3 EL PROBLEMA
En este capítulo se realiza el planteamiento del problema y la justificación del trabajo de investigación; igualmente, se presenta los objetivos y la delimitación que forma parte del desarrollo la obtención de los resultados.
1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Por la necesidad del ser humano de comunicarse, en 1830 Morse y Cooke empezaron los primeros pasos de la revolución tecnológica de las comunicaciones. Con su primer sistema de comunicaciones electrónico llamado telégrafo eléctrico el cual utilizaba la inducción electromagnética para enviar mensajes alfanuméricos.
Debido al desarrollo tecnológico en el ámbito de las telecomunicaciones, los medios utilizados para transportar la información deben ir adaptándose según las necesidades de estas. Surgiendo medios como la fibra óptica, el cable coaxial y tecnología wireless, estas en particular utilizan el aire como medio para trasmitir datos sin cables.
La comunicación es la transferencia de información de un lugar a otro, mientras que la información es un patrón físico al cual se le ha asignado significado comúnmente acordado. El patrón debe ser único, separado
además que distinto; capaz de ser enviado por un transmisor, ser detectado e igualmente entendido por un receptor. Así, la información es transmitida a través de señales eléctricas u ópticas utilizando un canal de comunicación o medio de transmisión.
Si bien es cierto, que las tecnologías usadas en los nuevos sistemas de comunicación son más confiables, estas no escapan de la influencia de factores que pueden alterar su propagación, generando atenuaciones o debilitamiento de las señales a medida que son transmitidas. Los medios de transmisión no guiados son debilitados constantemente por fenómenos ambientales, como la temperatura, el clima, la nieve y en especial la lluvia.
Según Gross (1992), la tropósfera ecuatorial esta comprendida entre los 0 y 16 kilómetros de la atmosfera terrestre, donde no se disponen de los coeficientes de radioatenuación de la región estudiada, por lo que actualmente dichos coeficientes son calculados a partir de otras ciudades que describen latitudes que no están relacionadas entre si, representando un problema debido a que la zona ecuatorial difiere generalmente del escenario al ser mas densa que otras zonas del resto del planeta.
En otro orden de ideas, la ciudad de Bogotá D. C. es la mayor y más poblada ciudad del país, además de ser el centro cultural, industrial, económico, al igual que turístico más importante de Colombia, además de ser uno de los principales de América Latina. Según la UNESCO la ciudad de Bogotá es considerada como la capital mundial del libro, por la importante oferta cultural la cual se encuentra representada en la gran cantidad de
museos, teatros, bibliotecas, etc. Esta ciudad se encuentra ubicada en el centro de Colombia, zona conocida como la Sabana de Bogotá que, a su vez, hace parte del Altiplano Cundiboyacense, semi-meseta. Ubicada en la Cordillera Oriental, ramal de la Cordillera de los Andes.
En el mismo contexto, según Rueda (1946), la ciudad se encuentra a unos 2550 metros de altura, posee un clima de sabana tropical, (principalmente afectado por la altitud) que oscila entre los 7 a los 18°C, con una temperatura media anual de 14°C. Las temporadas más lluviosas del año están en los meses de abril a mayo, al igual que de octubre a diciembre, en contraste, las temporadas más secas del año se presentan en la temporada de enero- febrero, de igual manera que de julio a agosto, en las cuales durante la noche y la madrugada se presentan fuertes heladas que afectan la agricultura. El mes de agosto suele ser muy soleado durante el día y acompañado de vientos.
Cabe resaltar que en Colombia la lluvia es el único hidrometeoro capaz de afectar negativamente la transmisión de las señales originando el debilitamiento de las señales radio-electricas, lo cual trae como consecuencia que los enlaces presenten bajo rendimiento. La atenuación por lluvia es el factor que mas afecta a las señales que se trans miten por encima de 10Ghz.
Ahora bien, el impacto de la lluvia resulta en una atenuación de la señal y de polarización de la onda electromagnética. Debido a las consecuencias que produce la atenuación pluviométrica, es necesario conocer su impacto en los radioenlaces, conocer su incidencia y realizar el mapa de
radioatenuación troposférica para todo el país. Colombia carece de un estudio especializado que permita elaborar un mapa de atenuación en tiempo real para el territorio nacional.
Así mismo , para el año 2013 se pone en órbita el primer satélite colombiano (SATCOL) que trabajará en las banda de comunicaciones comerciales C, KU y Ka para trasmisiones en el rango de 4 a 30 gigahertz (GHz)., como es bien conocido ,en frecuencias superiores de 10 GHz la lluvia se convierte en un factor concluyente en cuanto a la radioatenuación se refiere., esto se debe, a que la energía electromagnética resulta absorbida al ser convertida en calor por las gotas de agua o se terminan disipando a través de las gotas de agua ,mediante el fenómeno de dispersión, donde estas terminan actuando como una antena con baja directividad , reirradiando energía en direcciones arbitrarias provocando una pérdidas de energía en la dirección hacia el receptor.
Debido a las fallas que este fenómeno atmosférico puede causar en las telecomunicaciones ,a las características climatológicas de la capital Colombiana y a la gran cantidad de radioenlaces existentes en la ciudad utilizados por organismos tanto públicos como privados presentes en la zona ,se hace necesario un estudio para el pronóstico de las precipitaciones en forma de lluvia, las cuales serán utilizadas para obtener la predicción ,mediante el software matlab (Matrix Laboratory), de la radioatenuación producida por la misma en la ciudad capital de la republica de colombiana.
2. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA
¿Cuál será el nivel de radioatenuación troposférica causada por la lluvia en la Ciudad de Bogotá entre los años 2011 hasta el 2014?
3. OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN
3.1. OBJETIVO GENERAL
Pronosticar el nivel de radioatenuación troposférica por lluvia en dB/Km para la Ciudad de Bogotá entre los años 2011 hasta el 2014.
3.2 . OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Recolección de datos de lluvia.
Aplicación y análisis del método de pronostico ARIMA.
Estimación de la intensidad de lluvia.
Calcular la radioatenuación troposférica con la intensidad de lluvia obtenida con el método ARIMA.
4. JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN
La presente investigación trae consigo una serie de aportes que pueden ser examinados desde el punto de vista teórico, práctico y metodológico.
En cuanto al enfoque teórico, esta investigación ayudara a generar un mayor conocimiento acerca del efecto negativo de los hidrometeoros, más
específicamente la lluvia, en la propagación de ondas electromagnéticas en la capital de la República Colombiana. De igual manera, proporcionar información acerca de la tendencia de la radioatenuación troposférica además de un estimado en el comportamiento de áreas geográficas con características similares a la ciudad del estudio en cuestión.
Desde el punto de vista metodológico, esta investigación se puede observar como una fuente de referencia en el desarrollo de técnicas para el cálculo de la radioatenuación troposférica, y para futuras investigaciones relacionadas con el comportamiento de las ondas electromagnéticas en diferentes condiciones. Además, este estudio servirá como fundamento para futuros estudio e investigaciones dentro del área de las telecomunicaciones, específicamente en lo relacionado a la radioatenuación troposférica.
Por otro lado, la importancia de la investigación a nivel práctico, se fundamenta en la obtención de resultados que permitan una ayuda y beneficien a diferentes empresas de telecomunicaciones tanto públicas como privadas que hacen uso de ondas electromagnéticas superiores a 10 Ghz. Con esta investigación las empresas podrán contar con una base de cálculo que permita evaluar las pérdidas de la señal, lo cual se traduce en un aumento en la calidad de los servicios que son prestados a los usuarios, y a su vez, influye en la determinación del medio de transmisión más apropiado para la zona .
Además, la información que se obtiene en esta investigación eleva la calidad tecnológica, debido a que puede ser empleada para optimizar el diseño de los sistemas de comunicación, aminorando los riesgos de falla en sus transmisiones.
De igual forma, los resultados aportados pueden contribuir en el desarrollo de nuevos esquemas que mejoren los problemas que la atenuación por lluvia trae consigo y que atenta permanentemente con el desempeño de los enlaces de comunicación que se pueden adecuar a las condiciones climáticas que presenta la ciudad de Bogotá.
5. DELIMITACIÓN
La investigación se llevó a cabo en la Universidad Rafael Belloso Chacín, se desarrolló entre Septiembre de 2009 a Julio de 2011. La misma se enmarca en el ámbito de un modelo de pronóstico para la radio atenuación troposférica tomando como antecedentes los datos de las precipitaciones en forma de lluvia de la Ciudad de Bogotá.
El área temática en la que se incluye este estudio es el de Telemática pero se maneja una línea de investigación que se encuentra e nmarcada dentro del estudio de la radioatenuación troposférica.
