp. MARCA TELLABS MODELO 818007
La figura 35 muestra el rectificador de -48 VCD instalado en un rack de 19” junto con una IDU
marca Ericsson, la salida de información en un panel de tributarias y un banco de baterías para
respaldo de energía eléctrica, a todo este conjunto de equipamiento se le llama equipo “indoor”.
BANCO DE BATERIAS
RECTIFICADOR DE -48 VCD, 15 amp. PANEL DE TRIBUTARIAS
IDU ERICSSON
37
Para alimentar con energía eléctrica la IDU (-48 VCD), por lo general no se hace conectando la fuente de alimentación o rectificador directamente a la IDU, primero se instala un panel de fusibles y se conecta al rectificador o fuente de energía y este distribuye la energía de la fuente o rectificador a 10 posiciones de un lado “A” y 10 de un lado “B”, figura 36.
Cada una de las 10 posiciones “A” o “B” provee una posición de fusible para protección de los
equipos “IDU” y fuente o rectificador.
[image:37.612.127.483.214.443.2]En el lado “A” se conectan los equipos de trabajo y en el lado “B” los equipos de respaldo.
FIGURA 36 MUESTRA UN PANEL DE FUSIBLES DE 10 POSICIONES CON RESPALDO DE ENERGÍA, MARCA “ADC”
2.1.7 MEDIO DE TRANSMISIÓN: El medio de trasmisión de la señal radioeléctrica o energía radiada por la antena es el aire y dicha energía sufre una atenuación o pérdida en el espacio libre. La señal radioeléctrica conforme avanza en el aire se va atenuando, la señal radioeléctrica de una frecuencia de 23 GHz se atenúa mas rápido que una en 7GHz, ya que la longitud de onda “λ” de la frecuencia de 7 GHz es mayor que la de 23 GHz, por tal razón la señal radioeléctrica de 7 GHz tiene un alcance mayor.
La pérdida en el espacio libre o atenuación de la señal radioeléctrica se calcula con la siguiente ecuación:
38
2.1.8 TIERRA FÍSICA: Todos los sistemas de microondas deben conectarse a un sistema de tierra física, el cual debe de tener un valor menor a 5 ohms.
La mayoría de los cuartos de comunicaciones o también llamados “site” de comunicaciones
cuentan con una barra general de tierra física, donde se encuentran conectados los equipos de ese
“site”
La figura 37 muestra las fotografías de una barra general de tierra física en una sala de radio y un rack con barra de tierra física.
39
Capítulo III
En el capítulo III, se muestran los parámetros de cálculo para el diseño de un enlace de microondas, realizaremos el cálculo del nivel de recepción “Rx” de un enlace de microondas de 23 GHz en forma manual y utilizando un programa especializado llamado “Pathloss”, ver figrura 39 y
apéndice “B”.
En este capítulo se requiere conocer los antecedentes para el cálculo de microondas del capítulo I y conocer la descripción de un sistema de microondas del capítulo II, ya que se van aplicar.
Observaremos que el resultado del nivel de recepción obtenido en forma manual y con el programa
“Pathloss” es el mismo.
Este capítulo es muy importante, porque, no requerimos de una computadora ni del programa especializado para obtener el resultado del nivel de recepción de un sistema o enlace de microondas, se puede realizar manualmente.
3.1 Cálculo del nivel de recepción de un sistema de microondas
Primeramente realizaremos el cálculo en forma manual, utilizando las herramientas del Capítulo I y posteriormente con el programa Pathloss ver. 4 (PL4).
1.- Parámetros de cálculo:
Primeramente el enlace de microondas debe tener línea de vista, la trayectoria radioeléctrica debe estar libre de obstáculos o por lo menos debe estar libre el 60% de la zona de Fresnel.
a.- Distancia del enlace de las dos estaciones de microondas: 4.7 Km, por lo tanto usaremos la frecuencia de 23 GHz.
b.- Diámetro de antenas 0.6 m para ambos sitios, ganancia de la antena según el fabricante ANDREW, 40.1 dBi.
c.- Guía de onda de 1 m de longitud, la atenuación por guía de onda de la figura 23, Capítulo II, es de 2.62 dB/m
d.- Potencia de transmisión de 1 Watt
e.- ¿Cuál es el nivel de recepción del sistema de microondas, utilizando los parámeros anteriores?
La figura 38 representa el enlace en cuestión con todos los parámetros y consideraciones para el cálculo del nivel de “Rx” del enlace de microondas.
40 FIGURA 38 MUESTRA LOS PARÁMETROS Y FORMULA PARA CALCULAR EL NIVEL DE Rx DE UN SISTEMA DE MICROONDAS
NIVEL Rx= POT. RADIO 1- ATEN. LÍN. Tx 1+GAN. ANTENA 1 – PEL + GAN. ANTENA 2 – ATEN. LIN Tx 2- ABSOR. ATMOSF. ec. 10
Sustituyendo valores en la ecuación 10:
NIVEL DE "Rx"= 30 dBm - 2.62 dB + 40.1 dBi - 133.14 dB + 40.1 dBi - 2.62 dB - 0.9 dB = -29.08 dBm Por lo tanto el nivel deRx del sistema anterior es de -29.08 dBm
[image:40.612.149.463.424.665.2]Ahora realizaremos el cálculo con el programa especializado para microondas PATHLOSS (PL4):
FIGURA 39. MUESTRA EL NIVEL DE “Rx” EN UNA LA HOJA DE CÁLCULO DE PATHLOSS
SITIO A
41
De la figura 39 observamos el nivel de señal recibida de -29.08 dBm debido a que Pathloss está considerando la pérdida por absorción atmosférica del Oxigeno y Vapor de agua de 0.90 dB.
Concluimos que el método manual por formulas es correcto, el resultado es igual
que el cálculo del programa Pathloss.
Para el cálculo de la Pérdida por absorción atmosférica se utilizan las formulas de la figura 40 donde hay que sumar la pérdida por absorción de Oxigeno más la de Vapor de Agua:
Formulas para calcular la absorción por Oxigeno “
ɣ
˳
” [image:41.612.106.496.210.555.2]Formulas para calcular la absorción por Vapor de agua “
ɣ
w”42
[image:42.612.146.468.160.463.2]Para calcular el nivel de “Rx” de un enlace de microondas basta seguir el diagrama de flujo de la figura 41.
FIGURA 41. MUESTRA EL DIAGRAMA DE FLUJO PARA CALCULAR EL NIVEL DE “Rx” DE UN ENLACE
43
Capítulo IV
Habiendo comprendido los capítulos I, II y III, los ponemos en práctica para iniciar un proyecto real, desde la asignación que hace el cliente, hasta la entrega de la infraestructura y del enlace de microondas al cliente final.
Teniendo la asignación por escrito, con los datos del cliente, procedemos a realizar un estudio preliminar de factibilidad de línea de vista para ubicar el nodo a enlazar. Posteriormente se realiza la visita al cliente para determinar las características del inmueble y la infraestructura a instalar para lograr la línea de vista.
Regresando de la visita de campo realizamos los cálculos de altura de antena, donde va implícito el análisis de reflexiones, difracción y multitrayectorias, también realizamos los cálculos del sistema de microondas con el que se va a equipar el enlace vía microondas, obteniendo la hoja de cálculo del sistema.
La continuación del capítulo IV se encuentra en el capítulo V, done se muestra el reporte de ingeniería, de la factibilidad de línea de vista, con los cálculos y consideraciones de todos los capítulos anteriores.
4.1 Instrumentación de un enlace de microondas.
En este capítulo se presenta un caso real de un enlace de microondas que se instrumentó desde la asignación de la línea de vista hasta la entrega del enlace instalado con pruebas de calidad y protocolos de servicio y operación en la red nacional de telecomunicaciones.
BESTEL S.A. de C.V. es el operador de servicio de comunicaciones de enlaces de microondas para clientes particulares o del sector gobierno, quien nos asignó el proyecto.
BESTEL nos asignó el estudio de línea de vista de ACEROMEX S.A. de C.V. (cliente), para que se integre a su red y le proporcione servicio de voz y datos por medio de un enlace vía microondas. A continuación expongo el desarrollo de este proyecto llamado “ACEROMEX”, desde la asignación hasta la entrega del enlace de microondas.
4.1.1Asignación del proyecto
44
FIGURA 42. MUESTRA EL CORREO DE INICIO Y ASIGNACIÓN DEL PROYECTO “ACEROMEX”
45
46 4.1.2Estudio de escritorio o gabinete
Ya asignado el proyecto, debemos realizar primero un estudio de escritorio o gabinete. Con la dirección de ACEROMEX debemos ubicar el lugar en el programa Google Earth, para obtener las coordenadas y conocer el área donde se encuentra el cliente.
[image:46.612.217.402.407.684.2]La figura 44 muestra la ubicación y coordenadas de ACEROMEX.
FIGURA 44. MUESTRA LAS COORDENADAS Y UBICACIÓN DE “ACEROMEX” EN GOOGLE EARTH
Con las coordenadas y con el programa Pathloss, ubicamos a “ACEROMEX” con los Nodos de
Bestel para ver los más cercanos, figura 45, procedemos a realizar los perfiles respectivos y observar el Nodo más factible de enlace de microondas.
19° 17' 18' 19' 20' 21' 22' 23' 24' 25' 26' 27' 28' 29' 30' 31' 32' 33' 34' 35' 36' 37' 38' 39' 40' 19° 41'
99° 16' 14' 13' 12' 11' 10' 9' 8' 7' 6'
LA LOMA TOR 24m, ED 17m 19 31 05.72 N
099 13 11.63 W SANTA APOLONIA
TOR 30m, ED 12 2244.0 m 19 28 42.10 N 099 11 25.86 W
EJERCITO TOR 19 ED 55.5m 2250.0 m 19 26 18.34 N 099 11 36.17 W
ISABEL LA CATOLICA TOR 40m, ED 51m 19 25 53.78 N 099 08 12.60 W
T ORRE ARCOS MAST 2m ED 157m 19 23 16.29 N 099 15 02.24 W
T INT ORET O T OR 24m, ED 21m 2253.8 m 19 23 04.10 N 099 10 58.11 W WT C
MAST 3m ED 191m 19 23 40.55 N 099 10 25.35 W
AV TOLUCA TOR 24 ED 10.5m 2367.9 m 19 20 28.12 N 099 12 35.24 W
COMSAT T ORR. 27m, ED 9 2240.0 m 19 17 48.78 N 099 09 20.49 W
PROT ELE T OR. 15m ED 12m 2240.0 m 19 19 04.48 N 099 08 13.12 W
T ELEVISA CHAPUL T OR 30m, ED 10m 19 25 33.17 N 099 09 01.45 W
XHALA
TOR 36 m ED. 0m 2249.0 m 19 40 57.92 N
099 11 09.16 W
MISTERIOS ATC TOR 21m ED 16 m 19 27 40.76 N 099 07 33.95 W ATC NONOALCO
TOR 27m ED 10m 19 27 07.10 N 099 08 46.31 W
EJE6 TOR 36 m ED 0 m 19 22 00.31 N 099 05 10.25 W AT C LOMAS LINDAS
19 34 33.78 N 099 14 56.87 W
REGIST RO CIVIL T OR 50 m ED 0 m 19 24 34.70 N 099 08 47.38 W
ANAHUAC T OR 24m ED 11m 19 26 48.87 N 099 10 31.50 W
MOCT EZUMA T OR 42 m ED 0 m 19 25 37.07 N 099 06 29.72 W
ZENT LAPT L SANT A FE T OR 47m ED 0 m 19 22 43.00 N 099 15 31.40 W NAUCALPAN TOR 24 m ED 0 m 19 28 13.50 N 099 13 18.04 W
AT C SAN JERON
ATC TULTITLAN TOR 48 m ED 0 m 19 37 41.79 N 099 09 51.19 W
ACEROMEX 19 36 16.00 N 099 10 56.20 W
47
En la figura 46, observamos que los Nodos de Bestel más cercanos a ACEROMEX son ATC Tultitlán, ATC Lomas Lindas y Xhala. Tomaremos estos sitios para realizar el estudio de escritorio, iniciamos con el más cercano que es ATC Tultitlán, después Lomas Lindas y por último Xhala.
19° 34'
35' 36' 37' 38' 39' 40'
19° 41'
99° 15' 14' 13' 12' 11' 10' 99° 9'
XHALA
TOR 36 m ED. 0m 2249.0 m 19 40 57.92 N 099 11 09.16 W
ATC LOMAS LINDAS 19 34 33.78 N 099 14 56.87 W
ATC TULTITLAN TOR 48 m ED 0 m 19 37 41.79 N 099 09 51.19 W
[image:47.612.224.393.133.331.2]ACEROMEX 19 36 16.00 N 099 10 56.20 W
FIGURA 46. MUESTRA EL CLIENTE “ACEROMEX” CON LOS NODOS MÁS CERCANOS DE BESTEL
48 FIGURA 47. MUESTRA LA ALTURA DE ANTENA, LA ZONA DE FRESNEL, EL FACTOR “K” Y FRECUENCIA, DE LOS
49
De los perfiles de la figura 47 concluimos que la línea de vista a ATC Lomas Lindas y a ATC Tultitlán pueden estar obstruidas y la línea de vista viable es a Xhala.
Los perfiles anteriores se deben de verificar en campo y podemos tomar el más viable hacia Xhala. Falta considerar lo que encontremos en el cliente, como es la altura del edificio, posiblemente encontremos un edificio considerablemente alto y/o tenga una torre alta, etc.
Solo hemos realizado un estudio preliminar, pero muy importante, con el estudio preliminar o de gabinete podemos saber hacia que Nodo de BESTEL vamos a dirigir nuestra atención, la ruta más corta para llegar al cliente, en que zona vamos a trabajar (urbana, desierto, montañosa, selva, jungla, aparte si hay carreteras, si hay agua para beber, etc).
4.1.3Levantamiento de datos de campo, lado cliente
[image:49.612.146.463.282.679.2]Ya estando con el cliente procedemos a realizar el levantamiento de datos del sitio con sus respectivas fotografías. La figura 48 muestra el reporte de levantamiento de campo para el sitio de ACEROMEX, el Nodo de Xhala ya ha sido visitado en otras factibilidades y no requerimos visitar dicho Nodo.
50
A nivel de azotea en ACEROMEX no fue posible ver el Nodo de Bestel Xhala. Nos retiramos del sitio del cliente para proceder con el recorrido de la trayectoria y medir las obstrucciones que afectarán la señal radioeléctrica. El recorrido se realizó en automóvil y a pie, recopilando los siguientes datos:
Datos del Terreno - BESTEL XHALA - ACEROMEX 2.pl4
ACEROMEX BESTEL XHALA
Sigla ACEMP00003- A ACEMP00003-B
Estado / Provincia CHILPAN EDO MEX XHALA EDO MEX Latitud 19 36 16.00 N 19 40 58.12 N Longitud 099 10 56.20 W 099 11 09.37 W Azimuth Verdadero (°) 357 28 05.50 177 28 01.07 Distancia Calculada (km) 8.684
Distancia del Perfil (km) 8.684
Datum WGS 1984
Zona UTM 14N 14N
Easting (km) 480.886 480.511
Northing (km) 2167.720 2176.392
Elevación (m) 2257.00 2249.00
Distancia (km) Elevación (m) Suelo Estructura (m)
0.210 2254.38 TP 15.0 m Edificio - Comienzo de Rango 1.720 2247.70 TP 0.0 m Edificio
1.730 2247.50 TP
2.190 2247.00 TP
2.200 2247.00 TP 0.0 m Torre de Agua 2.280 2247.00 TP 18.0 m Edificio
3.880 2245.44 TP
3.890 2245.64 TP Fin de Rango
3.930 2246.23 TP
3.940 2246.34 TP 12.0 m Árbol
3.950 2246.45 TP
4.100 2248.55 TP
4.110 2248.68 TP 12.0 m Árbol
4.400 2250.00 TP 21.0 m Árbol
4.600 2260.73 TP 12.0 m Árbol
4.610 2260.90 TP
4.750 2260.64 TP
4.760 2260.70 TP 12.0 m Árbol
4.770 2260.00 TP
4.960 2249.40 TP
4.970 2249.32 TP 22.0 m Edificio - Comienzo de Rango 6.430 2249.00 TP Fin de Rango
6.470 2249.00 TP
6.480 2249.00 TP 24.0 m Torre de Agua 6.960 2249.00 TP 15.0 m Edificio
8.440 2249.00 TP 15.0 m Edificio - Comienzo de Rango
8.450 2249.00 TP
8.650 2249.00 TP Fin de Rango
Elevación del Suelo - AMSL, Altura de Antena y Estructura - AGL Tipo de Terreno
51 4.1.4 Proceso y cálculo de la información de campo
[image:51.612.88.527.360.598.2]Regresando a la oficina realizamos el proceso y cálculos en Pathloss (PL4). Primero vaciamos los datos en el programa Pathloss, tal y como aparecen en la figura 49, en la hoja resumen.
FIGURA 49. MUESTRA DATOS EN LA HOJA RESUMEN DE PATHLOSS DEL ENLACE “ACEROMEX –XHALA”
Posteriormente generamos el perfil topográfico del terreno de la trayectoria radioeléctrica con la base de datos de “INEGI” en escala 1 : 50,000, introduciendo los obstáculos encontrados en la trayectoria. La figura 50 muestra el resultado en Pathloss al correr el perfil.
FIGURA 50. MUESTRA DATOS DEL PERFIL CON LOS OBSTACULOS DE LA TRAYECTORIA.
Generado el perfil topográfico calculamos la altura de antenas de ambos sitios hasta asegurar la línea e vista. La figura 51 muestra la altura de antenas con línea de vista.
52 FIGURA 51. MUESTRA EL CÁLCULO DE LA ALTURA DE ANTENAS CON LÍNEA DE VISTA
Realizamos el cálculo de DIFRACCIÓN, la figura 52 muestra el resultado de dicho cálculo, tenemos libramiento en el punto crítico (árbol), de 9.69 m y la zona de Fresnel en ese punto es de 6.57 m, por lo tanto el libramiento es del 147.49% de la zona de Fresnel.
[image:52.612.84.525.413.662.2]53
Cálculo del PUNTO DE REFLEXIÓN, este se encuentra a los 5.1 Km aproximadamente, rápidamente podemos observar que el terreno, los árboles y edificios evitan dicha reflexión.
[image:53.612.94.511.126.404.2]La figura 53 muestra el punto de reflexión y posteriormente el análisis del mismo.
FIGURA 53. MUESTRA EL CÁLCULO DEL PUNTO DE REFLEXIÓN EN EL PERFIL DEL TERRENO
La figura 54 muestra el resultado del análisis del punto de reflexión para el sitio de ACEROMEX, observe que a la altura propuesta de 26 m no hay pérdida de señal por reflexión y se puede tomar como buena.
[image:53.612.148.467.468.684.2]54
La figura 55 muestra el resultado del análisis del punto de reflexión para el Nodo de XHALA, observe que a la altura propuesta de 35 m no hay pérdida de señal por reflexión y se puede tomar como buena.
FIGURA 55. MUESTRA EL RESULTADO DEL ANÁLISIS DE REFLEXIÓN DEL SITIO XHALA
ANÁLISIS DE MULTITRAYECTORIAS. La figura 56 muestra cada una de las antenas radiando y la reflexión por multitrayectorias no afecta al enlace a implementar.
8.7
0 1 2 3 4 5 6 7 8
2240 2245 2250 2255 2260 2265 2270 2275 2280 2285 2290
8.7
0 1 2 3 4 5 6 7 8
[image:54.612.120.496.134.406.2]2240 2245 2250 2255 2260 2265 2270 2275 2280 2285 2290
55
De todos los análisis anteriores (difracción, reflexión y multitrayectorias), concluimos, que podemos tomar la altura de antena en ACEROMEX de 26 m SNP y en XHALA de 34 m SNP.
[image:55.612.92.524.130.507.2]El perfil de la figura 57 es el que reportaremos en la ingeniería a BESTEL.
FIGURA 57. MUESTRA EL PERFIL PARA IMPLEMENTAR EL PRESENTE ENLACE DE MICROONDAS.
Obteniendo el perfil definitivo procedemos a realizar el cálculo del NIVEL DE RECEPCIÓN y DISPONIBILIDAD ANUAL del enlace de microondas entre ACEROMEX y el Nodo de Xhala.
A continuación se describe paso a paso en el programa de Pathloss el cálculo del NIVEL DE RECEPCIÓN y DISPONIBILIDAD del presente enlace de microondas. El cálculo del NIVEL DE RECEPCIÓN está descrito en el capítulo III de este documento, ahora realizaremos el cálculo de un enlace real.
Pathloss en la sección de Tabla de cálculo nos presenta todo el sistema de microondas y basta seleccionar la figura para colocar los datos técnicos de cada parte del enlace, en la parte inferior va dando parcialmente los resultados hasta completar estos.
56
[image:56.612.86.541.384.605.2]La figura 58 muestra la tabla de microondas de Pathloss para realizar los cálculos del enlace.
FIGURA 58. MUESTRA LA TABLA DE MICROONDAS DE PATHLOSS PARA EL PRESENTE ENLACE.
Seleccionamos la antena y descargamos los parámetros de esta, mostrados en la figura 59; destacamos el diámetro de antena de 0.60 m, la altura de antena en ACEROMEX de 26 m SNP, altura de antena en el Nodo de Xhala de 35 m SNP y la ganancia de las antenas de 37.30 dBi.
FIGURA 59. MUESTRA LOS PARÁMETROS DE LAS ANTENAS
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Damos los valores de la línea de Transmisión, en este caso la antena y el radio están acoplados directamente sin utilizar línea de transmisión y escribimos en los parámetros 0 (cero), como lo muestra la figura 60.
FIGURA 60. MUESTRA LOS PARÁMETROS DE LA LÍNEA DE TRANSMISIÓN
[image:57.612.87.568.407.608.2]Damos los valores de las pérdidas del sistema, en este caso solo las pérdidas misceláneas por fabricación de cualquier elemento pasivo del sistema (cables, conectores, etc.), como lo muestra la figura 61.
58
FIGURA 62. MUESTRA LOS PARÁMETROS DE LA UNIDAD DE RADIO (ODU)
Los parámetros del radio se muestran en la figura 62, destacando, la marca “NEC”, Potencia de
“Tx” igual a 22.50 dBm, Criterio de Umbral de recepción “BER 10-6”, nivel de umbral de “-87 dBm”.
Seleccionamos el terreno, tenemos los parámetros de la trayectoria radioeléctrica, mostrados en la figura 63. Destacando la rugosidad del terreno y factores climáticos.
FIGURA 63. MUESTRA LOS PARÁMETROS DE LA TRAYECTORIA RADIOELÉCTRICA.
59
FIGURA 64. MUESTRA LOS PARÁMETROS DE LLUVIA DEL ENLACE
4.1.5 Resultados, Hoja de cálculo “PL4”
Con los datos anteriores obtenemos la hoja de cálculo de la figura 65, destacando el nivel de recepción “-39.21 dBm”(señal recibida), y la confiabilidad anual con lluvia del 99.99884%.
ACEROMEX BESTEL XHALA
Elevación (m) 2257.00 2249.00 Latitud 19 36 16.00 N 19 40 58.12 N Longitud 099 10 56.20 W 099 11 09.37 W
Azimuth Verdadero (°) 357.47 177.47
Ángulo Vertical (°) -0.02 -0.04
Modelo de Antena SB2-142B SB2-142B Altura de Antena (m) 26.00 35.00 Ganancia de Antena (dBi) 37.30 37.30
Tipo de Línea de TX ACOPLADO DIRECTO ACOPLADO DIRECTO
Longitud de Línea de TX (m) 0.00 0.00
Pérdida Unitaria en Línea de TX (dB /100 m) 0.00 0.00
Pérdida en Línea de TX (dB) 0.00 0.00
Pérdidas Misceláneas (dB) 0.50 0.50
Frecuencia (MHz) 15000.00
Polarización Horizontal Longitud de la Trayectoria (km) 8.68
Pérdidas de Espacio Libre (dB) 134.76
Pérdidas de Absorción Atmosférica (dB) 0.24 Margen de Campo (dB) 0.30
Pérdidas por Difracción (dB) 0.00
Pérdidas Netas del Enlace (dB) 61.71 61.71 Modelo de Radio PASOLINK 15G 8MB (V3) PASOLINK 15G 8MB (V3)
Potencia de Transmisión (w) 0.18 0.18
Potencia de Transmisión (dBm) 22.50 22.50 PIRE (dBm) 59.30 59.30 Designador de Emisor PASOLINK NEO PASOLINK NEO
Criterio de Umbral de Recepción BER 10-6 BER 10-6 Nivel de Umbral (dBm) -87.00 -87.00
Nivel de Señal RX Máximo (dBm) -21.00 -21.00
Señal Recibida (dBm) -39.21 -39.21
Margen de Desv. - Térmico (dB) 47.79 47.79
Factor Climático 1.00 Rugosidad del Terreno (m) 6.10 Factor C 3.29 Fade occurrence factor (Po) 1.94E-02
Temperatura Anual Promedio (°C) 25.00
Fuera de Servicio del Peor Mes por Multitrayecto (%) 99.99997 99.99997
(sec) 0.86 0.86
Fuera de Servicio Anual por Multitrayecto (%) 99.99999 99.99999
(sec) 3.86 3.86
(% - sec) 99.99998 - 7.72
Región de Precipitación ITU Region M 0.01% Intensidad de Lluvia (mm/hr) 63.00 Margen de Desv. - Plano por Lluvia (dB) 47.79 Intensidad de Lluvia (mm/hr) 117.07
Atenuación por Lluvia (dB) 47.79 Fuera de Servicio Anual por Lluvia (%-sec) 99.99886 - 358.69
Total Anual (%-seg) 99.99884 - 366.41
mar, mar 19 2013
BESTEL XHALA - ACEROMEX 15 GHz.pl4 Reliability Method - Vigants - Barnett
Precipitación - ITU-R P530-7
60
Capítulo V
El capítulo V, es el complemento del capítulo IV donde después de un análisis de difracción, reflexiones y multitrayectorias obtuvimos el perfil del enlace con la correcta altura de antenas, y disponibilidad mayor al 99.998% anual que emplearemos en este capítulo.
La información recopilada en campo se entrega en un formato de BESTEL el cual da lugar al reporte de ingeniería, dicho formato se encuentra en Excel, la razón, es para ligar los datos que son comunes en todo el documento, como es nombre de los sitios, coordenadas, dirección, azimuth, etc., de esta manera ahorramos tiempo y evitamos errores.
Aparte del perfil y hoja de cálculo, el reporte se apoya con dibujos, fotografías, y todos los comentarios respectivos que den lugar a la comprensión total del proyecto y este se implemente con los estándares de calidad y normas nacionales e internacionales.
5.1 Reporte de ingeniería, Factibilidad de Línea de Vista del
enlace ACEROMEX
–
XHALA.
El reporte de factibilidad de Línea de Vista debe tener toda la información para instalar la infraestructura, hacer las adecuaciones del sitio, seleccionar e instalar el equipo de microondas y alinear las antenas hasta alcanzar el nivel de recepción de la hoja de cálculo.
Alcanzando el nivel de recepción, garantizamos la confiabilidad del sistema y a su vez la calidad del enlace de microondas.
El reporte de ingeniería de Línea de Vista, se entrega a Bestel por conducto del ingeniero que nos asignó el proyecto, en este caso al ing. Virgilio Jaime Hernández Treviño para que se de seguimiento interno con ventas de Bestel y entreguen una propuesta técnica y económica del proyecto al cliente ACEROMEX.
Ingeniería Ingeniería de clientes V 2.0
Proceso Subdirección ó Gerencia Versión
5.1
Cliente:
ODA:
Dirección:
Entre calles:
Enlace a NODO: ATC XHALA
0
Datos de la empresa proveedora del Survey
Compañía: Teléfonos: Realizó: Celular: Supervisor:
Fecha de realización:
E-mail:
Contacto Bestel
Nombre del Solicitante: Teléfono:
Pag. 61
ACEROMEX S.A. de C.V.
ACEMP00003
AV. JOSÉ LÓPEZ PORTILLO No. 12 BIS
PALMAS Y PRIVADA T. I. GROUP
SAN FRANCISCO CHILPAN TULTITLÁN ESTADO DE MÉXICO
54940
Vigencia
Factibilidad de Línea de Vista
Reporte de Factibilidad de Línea de Vista
Referencia
MO-0115 01/05/2012
Emisión
Ing. VIRGILIO JAIME HERNÁNDEZ TREVIÑO (81) 40002134
LOBATEL INGENIERÍA Y CONSTRUCCIÓN S.A. DE C.V.
2602 7306 2602 7717 ING. SERGIO PÉREZ BALTAZAR
044 55 48 16 44 93 ING. JOSÉ LUIS LÓPEZ SALMORÁN
15-jun-10
lobatel@yahoo.com.mx
Ingeniería Ingeniería de clientes V 2.0
Proceso Subdirección ó Gerencia Versión
Presentar la información, que permita el diseño y equipamiento para la implementación del enlace vía microondas entre
ACEROMEX - ATC XHALA
Nombres del personal que realizó el estudio
Nombre del supervisor
Descripción de equipo
Pag. 62
Nombre
Binocular ó Monocular
OLIMPUS X-43 (5x ZOOM OPTICO) FIBERGLASS
SUPER ZENITH 16 x 50
Flexómetro (8m) TRUPER
Cámara digital Cinta métrica (100m)
Equipo
ING. JOSÉ LUIS LÓPEZ SALMORÁNNombre 044 55 27 02 44 46Teléfono
GPS ETREX GARMINMarca
Vigencia
MO-0115 01/05/2012
Factibilidad de Línea de Vista
Objetivo de la Factibilidad
5.2 Objetivo
Emisión
Teléfono
044 55 48 16 44 93 ING. SERGIO PÉREZ BALTAZAR
