módulo tres -...

Supervisión de sistemas de protección, control y comunicación ensistemas de transmisión y transformación de energía eléctrica de potencia

Sistemas de comunicaciones parasubestaciones eléctricas

Tema 1. Introducción a sistemas de comunicacionesTema 2. Sistema de comunicación por radio VHF-UHFTema 3. Sistema de comunicación microondas

Módulo TRES

UNIDAD UNO

Objetivo

Introducción

Contenido

Tema 1. Introducción a sistemas de comunicaciones

1.1 Definiciones

1.2 Abreviaturas

1.3 Elementos básicos de comunicaciones

1.4 Sistemas de comunicación

1.4.1 Sistema de radiocomunicación

1.4.2 Sistema microondas

1.4.3 Sistema de onda portadora por línea de alta tensión

1.4.4 Sistema de comunicación por fibra óptica

1.4.5 Sistema de conmutación telefónica

1.4.6 Sistema de teleprotecciones

1.5 Importancia de las comunicaciones en subestaciones

Tema 2. Sistema de comunicación por radio VHF-UHF

2.1 Descripción y características del sistema 2.2 Definiciones para ambos temas radicomunicacion VHF, UHF –microondas

2.3 Abreviaturas

2.4 Componentes básicos de un sistema de radiocomunicación

2.4.1 Radio transmisor

2.4.2 Antena

Tema 1. Introducción a sistemas de comunicacionesTema 2. Sistema de comunicación por radio VHF-UHFTema 3. Sistema de comunicación microondas

Unidad UNO

2

2

4

6

6

7

8

9

1011

12

12

12

17

19

20

23

19

1

1

2

7

2.4.3 Torre de comunicaciones

2.4.4 Accesorios (pararrayos, luces de obstrucción, conectores, cables)

2.5 Sistema de tierras para torre de comunicaciones 2.6 Esquema de los diferentes tipos de enlace de radio 2.7 Interpretación de características particulares

2.8 Montaje del equipo de radiocomunicación

2.9 Normativa para la supervisión del sistema de radiocomunicación

2.10 Pruebas pre-operativas y operativas

2.11 Equipos de medición

2.12 Manejo de los cables de radiofrecuencia

Tema 3. Sistema de comunicación microondas

3.1 Definiciones (Generales incluidas para los temas 2 y 3)

3.2 Abreviaturas

3.3 Descripción

3.4 Secciones de PCyM

3.5 Esquema de un enlace vía microondas

3.6 Interpretaciones de características particulares

3.7 Montaje del equipo

3.8 Documentos, pruebas y puesta en servicio

3.9 Pruebas pre-operativas

3.10 Equipo de medición y manejo de cables de radiofrecuencia

3.11 Normatividad para la supervisión del sistema de radiocomunicación

Conclusiones

Fuentes consultadas

26

29

32

40

41

46

47

48

50

52

53

53

54

55

59

64

67

68

69

70

71

71

73

64

1

Objetivo

Al término de la Unidad I el participante identificará de manera general los diferentes sistemas de comunicaciones utilizados en las subestaciones eléctricas de CFE.

Así mismo conocerá los elementos que componen el Sistema de Comunicación por radio VHF-UHF, el comportamiento de un enlace de radio, los rangos de frecuencia para su operación, la interpretación de los puntos más importantes de las características particulares, la normatividad aplicable para la supervisión, las pruebas pre operativas y de puesta en servicio y los equipos que se utilizan para medir los parámetros de éste sistema de comunicación.

Se identificarán las bandas de frecuencias VHF y UHF, empleadas por CFE principalmente para el envío de voz y que son utilizadas por personal que trabaja en labores de puesta en servicio, operación, mantenimiento, vigilancia, supervisión, emergencias, entre otras.

Por otra parte, conocerá el Sistema de microondas, e identificará los elementos que componen y los puntos necesarios para la etapa de instalación y puesta en servicio de subestaciones eléc-tricas.

Introducción

En la presente unidad se realizará una introducción al tema a fin de que el participante conoz-ca los conceptos y elementos básicos propios de la especialidad, que permitan identificar de manera general los sistemas de comunicaciones utilizados por CFE, los cuales son claves en el proceso del módulo.

Posteriormente, se ahondará en el sistema de comunicación por radio VHF-UHF, el cual ha cre-cido a un ritmo increíble en las últimas décadas, siendo incuestionable su importancia como infraestructura para el desarrollo y, como un activo de gran valor para las administraciones, la industria de las telecomunicaciones y el público en general.

Gracias a la integración de este sistema, la CFE logra preservar la seguridad de los trabajadores, así como, realizar las actividades necesarias para la protección de los equipos y/o dispositivos que forman parte de las subestaciones eléctricas, dando mayor confiabilidad a la red eléctrica nacional.

Dentro de este tema se describirán a detalle los elementos que conforman el sistema de comu-nicación por radio VHF-UFH, sus características, especificaciones y normas que lo rigen.

Por último, revisaremos los elementos que conforman el sistema de comunicación por microondas, sus características, especificaciones y normas que lo rigen. Además, se mencionarán

Sistemas de comunicaciones para subestaciones eléctricas2

Tema 1. Introducción a sistemas de comunicaciones

1.1 Definiciones

Fuente: Equipo que produce una señal (medición, comando, alarma, entre otras) a través de un interfaz por medio de códigos o protocolo.

Emisor: Equipo y/o persona que produce datos o información, la cual idealmente está codificada por símbolos que tanto el emisor como el receptor entienden.

Receptor: Equipo y/o persona que recibe los datos o información a través de un canal que idealmente permite la emisión y recepción de manera íntegra.

Protocolo: Conjunto de reglas normalizadas para la representación, señalización, autenticación y detección de errores necesario para enviar información comprensible o descifrable entre el emisor y el receptor a través de un canal de comunicación.

Mensaje: Es la información elaborada y configurada mediante protocolo, que se originó en la fuente.

Ruido: Es todo elemento, que provoca una atenuación, pérdida o distorsión en el contenido o forma del mensaje a través de los equipos, interconexión y/o canal de comunicación.

Redundancia: Repetición recurrente de informaciones que se realiza en el mensaje a fin de que las alteraciones, distorsiones y pérdidas de información generadas por el ruido no provoquen una fuga de información relevante. Ésta puede ser a su vez por software, aplicación o duplicidad física.

Interface: Elemento físico del receptor/transmisor por donde entra y/o sale la información. Normalmente deben ser del mismo tipo los elementos para comunicarse entre distintos niveles o plataformas.

Comunicación síncrona: Tipo de comunicación cuya característica principal es que está controlada por una referencia de tiempo (señal de reloj). Ver figura 1.

los puntos más importantes a tener en cuenta por los supervisores de obra, durante las activida-des de montaje y pruebas, en el proceso constructivo de las obras. Dicho sistema funciona como respaldo de la comunicación primaria, brindando mayor confiabilidad a la red eléctrica de CFE.

3

Figura 1. Ejemplo de comunicación síncrona

Figura 2. Ejemplo de comunicación full duplex

Módem A

Reloj A

Terminal A2400 bps

Terminal B2400 bps

(Ambos relojes sincronizados)

Reloj B

Módem B

Comunicación asíncrona: Tipo de comunicación cuya característica principal es que el control no depende de una referencia de tiempo (señal de reloj).

Comunicación full duplex: Tipo de comunicación bidireccional (Ver figura 2) en un sólo canal simultáneamente.

Comunicación half duplex: Tipo de comunicación bidireccional en un solo canal (Ver figura 3) pero no simultáneamente.


SDH (Synchronous Digital Hierarchy): Jerarquía Digital Síncrona. Tecnología usada en teleco-municaciones que permite el acceso a canales de 2Mb/s en cualquier nivel de un flujo de datos. Conteniendo una de gestión de canales con funcionalidad de enrutamiento. Estandarización completa de tecnología incluyendo: formatos de trama, esquemas de multiplexación y sincro-nización.

PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy): Jerarquía Digital Pleosíncrona. Tecnología usada en te-lecomunicación que permite enviar varios canales telefónicos, 64 kb/s sobre un mismo medio (ya sea cable coaxial, fibra óptica, radio o microondas) usando técnicas de multiplexación por división de tiempo y equipos digitales de transmisión. Se refiere al hecho de que las redes PDH funcionan en un estado donde las diferentes partes de la red están casi, pero no completamente sincronizadas. La tecnología PDH, permite la transmisión de flujos de datos que, nominalmente, están funcionando a la misma velocidad (bit rate), pero permitiendo una cierta variación alrede-dor de la velocidad nominal gracias a la forma en la que se construyen las tramas.

Multiplexor: Circuitos combinacionales con varias entradas y una única salida de datos; están dotados de entradas de control capaces de seleccionar únicamente una de las entradas de datos para permitir su transmisión desde la entrada seleccionada hacia dicha salida. Se utiliza como dispositivo que puede recibir varias entradas y transmitirlas por un medio de transmisión compartido. Para ello lo que se hace es dividir el medio de transmisión en múltiples canales, para que varios nodos puedan comunicarse al mismo tiempo (SISVEN Seguridad, 2011). Existe multi-plexación por división de tiempo, división de frecuencia, división de código, división de longitud de onda.

Figura 3. Ejemplo de comunicación half duplex

o

1.2 Abreviaturas

A continuación se muestran algunas abreviaturas que frecuentemente son utilizadas en el ámbi-to de comunicaciones al respecto de los sistemas.

5

UM Unimodo

MM Multimodo

JO Puente óptico

CDFO Cable dieléctrico con fibra óptica

OPGW o CGFO Cable de guarda con fibras ópticas

CIO Caja de interconexiones ópticas o distribuidor óptico

CEO Caja de empalme óptico

ETO Equipo terminal óptico

MUX Multiplexor

WDM Multiplexación por división en longitudes de onda

DWDM Multiplexación por división en longitudes de onda densas

SNMP Protocolo simple de administración de red

RX Receptor

TX Transmisor

SINAD Señal con ruido y distorsión

VHF Frecuencias muy altas

UHF Frecuencias ultra altas

ODU UNIDAD DE RADIO MICROONDAS EXTERNA

IDU UNIDAD DE RADIO MICROONDAS INTERNA

O.P.L.A.T. Onda Portadora por Línea de Alta Tensión

T.O. Trampa de Onda

T.P.C. Transformador de potencial Capacitivo

D.A. Dispositivo de Acoplamiento

R.F. Radiofrecuencia

E.T. Equipo de Tonos de Teleprotección

E.D.T Equipo digital de teleprotecciones

L.T. Línea de Transmisión

CARRIER Señal de Onda Portadora

VOIP Voz sobre IP (protocolo de internet)

SMF Sistema modular de fuerza

PEAD O PAD Polietileno de alta densidad

ITU Unión Internacional de Telecomunicaciones

JITTER Variación de una Señal no deseada (ruido)

BER Tasa de error de bit

GOOSE Objeto Genérico Orientado a Subestaciones

GPS Sistema de posicionamiento global

SCADA Sistema de control de adquisición de datos

UTR Unidad terminal remota

UTM Unidad terminal maestra

UTM Dispositivo electrónico inteligente


Figura 4. Esquema de los elementos básicos de comunicaciones

1.3 Elementos básicos de comunicaciones

Son los elementos que permiten mandar señales o información de un lugar a otro a través de un medio. Está formado por un transmisor, un receptor y el medio de transmisión de señal. (Ver Figura 4)

El transmisor es el elemento que inicia la comunicación, siendo el encargado de transmitir el mensaje en un lenguaje que el receptor o receptores puedan descifrar con facilidad para poder establecer el enlace de comunicación.

El medio utilizado por el transmisor para hacer llegar el mensaje al receptor, pueden ser los si-guientes: cable o alambre conductor (cobre, aluminio, entre otras) fibra óptica y aire.

El receptor es el elemento que recibe los datos o información.

Medioo

Canal

ReceptorRx

TransmisorTx

1.4 Sistemas de comunicaciones

Son los elementos que permiten mandar señales o información de un lugar a otro a través de un medio. Está formado por un transmisor, un receptor y el medio de transmisión de señal. (Ver Figura 4)

Sistema de comunicacionesen subestaciones

RadioVHF-UHF

Teleprotección

ConmutadorTelefónico

Microondas

OPLAT

EquiposOpticos

7

Figura 5. Esquema de Sistema de radiocomunicación

La CFE emplea este medio principalmente para el envío de voz; se utiliza por el personal que tra-baja en labores de puesta en servicio, operación, mantenimiento, vigilancia, supervisión, emer-gencias, entre otros.

1.4.1 Sistema de radiocomunicación

Un sistema de radiocomunicaciones emplea señales de radiofrecuencia enviadas al aire, como principal medio de transmisión y recepción. Las señales de radiofrecuencia, son ondas electro-magnéticas que viajan libremente en el aire hasta ser captadas por un receptor el cual interpre-ta las señales y las traduce en información. (Ver figura 5)

Sistema de radiocomunicación

AntenaOmnidireccional

AntenaOmnidireccional

VHF-UHF

Caseta

RadioConsoleta

RadioConsoleta

Caseta

Torre

Cable RFCable RF

Voz DatosVoz Datos

Torre

1.4.2 Sistema de microondas

Un sistema de microondas emplea señales de radio a altas frecuencias enviadas al aire, como principal medio de transmisión y recepción (Ver figura 6).Las señales de radiofrecuencia, son ondas electromagnéticas que viajan libremente en el aire hasta ser captadas por un receptor el cual interpreta las señales y las traduce en información.


UHF

MicroondasMicroondas

CasetaCaseta

Sistema de microondas

AntenaMicroondas

AntenaMicroondas

TorreTorreCable RFCable RF

Voz DatosVoz Datos

La CFE emplea este medio principalmente para el envío de señales de protección, datos y voz; se utiliza por el por el personal que trabaja en labores de puesta en servicio, operación, mante-nimiento, vigilancia, supervisión, emergencias, entre otras.

1.4.3 Sistema de Onda Portadora por Línea de Alta Tensión

El Sistema de Onda Portadora por Línea de Alta Tensión (OPLAT), es aquel que permite transmitir en onda portadora telefonía y datos, así como señales de telemaniobra y de protección de red a través de líneas aéreas (conductores) de alta y media tensión.

Este método consiste en transmitir a través de una banda lateral única (modulación de amplitud) con supresión de la portadora, esto es, la transmisión de frecuencias a través de la línea con-ductora para transmitir a grandes distancias las señales de datos y señales de protecciones. Ver figura 7.

La CFE emplea este medio principalmente para el envío de señales de teleprotección de la línea contra fallas y el envío de voz y datos a cierto ancho de banda de operación.

Figura 6. Esquema de sistema de microondas

9

A la S.E. A la S.E.

S.E. “B”S.E. “A”

Sistema OPLAT

Figura 7. Esquema del sistema de onda portadora por línea de alta tensión

TO: Trampa de ondas LT: Linea de transmision TPC: Transformador potencial capacitivo RF: Cable radio frecuencia DA: Dispositivo de acoplamineto

1.4.4 Sistema de comunicación por fibra óptica

Un sistema de comunicación por fibra óptica es aquel que emplea señales digitales enviadas y transmitidas por un diodo o emisor láser mediante fibra óptica como conductor único y princi-pal.

La señal emitida a través del láser en forma de haz de luz (ver figura 8) es guiada a través de la fibra óptica y este a su vez es captada por un receptor láser para su decodificación.

La CFE emplea este medio principalmente para todo tipo de señales con gran capacidad de información en un gran ancho de banda, y es utilizado para grandes extensiones de redes de comunicación a pequeñas y grandes distancias.


Figura 8. Esquema sistema de comunicación por fibra óptica

Sistema de comunicación por fibra óptica

(Equipo Terminal Óptico “ETO”)Línea de Transmisión

Caseta

CDFO

CGFO CGFOETOETO

CDFOCajaEMP

CajaEMP

Caseta

Voz DatosProtección

Voz DatosProtección

1.4.5 Sistema de conmutación telefónica

El sistema de conmutación telefónica emplea señales analógicas y/o digitales para transmitir voz, enviadas a través de conductor de cobre y fibra óptica como principal medio de transmisión y recepción.

Las señales son empleadas para comunicación entre aparatos telefónicos interconectados for-mando una red, éstas a su vez se interconectan a la central telefónica y la red internet y/o intra-net en el caso de la telefonía VoIP para dar servicio de voz, la cual administra la información para conmutar con otras líneas enlazadas y establecer comunicación. Ver figura 9.

La CFE emplea este medio principalmente para la comunicación de voz, y es utilizado por todo el personal para las diferentes funciones acorde a la necesidad de las instalaciones o circunstancia.

11

Figura 9. Sistema de conmutación telefónica

Cable de RedCable de Fibla Óptica

Red telefónica híbrida

1.4.6 Sistema de teleprotecciones

Este sistema lo conforman en interacción con los esquemas de protecciones, equipo de telepro-tección y medios de comunicaciones.

Consiste en tener comunicación a distancia en conjunto con los esquemas de protecciones, (relevadores de protección de línea o elemento generador) a través de las teleprotecciones que están conectadas a un canal de telecomunicaciones entre subestaciones, para el envío de co-mandos y señalizaciones para la prevención y/o eliminación de fallas y minimizar los daños en el sistema eléctrico nacional, teniendo como objetivo principal desconectar de forma selectiva el elemento de falla y restablecer la energía eléctrica en el tiempo más breve posible. Ver figura 10.El tipo de esquema a utilizar para las teleprotecciones depende del tipo de tensión (desde 115kV) y distancia de las líneas entre subestaciones.


Sistema de teleprotección

Red

Figura 10. Esquema de sistema de teleprotecciones

1.5 Importancia de las comunicaciones en subestaciones

Es sumamente importante mencionar que las características de un sistema de comunicaciones se rigen de acuerdo con los requerimientos y características de la subestación eléctrica.

Esencialmente, un sistema de comunicaciones permite cubrir las necesidades del sistema de la red, proporcionando capacidad de controlar, administrar, gestionar y proteger la red eléctrica y el aseguramiento de los equipos contra fallas.

Otro de los elementos primordiales en el uso del sistema de comunicación, es el sistema de pro-tección de la línea, asegurando la operación de los equipos que integran este sistema, como son los interruptores, cuchillas, tableros, entre otros.

Tema 2. Sistema de comunicación por radio VHF-UHF

2.1 Descripción y características del sistema

La comunicación vía radio se realiza a través del espectro radioeléctrico cuyas propiedades son diversas dependiendo de su banda de frecuencias.

Es una forma de telecomunicación que se realiza a través de ondas de radio u ondas hertzianas enviadas al aire, como principal medio de transmisión y recepción.

13

Figura 11. Propagación de onda

Tabla 1. Rangos de frecuencias VHF-UHF

Las ondas de radio pertenecen a la familia de la radiación electromagnética, que incluye los rayos X, luz ultravioleta y luz visible, las cuales son formas de energía que utilizamos a diario.

Así como las delicadas ondas que se forman al arrojar una piedra en un lago en calma (ver figura 11), las señales de radio se irradian hacia afuera o se propagan desde una antena de transmisión. Las ondas de radio se propagan a la velocidad de la luz (Harris, 2000).

Una vez que las señales de radiofrecuencia son propagadas y viajan libremente por el aire, son captadas por un receptor el cual es el encargado de interpretar las señales y traducirlas en infor-mación.

En este tema identificaremos las bandas de frecuencias VHF y UHF, empleadas por personal de CFE que opera en labores de puesta en servicio, operación, mantenimiento, vigilancia, supervi-sión, emergencias para el envío de voz.

La propagación de las ondas de radio en frecuencia VHF y UHF son afectadas principalmente por la topografía local del área (colinas y valles) y por las condiciones atmosféricas, además su alcance es limitado cuando existen obstrucciones tales como edificios o montañas.

Los rangos de frecuencias de las bandas VHF y UHF, son:

Banda Frecuencia inferior Frecuencia superior

VHF 30MHz 300MHz

UHF 300MHz 3000MHz (3GHz)


Las bandas y frecuencias de operación utilizadas comúnmente en CFE son las siguientes:

VHF-FM: Los equipos de radio de esta banda, trabajan entre los 136 y 174MHz, por ser una banda comercial actualmente se encuentra saturada.

UHF-FM: Los equipos de esta banda trabajan entre los 400 y 900MHz, son más costosos que los VHF-FM y está menos saturada.

La asignación de una frecuencia es solamente el comienzo de las radiocomunicaciones, ya que por sí misma una onda de radio no transmite información (Ver figura 12). Para transportar infor-mación modulamos las ondas de radio y nos referimos a ellas como portadoras.

Existen dos modos básicos de propagación: ondas terrestres y ondas espaciales. Para fines del módulo se explicarán únicamente las ondas terrestres que se dividen en tres componentes:

• Ondas de superficie: viajan a lo largo de la superficie de la tierra, llegando más allá del horizonte. Las señales de radio transmitidas con este tipo de ondas, dependen de la potencia del transmisor, la sensibilidad del receptor, las características de la antena y del tipo de trayectoria. Ver figura 13.

Figura 12. Elementos principales de una onda

Figura 13. Ondas de superficie

ReceptorTransmisor

Cresta

Valle

15

Ahora bien, un sistema de radiocomunicación está conformado por dos partes principales que son:

Transmisor (TX): equipo que trasforma una señal de audio (voz) y datos a una señal de radiofre-cuencia amplificada y la envía al espacio a través de una antena o elemento radiante.Ver figura 16.

• Ondas directas: viajan en línea recta, debilitándose a medida que aumenta la distancia, pueden doblarse o refractarse por la atmosfera, lo que extiende su rango útil. Las antenas transmisoras y receptoras deben tener la capacidad de verse entre sí, para que tengan lugar las comunicaciones. Debido a esto, a las ondas directas se les conoce en ocasiones como ondas de línea de vista (LOS). Ver figura 14.

“Este es el modo primario de propagación de las ondas de radio en VHF y UHF”.

Figura 14. Ondas directas

Figura 15. Ondas reflejadas

ReceptorTransmisor

Ondas reflejadas: constituyen la porción de la onda propagada que se refleja desde la superficie de la tierra entre el transmisor y el receptor. Ver figura 15.

ReceptorTransmisor

Ionosfera


Figura 16. Transmisor

Figura 17. Receptor

Figura 18. Enlace de radiocomunicación

Receptor (RX): equipo que capta las señales de radio de voz y datos del espacio a través de una antena y las convierte en información. Ver figura 17.

En la figura 18 se muestra el enlace de comunicación entre el transmisor y el receptor:

Antena Antena

VHF-UHF

Caseta

RadioConsoleta

RadioConsoleta

Caseta

Torre

Cable RFCable RF

Voz DatosVoz Datos

Torre

Transmisor Receptor

17

2.2 Definiciones para ambos temas radicomunicaciÓn VHF, UHF -microondas

Amplitud: es la magnitud pico a pico de una onda de radio.

Ancho de banda: es el rango de frecuencia ocupado por una señal dada.

Antena direccional: antena que tiene mayor ganancia en una o más direcciones.

Antena omnidireccional: antena cuyo patrón no es direccional en su línea horizontal (azimut o acimut). Ver figura 19.

Azimut o acimut: indica el punto exacto en el que debemos orientar la antena en el plano horizontal y la cual puede ir desde 0° a 360°.

Atenuación: debilitamiento, disminución progresiva.

Canal: trayectoria unidireccional o bidireccional para transmitir o recibir señales de radio.

E&M: sistema de transmisión de voz que utiliza caminos separados para la señalización y las señales de voz.

Elevación: es el ángulo de inclinación que le debemos dar a la antena con respecto al plano vertical.

Figura 19 Representación de Azimut y Elevación


Filtro pasabanda: filtro que deja pasar una banda limitada de frecuencias.

Frecuencia: número de ciclos completos por segundo de una señal, se mide en hertzios (Hz).

Ganancia: relación de un parámetro de salida comparada con su nivel de entrada. Normalmente expresada en decibeles y usada comúnmente para la potencia.

Guía de onda:la guía de onda es otro medio de comunicación también muy usado, el cual opera en el rango de las frecuencias comúnmente llamadas “microondas” (en el orden de GHz).

Latencia: es la suma de retardos temporales dentro de una red.

Longitud de onda: distancia entre el punto máximo de una onda al punto máximo correspondiente en la onda adyacente.

Modulación: proceso o resultado del proceso de la variación de una característica de la portadora (fase, amplitud o frecuencia), de acuerdo con una señal proveniente de la fuente de información.

Polarización: orientación de una onda relativa a un plano de referencia.

Portadora (carrier): señal de radiofrecuencia que puede ser modulada con señales de información.

Propagación: movimiento de energía de radiofrecuencia a través de la atmósfera.

PSK: (PhaseShiftKeying) es una forma de modulación angular que consiste en hacer variar la fase de la portadora entre un número de valores discretos. La diferencia con la modulación de fase convencional (PM) es que mientras en ésta la variación de fase es continua -en función de la señal moduladora- en la PSK la señal moduladora es una señal digital y, por tanto, con un número de estados limitado.

QAM: (Por las siglas en inglés de QuadratureAmplitudeModulation) es una técnica que transporta datos, mediante la modulación de la señal portadora, tanto en amplitud como en fase. Esto se consigue modulando una misma portadora, desfasada en 90°. La señal modulada en QAM está compuesta por la suma lineal de dos señales previamente moduladas en doble banda lateral con portadora suprimida.

Redomo: tapa frontal de antenas direccionales, para evitar nidos de aves o desechos.

Retardo: es el producido por la demora en la propagación y transmisión de señales.

Rx: parte del receptor del equipo de microondas

19

Tx: Parte del transmisor del equipo de microondas

Tráfico: es la información pasada por un canal de comunicaciones.

2.3 Abreviaturas

En la siguiente tabla se muestran las abreviaturas más empleadas en este sistema:

AM Amplitud modulada

FM Frecuencia modulada

RF Radiofrecuencia

UHF Ultra Alta Frecuencia. Parte del espectro de radio de 300 MHz a 3GHz

VHF Muy Alta Frecuencia. Parte del espectro de radio de 30 a 300 MHz

CARRIER Señal de onda portadora

dB Decibel, unidad estándar para expresar ganancia o pérdida de transmisión y relación relativa de potencia

SCADA Supervisión, Control y Adquisición de Datos

SINAD Relación Señal a Ruido y la Distorsión

C.A. Corriente alterna

C.D. Corriente directa

QAM Modulación por desfasamiento de cuadratura

PSK Modulación por desfasamiento de fase

ODU Unidad de radio microondas externa

IDU Unidad de radio microondas interna

MHz Megahertz

GHz Gigahertz

TX Transmisor

RX Receptor

UTR Unidad Terminal Remota

2.4 Componentes básicos de un sistema de radiocomunicación

Los componentes principales de un sistema de radio básicos son:

2.4.1 Radio transmisor 2.4.2 Antena 2.4.3 Torre de comunicaciones 2.4.4 Accesorios (pararrayos, luces de obstrucción, conectores, cables) A continuación se describen e ilustran cada uno de los componentes:


El radio transmisor sirve como medio de comunicación y posibilita la transmisión de señales mediante la modulación de la frecuencia o la amplitud de las ondas electromagnéticas que se propagan a través del aire.

Los radios se clasifican en:

1. Radios tipo base: son radios fijos instalados en un lugar determinado y permanecen ahí sin cambio, por lo general son de gran potencia con el fin de cubrir mayores distancias. Ver figura 20 y 21.

2.4 .1 Radio transmisor

Figura 20. Radios tipo base VHF

Motorola XLT-5000

SD-90

MDS-9790

Figura 21. . Radio tipo base y radio modem UHF

21

2. Radios repetidores: son de gran potencia por lo que se utilizan para ampliar la cobertura de una señal permitiendo enlazar sectores a grandes distancias. El repetidor siempre debe estar programado en dos frecuencias, su finalidad es recibir una señal, amplificarla y reenviarla al espacio nuevamente. En la figura 22 se representa una estación repetidora, la cual consta de una caseta en donde se ubica el radio repetidor.

Figura 22. Estación con radio repetidor

3. Radios móviles: operan desde un vehículo en movimiento; puede ser terrestre, aéreo o marítimo. La alimentación la toman de un acumulador (batería) y utilizan una pequeña antena que se coloca por lo general en la parte superior del toldo de un vehículo. Ver figura 23.

Figura 23. Radios móviles


4. Radios portátiles: son transportados fácilmente por una persona a quien se le ha asignado recorridos; mantienen contacto permanente con el equipo base o con otros equipos portátiles. Los radios portátiles son de pequeñas dimensiones y potencia limitada. Una característica principal es que poseen una batería propia y traen una antena integrada tal como se aprecia en la figura 24.

Figura 24. Radios portátiles

5. Radios de espectro disperso: son aquellos que utilizan una técnica de transmisión en la cual los datos de interés ocupan un ancho de banda mayor al mínimo necesario para enviar tales datos. La dispersión del espectro se logra al transmitir la información a través del uso de un código que es independiente de la secuencia de datos. El mismo código es utilizado en el receptor (operando en sincronía con el transmisor) para comprimir la señal y así recobrar los datos originales, de acuerdo con la especificación CFE U0000-23 incluida en los anexos.

Este tipo de radios comúnmente se instalan en las torres de comunicaciones dentro de la sub-estación eléctrica, véase figura 25.

Figura 25. Radios de espectro disperso

23

En lo que se refiere a la cobertura del equipo radio transmisor, se consideran las siguientes dis-tancias promedio para algunos de ellos, siempre que exista línea de vista:

Tabla 2. Cobertura de acuerdo con el tipo de radio transmisor

Para seleccionar el tipo de radio transmisor a utilizar, se debe tener en cuenta la distancia del enlace y las características de la zona donde se requiera este sistema.

Los sistemas de comunicaciones por radio en VHF y/o UHF permiten la comunicación ra-dial entre bases y/o móviles a distancia de hasta 120km. Como las ondas de estas frecuencias se propagan en línea recta y perforan las capas atmosféricas, su alcance está limitado a los 100/120km (cuando se trata de bases) y es directamente proporcional a la altura de los mástiles o torres que sirven como sostén de las antenas.

Tipo de radio Cobertura

Radio Portátil 5km

Radio Móvil 10Km

Radio Base 120Km

Mediante cálculos matemáticos es posible predecir con precisión como se comportará un determinado sistema a fin de determinar su grado de eficiencia antes de ser instalado. Una práctica común es la instalación de repetidores de VHF/UHF; se trata de un equipo especial que recibe y emite por frecuencias diferentes y en forma simultánea, permitiendo que cualquier señal que ingrese en su receptor active en forma inmediata al transmisor retransmitiendo la se-ñal recibida como se mencionó anteriormente. Normalmente se instalan en sitios privilegiados por su altura o despeje del terreno.

La antena es un elemento indispensable para el establecimiento y efectividad de los enlaces, por lo que se debe tener sumo cuidado en la calidad de los materiales, su construcción y montaje adecuado.

La antena convierte la energía eléctrica entregada por el transmisor en ondas electromagnéti-cas que viajan por el espacio llevando la información hacia uno o varios receptores. Para que esto suceda, la antena debe estar ajustada a la frecuencia que se vaya a transmitir, ya que sus características, longitud, montaje y orientación (azimut y elevación), tienen relación directa con la frecuencia.

Existen varios tipos de antenas, sin embargo las más utilizadas en CFE son:

2.4 .2 Antena


Figura 26. Antena omnidireccional

1. Tipo omnidireccional (taco de billar):es una antena constituida de un solo brazo rectilíneo irradiante en posición vertical (monopolo vertical), son buenas para cubrir áreas grandes, ya que la radiación es uniforme hacia todos lados, es decir cubre 360°. En este tipo de antena las ondas radiadas o recibidas envuelven al elemento radiante, por lo que las direcciones de transmisión o recepción son uniformes. Ver figura 26.

2. Tipo direccional (yagi): es una antena constituida por varios elementos paralelos, coplanarios, directores y reflectores; son las mejores en una conexión punto a punto. Ver figura 27 y 28.

Figura 27. Antena direccional marca Andrew

25

Antena

Figura 28. Antena direccional y omnidireccional instaladas en torre arriostradavv

Antena Direccional

3. Tipo parabólica o rejilla: su uso radica en la búsqueda de ganancias obtenidas a partir del diámetro que tenga la antena, se utilizan cuando se requiere un mayor rendimiento. Estas antenas son únicamente direccionales, es decir son utilizadas en una sola dirección. Ver figura 29.

Figura 29. Antena parabólica


Para el caso de los proyectos de CFE las antenas normalmente se utilizan para la transmisión y recepción de señales, de la siguiente manera:

Antena Omnidireccional Voz

Antena Direccional Voz y Datos

La torre de telecomunicaciones es empleada para instalar las antenas y ampliar la cobertura (lí-nea de vista) de la comunicación. Con el objeto de tener una mayor cobertura de los equipos de radio, las antenas son instaladas en estructuras metálicas llamadas torres de comunicaciones.

En la CFE, existen principalmente dos tipos:

1. Torre arriostrada: Este tipo de estructura requiere varios puntos de sujeción llamados tensores, con la finalidad de mantener su verticalidad. Las torres de menos de 21 metros de altura se emplean muy a menudo sobre casetas de control de amplias dimensiones, los puntos de fijación de los tensores deben cumplir con las separaciones indicadas por el fabricante, de lo contrario, se corre el riesgo de que las tensiones se desnivelen y la torre se caiga. Ver figura 30.

2.4 .3 Torre de comunicaciones

Antena arriostrada a techo de caseta, para alturas menores a 21 metros

27

25AG2Copete

GA25GDBrackets

3/16”EHSCable de retenidade 400 Lbs. (180Kg)

Guardacabo

3/8” TBEyERestiradores

3/8” TBEyEKid deseguridadpara elretirador

Placa de basepara concreto

GAC303Anclas

25 GTramo detorre de3.5 mts

Antena arriostrada a piso para alturas mayores a 21 metros

Figura 30. Tipos de torres arriostradas


2. Torre autosoportada: Son estructuras de tipo triangular o cuadrada y tipo poste, cuyas bases se encuentran fijadas al piso por medio de una cimentación especial (ver figura 31). Su ventaja principal es que ocupa menos espacio que la arriostrada y soporta mayores cargas (antenas).

Figura 31. Tipos de torres autosoportadas

Figura 32. Tipos de torres monopolo

3. Torres monopolo: Es una estructura de tipo tubular o tipo poste, cuyas bases se encuentran fijadas al piso por medio de una cimentación especial. Su ventaja principal es que ocupa menos espacio que las torres arriostrada y soporta cargas mayores (antenas)

Base para montaje de antena

29

Las torres de comunicaciones de CFE, se encuentran pintadas acorde a las normatividades apli-cables dividiendo en 7 segmentos su longitud o altura e intercalando un segmento en color rojo y un segmento en color blanco, siempre iniciando en color rojo y terminando en color rojo.

Últimamente se están utilizando monopolos poliméricos en la zona metropolitana donde no hay suficiente espacio para instalar torres autosoportadas o arriostradas, los cuales se adaptan con todos los accesorios requeridos.

Los accesorios que a continuación se describirán e ilustrarán en las figuras 33 y 34, son los des-critos en las características particulares para la torre de comunicaciones.

2.4 .4 Accesorios (pararrayos, luces de obstrucción, conectores, cables)

Pararrayos Luces deobstrucción

Figura 33. Pararrayos

Base para montaje de antena


Figura 34. Tipos de luces de señalización

Luces de obstrucción de LED

Luces de obstrucción de bombilla

Luces de obstrucción con fotocelda y alimentación integrada. Carmanah modelo A650

31

Figura 35. Tipos de conectores para cable RF

Figura 36. Cables de radiofrecuencia

La normalización de la SCT indica que una torre de comunicaciones que tenga una altura mayor a los 30 metros, deberá tener instaladas dos luces de obstrucción.

Conectores y adaptadores para cable coaxial de tipo Foam Heliax. El uso de uno u otro conector está determinado en cada caso por la potencia de los equipos de transmisión.

No. Conector

1 Tipo N para cable de 1/2”

2 Tipo N para cable de 7/8”

3 Tipo N Hembra para cable de 7/8”º

4 DIN 7/16” para cable de 1/2”

5 DIN 7/16” para cable de 7/8”

6 EIA 7/8” para cable de 1/2”

Cable Foam Heliax 1/2” Cable RG58

Pasamuros paracable Foam Helaix

Muela de sujeción paracable Foam Helaix


Figura 37. Supresor de trasientes para cables RF

Los supresores de trasientes son los empleados para proteger el equipo de radiocomunicación de las descargas atmosféricas.

El herraje de sujeción de cable FoamHeliax es necesario para la fijación del cable Heliax a la torre y cada herraje por lo menos a metro y medio de distancia.

En los sistemas de comunicaciones es común la presencia de descargas atmosféricas, las cuales pueden ingresar a las instalaciones a través de diversos medios, ya sea por impacto directo o por corrientes inducidas.

Esta energía al buscar su propio camino para llegar a tierra utilizando conexionados de alimen-tación de energía eléctrica, voz y datos, produce daños debido a que se supera el aislamiento de dispositivos tales como rectificadores, entre otros. Para evitar estos efectos, se deben instalar dispositivos de protección coordinados que, para el caso de sobretensiones superiores a las no-minales, formen un circuito alternativo a tierra, disipando dicha energía; a través de un sistema de puesta a tierra apropiado que asegure una capacidad de disipación adecuada.

Un sistema de puesta a tierra para los sistemas de comunicaciones debe ofrecer un camino se-guro para las descargas de corrientes de fallas, descargas de rayos, descargas estáticas y señales de interferencia electromagnética y radiofrecuencia. También debe reducir la posibilidad de que aparezcan tensiones importantes entre elementos metálicos adyacentes.

En la figura 38 se representa la conexión al sistema de red de tierras de la torre de comunica-ciones:

2.5 Sistema de tierras para torre de comunicaciones

33

Detalle de sistema de conexión delta,vista planta

Corte de sistema de tierras para una torre decomunicaciones

Sube por torre decomunicaciones hastapararrayos

Entra a casetade control hastael sistema decomunicaciones(llegando porcharola otrinchera)

Porta cablera

Charola para acceso acaseta de control

Malla principalde tierras

Varilla de tierra enregistro del sistema delta

Malla principalde tierras cable de cobre desnudo cal. 250 Kcm

Malla principalde tierras


Detalla de registro para varilla de tierras

Malla de tierras principal Malla de tierras principal

1

3

7

Figura 38. Conexión al sistema de red de tierras de la torre de comunicaciones

Tabla 3. Conexiones de torre de comunicaciones al Sistema de Red de Tierras

En la tabla 3 se muestran las conexiones de la torre de comunicaciones al sistema de red de tie-rras.

No. Descripción

1 Cable de cobre desnudo calibre 4/0 AWG

2Terminal zapata de cobre electrolítico estañado de cañón corto para una indentación con una perforación cal. 4/0 AWGºV

3Varilla de cobre Copperweld de 16 mm (5/8”) de diámetro y 3 metros de longitud

4Conexión soldable en “T” horizontal, para cable de paso cal. 250 KCM AWG y en derivación a cable cal. 4/0 AWG

5Cartucho estándar tipo F20 de polvo especial para co-nexión soldable tamaño 150

6 Cable de cobre con forro calibre 1/0 AWG

7 Registro de medición del sistema de tierras

35

En las figuras 39 y 40 se pueden apreciar la instalación, montaje y conexión del sistema de tierras a la torre de comunicaciones.

Figura 39. Instalación del sistema de tierras de la torre de comunicaciones

Figura 40. Montaje y conexión de la torre al sistema de red de tierras


Figura 41. Esquema de sistema radiante VHF y torre de comunicaciones con accesorios

A continuación se representa un sistema radiante VHF instalado en la torre de comunicaciones, con los accesorios correspondientes, previamente mencionados:

Elevación de torre

Sistema depararrayos

Luces de obstrucción

Fotocelda

Cable de uso rudo

Varilla de cobresistemas de pararrayos

Antena omnidireccional RSF

Soportes de antena para torre

Conector hembra tipo NConector macho tipo N

Cable RF

Cable RF a tierra ( kid de tierra )

Trinchera o pasamuro

Escalera ascenso

Tubo conduit Caja conduit

37

En la figura 42 se puede apreciar el esquema a detalle para la conexión de un sistema de radio-comunicación en VHF:

Mastil para omnidireccional

Soportes de antena

Sobre torre de comunicaciones

Dentro de caseta de control

Supresor de trasientesRadio de voz VHF

Micrófono

Cable RFRG8 tipo Belden

Antenaomnidireccional

tipo taco de billar

Conector machotipo N

Conector Hembratipo N

Cable RF





Figura 42. Esquema de conexión de un sistema de radio VHF


Entre el supresor de trasientes y el equipo radio transmisor, se instala un cable RG8 tipo BELDEN, debido a que este cable es menos rígido y por tal motivo es más fácil su instalación.

El equipo de radio VHF se instala en escritorio (ver figura 43) sin embargo, en algunas ocasiones el equipo se instala cerca de las UTR para el envío de voz.

El equipo de radio UHF se instala en el mismo gabinete donde se encuentran los equipos SCADA y/o UTR, que pertenecen al control supervisorio.

Figura 43. Equipo de radio base tipo consola

El cable de RF que baja de la antena a través de la charola o porta cablera vertical instalada en la torre de comunicaciones y entra a la caseta de control para conectarse al equipo de radio como se muestra en la figura 42 , puede ingresar a la caseta de control de manera subterránea por trinchera o de manera aérea por medio de una porta cablera o charola instalada horizontalmen-te entre la torre y la caseta de control de forma que no quede colgada, evitando que se pueda doblar y dañarse, como se muestra en las figuras 44, 45 y 46.

Figura 44. Porta cablera entre mástil autosoportado y caseta de control

39

Figura 45. Escalerillas

Figura 46. Porta cablera entre torre triangular autosoportada y caseta de control


2.6 Esquema de los diferentes tipos de enlace de radio

Radio repetidor 3Radio repetidor 1

Radio

LAS LAJAS

EL SIMIL LA MANCHA

EL SOMBRERO

Radio Base

El farallonsitio

maestro

Radio móvil

Radio móvil

Radio móvil

Radio móvil

Radio

Radio repetidor 4Radio repetidor 2

Figura 47. Enlaces de radio

41

2.7 Interpretación de características particulares

Una de las actividades que debe realizar el supervisor de obra con más cuidado es la verificación de los equipos de comunicaciones de acuerdo con las características técnicas solicitadas, ya sea en sitio o almacén.

Dentro del proceso de verificación se toma como base que los equipos cumplan al 100 % con lo que se indica en el documento de las características particulares de equipos de comunicaciones de la obra que corresponda. En este documento se indican tanto la descripción, cantidad y pa-rámetros principales que deben cumplir los equipos a entregar por el contratista.A continuación se incluyen características particulares de un equipo de Radio VHF (se subrayan las más importantes):

Equipo de radiocomunicación VHF- FM:

• Estación base, tipo consoleta para instalación sobre escritorio

• Analógico, migrable a digital (únicamente con software)

• Sintetizado, en la banda de 150–174MHz

• Programable en campo, para 16 canales como mínimo

• Con control de tiempo de la portadora

• Con rastreador de canales (SCAN), para un mínimo de cinco canales

• Con control local, micrófono de escritorio y bocina interna

• Para alimentación con 127 VCA y 12VCD

• Ajustado a las frecuencias que se proporcionarán al fincar el contrato

Este suministro incluye manual técnico detallado para mantenimiento y servicio, así como un lote de accesorios y software para programarlo a través de una PC compatible con IBM.

Características del transmisor:

• Potencia de RF de 40 W

• Estabilidad en frecuencia: ± 0,00025% (-30 a +60°C)

• Emisión de armónicas y espúreas: ≥ a 70dB por debajo de la portadora

• Ruido de FM: -45dB

• Distorsión de audio: ≤ al 2%

• Espaciamiento entre canales: 25 kHz/12,5 KHz


Características del receptor:

• Sensibilidad: 0,30 μV a 12 dB SINAD (a 25KHz)

• Selectividad: -80 dB (a 25KHz)

• Rechazo a intermodulación: 85dB

• Rechazo a señales espúreas e imagen: 83dB

• Estabilidad de frecuencia 0,00025 %

• Salida de audio: 5W

• Distorsión: < 5%

Equipo de comunicación inalámbrica UHF

Equipo transreceptor para datos

• Sintetizado programable con un ancho de banda de 12.5kHz, operación modo Half Duplex operación continua

• Potencia de salida de 5 Watts

• Impedancia de salida de 50 Ohms

• Estabilidad de frecuencia de transmisión de +/-0.00015%

• Emisión de espúreas y/o armónicas de -65 dB

• Retardo de cts de 5 a 255 milisegundos, programable en incrementos de 1 milisegundo

• Estabilidad de frecuencia del receptor de +/-0.00015%

• Sensibilidad de 12 dB SINAD a -117 dBm (0.3 microVolts)

• Intermodulación de 75 dB mínimos

• Rango de temperatura de operación de -30 a +60 grados centígrados

• Módem interno de 9600 bps, con interface digital EIA-232

• Tiempo de respuesta de datos de 7 milisegundos

• Modo de diagnóstico remoto con las mediciones de potencia de salida, rssi, niveles de voltaje diversos y temperatura interna.

• Voltaje de alimentación de 12 vcd nominal con un rango de 10.5 a 15 volts de corriente directa

• Para utilizarse en las frecuencias 928.00625 MHz y 952.00625 MHz

43

En la siguiente figura 46 se mencionan algunas de las características particulares del equipo UHF antes descrito:

1 2

3 4 5

6

No. Descripción

1 Carcasa industrial robusta

2Puerto de la antena (en este puerto se conecta el cable de RF para conectar la antena)

3 Alimentación del equipo (12 VCD)

4 Puerto Ethernet (10/100 base T)

5 Puerto serial COM1 (datos y configuración del equipo)

6 Puerto serial COM2 (RS232/485, serial a serial, IP a serial)

Aunque todas las características son importantes, para efectos de verificación del equipo en vivo, se debe de cumplir con las siguientes:

La banda de frecuencia a operar debe ser de acuerdo con lo solicitado por el Área Operativa involucrada en la banda de VHF. Estos equipos se programarán de acuerdo con las frecuencias del área usuaria, por lo que el supervisor deberá preguntar dichas frecuencias cuando el equipo de radio se vaya a instalar.

La potencia de transmisión requerida debe incluir los accesorios y documentación que se indica (manual, software, RIB y cables). Además debe tener alimentación en C.A. y alimentación de C.D. (12 V.C.D).

Respecto a la torre y sistema radiante asociados al equipo de radio VHF, se presenta a continua-ción un ejemplo de características particulares (se subrayan las características más importantes).

Tabla 4. Características del equipo UHF


Torre de telecomunicaciones con las siguientes características:

• Triangular autosoportada, de 24 metros de altura

• Galvanizada por inmersión en caliente

• Diseñada para una velocidad de viento de 200km/h o de acuerdo con la zona

• Equipada con sistema de pararrayos (1 punta de pararrayos, 2 conectores mecánicos, 60 metros de cable desnudo de 29 hilos, 24 abrazaderas y 1 varilla Copperweld) Incluye sistema de iluminación importado, de acuerdo con la norma y con el certificado de la Dirección General de Aeronáutica Civil (1 juego de luz doble, 2 focos para luz de obstrucción cuando la altura sobre pasa los 30 metros, 1 fotocelda nacional, 26 metros de cable de uso rudo, 21 abrazaderas y accesorios para instalación). Cuando se instalan luces de obstrucción con fotocelda y alimentación integrada del tipo Carmanah modelo A650 no se incluyen los accesorios para alimentación

• El diseño de la cimentación debe apegarse a las características del sitio indicadas en la Descripción del Proyecto y la carga de las antenas indicadas en el inciso b) además de una antena parabólica sólida futura de 2 metros de diámetro para montarse a 23 metros de altura

• Pintada con los colores reglamentarios: aplicación de primario (CFE-P21) y acabado epóxico altos sólidos (CFE-A3) de acuerdo con la Especificación CFE D8500-02. La aplicación de este recubrimiento a la torre, incluyendo tornillería y accesorios, deberá realizarse en fábrica, en el entendido de que si por maniobras de montaje se afecta el recubrimiento, se efectuará una nueva aplicación en las partes afectadas

• Las torres de comunicaciones de CFE, se encuentran pintadas dividiendo en 7 segmentos su longitud o altura e intercalando un segmento en color rojo y un segmento en color blanco, siempre iniciando en color rojo y terminando en color rojo

• Este suministro incluye todos los accesorios para su instalación y montaje

• Incluye portacablera vertical a lo largo de la torre, portacablera horizontal entre caseta y torre, escalera hombre con protección y bandola de seguridad y soporte de antena yagi a 23 metros de altura

Sistema radiante VHF, con las siguientes características:

• Antena omnidireccional, tipo taco de billar, construida de fibra de vidrio

• Ganancia de 5,25 dB. Rango 155 a 164MHz Ancho de banda de 9MHz

• Con cable de conexión y conector tipo N macho

• Con herrajes de montaje

45

Cable coaxial con las siguientes características:

• Tipo Foam Heliax de ½”

• Atenuación: 1 dB/30 m (a 225 MHz). Máxima capacidad de potencia: 1000 W

• Radio mínimo de curvatura: 13cm

• Dos conectores para cable Foam Heliax de ½”, tipo N hembra (L44N)

• Supresor de trasientes para cable Foam Heliax de ½”

• Kit de abrazaderas y adaptadores de ángulo para cable Foam Heliax de ½”

En este caso se tiene especial cuidado en los puntos subrayados de las características mostradas en los párrafos anteriores, como son:

• Tipo de torre

• Tipo de antena

• Ganancia de la antena

• Cable de RF coaxial apropiado

• Rango de frecuencias apropiado

• Que estén incluidos todos los accesorios

Cuando el personal va a subir a realizar los trabajos de montaje de antenas o accesorios en la torre de comunicaciones, el supervisor de obra debe verificar que el contratista o área a realizar los trabajos, suministre al trabajador un chaleco y arnés con línea de vida para preservar su se-guridad, tal como se puede apreciar en la figura 48.


Figura 48. Arnés de cuerpo completo con línea de vida y carrito de seguridad.

Para el caso de la escalera para subir a la torre de comunicaciones, llevará protección siempre y cuando se solicite en las características particulares.

Las características particulares antes mencionadas no son exclusivas, depende del modelo soli-citado y acordado previamente con las áreas de distribución y transmisión.

En los esquemas representados en las figuras 40 y 41 se pueden observar los accesorios y com-ponentes más significativos que se enlistan en estas características particulares.


Se entenderá como montaje del sistema de radiocomunicación a la instalación de los equipos y accesorios que conforma un enlace de comunicación, esto con la finalidad de transmitir y recibir la energía de información de forma eficiente, considerando las siguientes actividades:

• Montaje del equipo: en gabinete, rack o escritorio (dependiendo de lo solicitado en las características particulares)

• Instalación de la torre de comunicación (el supervisor debe corroborar que la cimentación sea acorde con la ingeniería aprobada por CFE para el montaje de la torre de comunicaciones)

• Fijación de la base de la torre a la cimentación (debiendo verificar previamenteque la cimentación cumpla con la ingeniería aprobada para la estructura de dicho proyecto)

• Ensamble de la torre de comunicación

• Instalación e interconexión del sistema de tierras

47

• Colocación de las antenas

• Instalación de la(s) lámpara(s) de señalización

• Verificación del tendido (instalación de herrajes de sujeción tipo muelas para fijación del cable RF, instalación de supresor de trasientes), aterrizamiento del cable RF y conectado del cable RF

• Alambrado y conexiones eléctricas dependiendo del sistema de iluminación a instalar

• Conexiones al sistema de alimentación (tableros de C.A.)

• Pruebas eléctricas al sistema de red de tierras y al sistema de iluminación

2.9 Normativa para la supervisión del sistema de radiocomunicación

Las recomendaciones en la supervisión de la obra para las pruebas preoperativas y operativas de los sistemas de radiocomunicación son muy extensas y van desde las indicadas por los fabrican-tes de los equipos hasta las incluidas en los procedimientos y especificaciones de CFE.

Para llevar a cabo una correcta revisión y verificación, el supervisor deberá guiarse y alinearse al procedimiento de pruebas preoperativas y operativas del sistema de comunicaciones por mi-croondas y UHF (P-IPS-CM-11) y a el procedimiento de pruebas preoperativas y operativas del sistema de radio VHF y Troncalizado (P-IPS-CM-15).

Los dos procedimientos antes mencionados tienen como objetivo definir los requerimientos y pruebas necesarias para garantizar la confiabilidad y disponibilidad de operación de los sistemas que abarca este tema, al realizarse una recepción y puesta en servicio adecuada con el máximo cuidado y eficiencia.

Los procedimientos deben aplicarse en la instalación, montaje, pruebas preoperativas y operati-vas de todo el sistema; incluye equipo de radio (VHF, UHF, Troncalizado), sistema radiante (ante-na, cable y conectores) y torre de comunicación.

La documentación requerida para aplicar estos procedimientos es la siguiente:

a) Ingeniería de detalle:

• Diagrama de conexiones de cada uno de los equipos

• Diagrama de conexiones de todo el sistema

• Cálculo de ingeniería del radio enlace

• Descripción general de la operación de la red


b) Protocolos de pruebas del fabricante previamente aceptados por CFE

c) Fichas técnicas de características especiales de los equipos de radio, sistema radiante, acce-sorios y torre de comunicación

d) Manuales técnicos de instalación y puesta en servicio

Una vez que se cuenta con la documentación especificada se procede a dar seguimiento con los procedimientos, con la finalidad de realizar lo siguiente:

1. Pruebas y verificaciones preoperativas 2. Validación de pruebas preoperativas 3. Pruebas y verificaciones operativas 4. Reportes de inspección y revisión

Para el reporte de inspección y revisión del sistema se incluye al final de cada procedimiento el anexo correspondiente. Los procedimientos antes mencionados se encuentran en el volumen I de subestaciones eléc-tricas, el cual forma parte del paquete del proyecto a supervisar.

Además de los procedimientos antes mencionados, se deberá cumplir para la supervisión del montaje y las pruebas del sistema de comunicación VHF y/o UHF con el procedimiento de con-trol técnico operativo NB8318 Rev.1.


Una vez realizada la instalación del equipo de radiocomunicación y sus accesorios y contando con la documentación descrita en el inciso anterior, se procede a realizar las pruebas preopera-tivas y operativas del sistema de radiocomunicación.

A continuación se presenta un resumen de los puntos a considerar para las pruebas preoperati-vas y operativas de un sistema de radiocomunicación VHF y UHF.

Pruebas preoperativas y operativas del sistema de radiocomunicación UHF

a) Pruebas y verificaciones preoperativas

Se debe llenar la hoja de validación de pruebas preoperativas anexa en el procedimiento corres-pondiente a este sistema (P-IPS-CM-11).

b) Instalación y montaje en base a ingeniería propuesta

49

- Anclaje y nivelación del gabinete donde está alojado el equipo

- Conexión a tierra en base a ingeniería propuesta

- Alambrado interno de acuerdo a diagrama esquemático de conexiones

c) Equipamiento en base a ingeniería propuesta

Verificación del equipamiento

d) Pruebas locales en base a protocolo de pruebas del fabricante previamente aceptado por CFE

Pruebas principales:

- Medición de voltajes de alimentación

- Medición de frecuencia oscilador local de transmisión y recepción

- Medición de la frecuencia de transmisión y recepción en RF

- Medición de la potencia de transmisión (salida del transmisor y salida circulador de antena)

- Comprobación del rango dinámico del control automático de potencia

- Medición de la sensibilidad del receptor

- Pruebas de loop

- Medición de la frecuencia intermedia en transmisión y recepción

- Medición del espectro de radiofrecuencia

- Acceso al sistema de administración y gestión

- Verificación de alarmas

e) Pruebas de enlace en base a protocolo de pruebas del fabricante previamente aceptado por CFE

Pruebas principales:

- Medición de la potencia recibida

- Medición de la tasa de error (BER)

- Comprobación del esquema de protección (1+1)

- Comprobación de sincronismo

- Acceso remoto al sistema de administración y gestión

- Verificación de alarmas


f) Torre de comunicaciones

- Verificación de la instalación de acuerdo a la ingeniería del proyecto

- Conexión a tierra

- Verificación de luces de obstrucción

- Sistema de pararrayos

- Pintura de torre reglamentaria

g) Validación de pruebas preoperativas

- Se llena formato anexo en el procedimiento correspondiente a este sistema (P-IPS-CM-15)

h) Pruebas y verificaciones operativas

- Conexión de servicios de usuarios según aplique:

- Pruebas con el usuario de cada uno de los canales programados.

i) Reporte de inspección y revisión

- Se debe llenar el anexo 1 que está incluido en el procedimiento que corresponde a este sistema (P-IPS-CM-15)

2.11 Equipos de medición

A continuación se ilustran los equipos de medición que se utilizan para la realización de las prue-bas de los equipos de radiocomunicación.

Figura 50. Laptop Dell (procesador I7) Figura 51. Medidor y generador de nivel

51

Figura 52. Multímetro y amperímetrode gancho

Figura 53. Analizador de sistemas

Figura 54. Megger Figura 55. Wattmetro

Figura 56. Ejecución de pruebas a unequio de radiocomunicación


2.12 Manejo de los cables de radiofrecuencia

Uno de los trabajos más delicados en el sistema de la radiocomunicación, es el proceso de crim-pado del cable de radiofrecuencia durante el proceso de empalme con los conectores corres-pondientes.

Crimpar proviene del verbo en inglés “crimp”, que significa rizar. Por tal motivo, se denomina crimpadora o también conocida como pinzas de compresión, tenaza de engastar o tenaza de crimpar, a la herramienta utilizada para corrugar o rizar dos piezas metálicas o de otros materia-les maleables mediante la deformación de una o ambas piezas; esta deformación es lo que las mantiene unidas.

Es necesario que el manejo de los cables coaxiales utilizados para radiofrecuencia se realice con las herramientas adecuadas, las cuales son insustituibles. Cada fabricante de los cables coaxiales hace recomendaciones e incluso incluyen en sus catálogos las herramientas apropiadas para su manejo y conexión, por lo que es necesario que el supervisor de la obra verifique que se utilicen las herramientas recomendadas, con la finalidad de tener un buen enlace.

Figura 57. Herramienta para despuntar crimpar cable heliax 1/2”

Figura 58. Alicates para cable coaxial

Figura 59. Crimpadora y Kit de herramientas

53

Tema 3. Sistema de comunicación microondas

3.1 Definiciones (incluidas generales para 2 y 3)

Decibel: unidad estándar para expresar ganancia o pérdida de transmisión y relación relativa de potencia.

Difractada: la difracción es un fenómeno característico de las ondas, que se basa en la desviación de éstas al encontrar un obstáculo o al atravesar una rendija.

E&M: sistema de transmisión de voz que utiliza caminos separados para la señalización y las señales de voz.

Ganancia: relación de un parámetro de salida comparada con su nivel de entrada. Normalmente expresada en decibeles y usada comúnmente para la potencia.

Guía de onda: la guía de onda es otro medio de comunicación también muy usado, el cual opera en el rango de las frecuencias comúnmente llamadas “microondas” en el orden de GHz).

Latencia: es la suma de retardos temporales dentro de una red.

Longitud de onda: distancia entre el punto máximo de una onda al punto máximo correspondiente en la onda adyacente.

PSK: (Phase Shift Keying) es una forma de modulación angular que consiste en hacer variar la fase de la portadora entre un número de valores discretos. La diferencia con la modulación de fase convencional (PM) es que mientras en ésta la variación de fase es continua -en función de la señal moduladora- en la PSK la señal moduladora es una señal digital y, por tanto, con un número de estados limitado.

QAM: (Por las siglas en inglés de Quadrature Amplitude Modulation) es una técnica que ransporta datos, mediante la modulación de la señal portadora, tanto en amplitud como en fase. Esto se consigue modulando una misma portadora, desfasada en 90°. La señal modulada en QAM está compuesta por la suma lineal de dos señales previamente moduladas en doble banda lateral con portadora suprimida.

Redomo: tapa frontal de antenas direccionales, para evitar nidos de aves o desechos.

Retardo: es el producido por la demora en la propagación y transmisión de señales.

Rx: parte del receptor del equipo de microondas


Tx: Parte del transmisor del equipo de microondas

3.2 Abreviaturas

Db: decibel

FM: frecuencia modulada

UHF: ultra alta frecuencia

VHF: muy alta frecuencia

GAM: modulación por desfasamiento de cuadratura (Quadrature Amplitude Modulation)

PSK: modulación por desplazamiento de fase (Phase Shift Keying)

ODU: unidad de radio microondas externa

IDU: unidad de radio microondas interna

E&M: señalización Ear & Mouth

RF: radio frecuencia

CD: corriente directa

CA: corriente alterna

SINAD: relación señal/ruido

SCADA: supervisión, control y adquisición de datos

UTR: unidad terminal remota

MHz: megahertz

GHz: gigahertz

BER: tasa de error de bit (Bit Error Ratio)

55

3.3 Descripción

Un sistema de microondas es aquel que emplea señales de radiofrecuencia enviadas al aire o al vacío, como principal medio de transmisión y recepción a altas frecuencias. Y una de sus carac-terísticas principales es que posee gran capacidad de transmisión de información, lo cual permite enviar a largas distancias.

Las señales de radiofrecuencia empleadas para este propósito, son ondas electromagnéticas que viajan en una dirección por el vacío, hasta ser captadas por un receptor, el cual interpreta las señales y las traduce en información.

La CFE emplea este medio principalmente para el envío de voz, datos y control. Debe ser utiliza-do a ciertas distancias entre dos puntos que tengan línea de vista, dependiendo de la geografía de la localidad.

Una vez que las señales de radiofrecuencia son propagadas y viajan libremente por el aire, son captadas por un receptor, el cual es el encargado de interpretar las señales y traducirlas en in-formación.

En este tema, identificaremos las bandas de frecuencias UHF -empleadas por CFE principalmen-te para el envío de datos- y que son utilizadas por personal que trabaja en labores de envío de datos, operación, mantenimiento, vigilancia, supervisión, y emergencias, principalmente.

La propagación de las ondas de radio en frecuencia UHF, es afectada principalmente por la to-pografía local del área (colinas o valles) y por las condiciones atmosféricas. Además, su alcance es limitado cuando existen obstrucciones tales como edificios o montañas.

Las licencias o permisos para operar enlaces de microondas son un poco difíciles de tramitar, ya que las autoridades deben asegurarse de que ambos enlaces no causen interferencia a los ya existentes.

El costo dependerá los servicios y la capacidad de ancho de banda.

Las bandas y frecuencias de operación utilizadas comúnmente en CFE son las siguientes:

800-900MHz1.5GHz

En la figura 60 se muestra el espectro de frecuencias utilizadas en los sistemas de microondas:


La asignación de una frecuencia es solamente el comienzo de las radiocomunicaciones, ya que por sí misma una onda de radio no transmite información. Para transportar información modu-lamos las ondas de radio, y nos referimos a ellas como portadoras. Ver figura 59.

Dirección de lapropagación

Figura 51. Esquema de modulación de ondas

Figura 50. Espectro de Frecuencias

Fre

cue

nci

ase

xtra

mad

ame

nte

b

ajas

KHz MHz GHz

Telefono celular (3KHz=3000Hz)

Frecuencia

Radiaciones ionizantesRadiaciones no ionizantes

Fre

cue

nci

asm

uy

baj

as

On

das

de

rad

io

Luz

visi

ble

Luz

ult

ravi

ole

ta

Ray

os

X

Ray

os

gam

a

Rad

iaci

ón

in

frar

oja

Mic

roo

nd

as

57

Los sistemas de comunicaciones por microondas, se pueden clasificar de acuerdo con las altas frecuencias de radio que aceptan o dicho de otra manera, el rango o banda de operación en UHF.Las principales frecuencias utilizadas en microondas, se encuentran alrededor de los 12GHz y 1.5GHz, las cuales son capaces de conectar dos localidades cuya distancia de una a otra esté entre 1 y 25 kilómetros. El equipo de microondas que opera entre 2 y 6GHz puede transmitir a distancias entre 30 y 50 kilómetros.

El principio de un sistema de radiocomunicación por sistema microondas está conformado por dos partes principales que son:

El microondas es el equipo que convierte o codifica una señal de audio (voz), datos o video a una señal de radiofrecuencia amplificada y la envía directamente a través de una antena transmisora para enlazar el sistema.

Repetidores

Transmisor (Tx) Receptor (Rx)

Repetidores

Enlace de microondas

Figura 52. Elementos principales del sistema microondas


Eq. Microondas Voz

Datos

Video

Figura 53 . Equipo Microondas

Figura 54 . Ejemplo de recepción de información.

El receptor es el equipo que capta las señales de radiofrecuencia por medio de una antena re-ceptora, y las convierte o descodifica para obtener la señal de voz, video o datos, enviada a través del sistema.

Las señales viajan en forma directa a través del medio (aire) en forma de ondas electromagnéti-cas, y lo hacen en línea recta, debilitándose a medida que aumenta la distancia. También pueden doblarse o refractarse por la atmósfera, lo que extiende su rango útil. Las antenas transmisoras y receptoras deben tener la capacidad de verse entre sí, para que puedan efectuarse las comu-nicaciones. Debido a esto, a las ondas directas se les conoce en ocasiones como ondas de línea de vista (LOS).

Eq. Microondas Voz

Datos

Video

59

3.4 Componentes básicos de un sistema de microondas

Los componentes principales de un sistema de microondas son:

• Radio microondas y accesorios

• Antena

• Torre de comunicaciones con todos sus accesorios

A) Radio microondas

Los radios de microondas emiten señales entre transmisores y receptores, usando como medio a la atmósfera terrestre. Para una mejor emisión y recepción, estos se encuentran en la parte alta de la torre (ODU). Este sistema cubre distancias de 15 a 30 kilómetros. Así, los sistemas de radio de microondas tienen la ventaja de contar con capacidad para llevar miles de canales indi-viduales de información entre dos puntos, dejando a un lado la necesidad de instalaciones físicas -tales como los cables coaxiales o fibras ópticas.

Además, de esta forma se evita la necesidad de adquirir derechos de vías a través de propieda-des privadas; e incluso de esta manera las ondas de radio se adaptan mejor para salvar grandes extensiones de agua o terrenos muy boscosos que constituyen formidables obstáculos para los sistemas de cable.

El equipo microondas tiene la flexibilidad de ampliar la gama de servicios, acoplándose a un mul-tiplexor un canal de 2Mbps como se muestra a continuación:

El equipo microondas:

• Transmite a niveles: E1 (2Mbps) hasta un STM-1 (155Mbps)

• Maneja modulación: PSK, GPSK Y QAM

• Telefonía

• Red de datos. LAN 100 base T

• Videoconferencia

• Red de datos

• Internet

• Ethernet

• Señales v.35, 64Kbps (routers)

• Señales v.24, E&M 19.2Kbps

• Alarmas


• Otros servicios, según se requiera

A continuación se describen las características principales del equipo de microondas modelo: TP800, retomadas del portal de SISCOM.

Entre las principales características se incluyen:

• Diseño de sistema eficaz.- con la unidad de módem compacta (CMU) más pequeña de la industria, el diseño reducido ayuda a que el cliente no dependa del espacio en bastidor.

• Aumento de la capacidad a la par de la tasa de transferencia.- las opciones graduales flexibles permiten a los operadores adquirir una capacidad estándar de 10Mbps de fábrica y después aumentarla según sea necesario en función de las demandas de la tasa de transferencia, lo que garantiza una escalabilidad excepcional.

• Control asimétrico.- En los casos en que los usuarios descargan más información de la que cargan, los operadores pueden asignar distintas capacidades de volumen de transmisión para enlaces ascendentes y descendentes.

• Planificación de enlaces sin sorpresas.- Optimice el rendimiento de enlaces con licencia antes de la compra y adquiera un panorama completo de su red a través de Google TM Earth con PTP LINKPlanner. Esta herramienta también proporciona una completa lista de materiales (BOM por su sigla en inglés) que enumera todos los equipos requeridos para la implementación, lo que simplifica el proceso de pedidos y proporciona

“La serie punto a punto 800 de soluciones de microondas Ethernet, con licencia de Motoro-la opera en las bandas licenciadas de 11, 18, 23 y 26GHz a una tasa de transferencia de hasta 368Mbps (full duplex) y con anchos de banda de canal configurados por el usuario de 7 a 56MHz, y ofrece a los operadores una solución de ban-da licenciada de alta confiabilidad. Gracias a la capacidad de 10Mbps con posibilidad de actua-lización a capacidad total a través de una clave de software, los sistemas ofrecen rentabilidad y escalabilidad excepcionales”

Figura 55 . Equipo de microondas modelo: TP800

61

• Escala de frecuencia: 14.4 a 15.35GHz

• Diámetro da antena: 1.2m

• Ganancia (db): 42.0

• Vswr: ≤1.3 (impedancia)

• Polarization: vertical

• Peso: 42kg

• Con radomo ”tapa frontal”

La antena utilizada generalmente en el sistema de microondas es de tipo parabólico. El tamaño típico es de un diámetro, pero puede variar, debido a que es proporcional a la ganancia y el rango de frecuencias.

La antena es fijada de forma rígida, y transmite un haz estrecho que debe estar perfectamente enfocado hacia la antena receptora.

Figura 56 . Antenav

importante información sobre enlaces exigida por la FCC y otros organismos reguladores.

• Qpsk a 256 QAM opciones de seguridad.-FIPS-197 con encriptación AES de 128/256 bits.

• Baja latencia.- < 115 μs a la capacidad total con 64 bytes.

• Administración flexible de redes.- Administración remota mediante explorador web. One Point Wireless Manager de Motorola opcional u otras herramientas de terceros disponibles para fines de administración.

Accesorios para


Estas antenas se deben ubicar a una altura considerable sobre el nivel del suelo, con el fin de conseguir la mayor separación posible entre ellas, y así superar obstáculos que puedan presen-tarse. Utilizando repetidores en un enlace, se puede obtener una distancia máxima entre antenas de aproximadamente 150km. Ésta distancia se puede extender si se aprovecha la característica de curvatura de la tierra, por medio de la cual las microondas se desvían o refractan en la atmós-fera terrestre.

Por ejemplo: dos antenas de microondas situadas a una altura de 100m pueden separarse a una distancia total de 82km, esto se da bajo ciertas condiciones, como terreno y topografía. Es por ello que esta distancia puede variar de acuerdo con las condiciones que se manejen.

La distancia cubierta por enlaces microondas puede ser incrementada por el uso de repetidoras, las cuales amplifican y re-direccionan la señal. Es importante destacar que los obstáculos de la señal pueden ser salvados a través de reflectores pasivos.

La señal de microondas transmitidas es distorsionada y atenuada mientras viaja desde el trans-misor hasta el receptor. Estas atenuaciones y distorsiones son causadas por una pérdida de po-tencia dependiendo de la distancia.

A continuación revisaremos la función de las zonas de fresnel o dispositivos los cuales en la pro-pagación de la radiación funcionan como una “tubería virtual”, por donde viaja la mayor parte de la energía entre el transmisor y el receptor. Con el objetivo de evitar pérdidas, no debe haber obstáculos dentro de esta zona, ya que éstos perturbarían el flujo de la energía.

Por ejemplo si a la mitad de la zona de fresnelse encuentra un objeto, la antena se encontrará en el límite de la visión directa, por lo cual habrá una pérdida de potencia en la señal de 6db, lo que equivale a una pérdida de potencia del 75 %.

Debido a esto, la onda radiada por el transmisor se convierte en superposición de ondas secun-darias. A la antena receptora llegarían señales de cada punto del frente de onda (señal difracta-da) por lo que habrá varios caminos distintos que unen a las dos antenas: los rayos refractados al recorrer un camino más extenso, llegan con un retardo que pueden producir interferencia, la cual se suma o resta de acuerdo con la fase relativa (Zelaya, 2010).

3rd Fresnel Zone

d1

2rd Fresnel Zone

1rd Fresnel Zone

d2TX RX

Figura 57. Tomada de: “Zonas de fresnel en redes inamámbricas” Zelaya, W. (2010) Ecuador. [http://www.youblisher.com/p/163794-zonas%E2%80%93de-fresnel-en-redes-inalambricas]

63

Figura 58. Diagrama polar de una antena direccional

Por su parte, el patrón de radiación es un gráfico o diagrama polar sobre el que se representa la fuerza de los campos electromagnéticos emitidos por una antena. Este patrón varía en función del modelo de antena. Las antenas direccionales representan un mayor alcance que las omnidi-reccionales.

C) Torre de comunicaciones y accesorios

Con el objetivo de tener una cobertura mayor de los equipos microondas, las antenas son insta-ladas en estructuras metálicas llamadas torres de comunicaciones. En la CFE, existen varios tipos:

• Arriostradas

• Autosoportadas (estructrura y tipo monopolo)

Con respecto al tipo de torre y sus accesorios básicamente se utilizan los descritos en el tema de radiofrecuencia VHF, debiendo considerar siempre las características del sitio a instalar, el enlace con línea de vista y acorde a las necesidades del sistema de radiofrecuencia serán los requeri-mientos de accesorios adicionales a los indicados de forma básica y reglamentaria para las torres de comunicaciones y el tipo de estructura más conveniente.


3.5 Esquema de un enlace vía microondas

Características generales de los radios de microondas digitales.

• Banda de R.F. de 1.5GHz

• Ajustado a las frecuencias que se proporcionaran al fincar el contrato

• Estabilidad de frecuencia de +/- 10ppm

• Equipado con un canal de voz de servicio, un canal de diagnóstico y supervisión y un puerto de alarmas

• Tipo de modulación QAM, PSK, QPSK

• Capacidad de trafico de 8 x 2.048 Mbps (8E1)

• Interfaces eléctricas de enlace tipo modular en 2.048 Mbps recomendación ITU-T G.703 impedancia de entrada-salida de 75ohm des balanceado tipo BNC

• Puerto Ethernet 10 Mbps full duplex, interfaz 10 base T, RJ-45

• Equipado con la unidad de control duplicada (operación 1+1)

• Fuente de alimentación para 48VCD, duplicada y con transferencia automática en caso de falla

Skyzone 45

Antenna

RS-232

ODU(outdoor unit)

IDU(indoor unit)

IDU(indoor unit)

ODU(outdoor unit)

Antenna

45 Mbps (DS-3)5.725/5.25 GHz band

Multiple Channels16 QAM modulation

10B-T10B-T

DS-3DS-3

RS-232

Figura 59. Esquema de enlace vía microondas

3.6 Interpretaciones de características particulares

65

• Equipado con interfaces modulares e intercambiables

• Incluya el equipamiento y/o programas para aceptar el sistema de supervisión en plataforma Unix o Windows NT, la cual permite el direccionamiento, parametrización y consulta del equipo y de las interfaces, en forma local y remota, mediante PC compatible y ambiente gráfico de ventanas (Windows)

Características generales de los multiplexores

• Capacidad para 30 canales 64kbps (e0) entramas de 2.048Mbps

• Capacidad para manejar canales de voz y datos.

• Interfaces eléctricas de enlace tipo modular en 2.048Mbps recomendación ITU-T G.703 impedancia de entrada-salida de 75ohm des balanceado tipo BNC

• Multiplexor que opere en plataforma Unix o Windows (última versión), lo cual permita direccionamiento, parametrización y consulta del equipo, en forma local y remota, mediante pc.

• Diseñado y equipado con funciones de adddrop o crossconnect en 64Kbps

• Equipado con tres interfaces eléctricas v.35 programables para n x 64Kbps (n= 1…31)

• Equipado con ocho interfaces eléctricas de 1.2 a 19.2 <Kbps v.24 / V.28 síncrono / asíncrono

• Equipado con cuatro interfaces telefónicas a 4 hilos + E&M para señalización V5

• Equipado con cuatro interfaces telefónicas a 2 hilos FXS

• Equipado con cuatro interfaces telefónicas a 2 hilos FXO

• Fuente de alimentación para 48VCD.

• Equipado con interfaces modulares e intercambiables.

• Equipado con bornera de conexiones para cable calibre 14AWG (cableado externo)

De las características del equipo de radio de microondas se pueden apreciar las diferentes co-nexiones y aplicaciones:


Equipo derespaldo

Conexiónfibraóptica

Conexión redLAN

TransmisiónRecepción

Alimentación

Conexión entreequipos para el

respaldoautomático

MultiplexorCaracterísticasGenerales

Figura 60. Equipo de radio de microondas y sus diferentes conexiones y aplicaciones

Este sistema de microondas se denomina 1+1, lo que significa que se tiene de respaldo un equipo completo para en caso de falla, automáticamente entre el otro. Tiene las siguientes característi-cas y requisitos:

• Están diseñados para trabajar en ambientes de alta inducción (subestaciones eléctricas) y en un rango de temperatura de 0 a +45 °C.

• Este suministro debe incluir:

• los cables y conectores necesarios • las herramientas y/o accesorios especiales (en caso necesario) requeridos para mantenimiento, pruebas e instalación • la ingeniería y/o diagramas de alambrado

• Los equipos de radio y multiplexores deberán ser montados y completamente alambrados en gabinete con marco de 19”, con ventilación y previsto para accede el cableado por la parte superior (charolas).

El contratista debe entregar junto con los equipos sus manuales de instalación, operación, mantenimiento, reprogramación y puesta en servicio, en medios impreso originales y CR-ROM.

67

• Se requiere una disponibilidad de los enlaces de 99.99% considerando una baja latencia, debiendo realizarse y anexar los cálculos de propagación para cada uno de los enlaces.

• Las características técnicas de equipos y la altura de colocación de las antenas en la torre será elegida sobre la base de los cálculos de propagación y perfiles de los enlaces.

Este concepto se refiere a los trabajos de montaje de los equipos y accesorios dentro de insta-laciones de la CFE hasta el momento donde los equipos estén listos para ser puestos a punto y entrar en operación, para ello deben tomarse en cuenta las siguientes recomendaciones:

El proveedor debe entregar junto con las propuestas un dibujo en planta con dimensiones reales donde se instalarán los equipos tomando en consideración las escalerillas, cables de alimenta-ción, adaptaciones en el local o torres, accesorios y todo el material de instalación necesario para el montaje completo del sistema o de los equipos cuando esto sea aplicable.

• Los licitantes y/o fabricantes deben visitar -antes de la presentación de las propuestas técnicas- las áreas donde se realizarán los montajes con objeto de que se tomen en cuenta las consideraciones que sean necesarias, basándose en su experiencia.

• Es responsabilidad del proveedor el suministro de materiales y accesorios para la conclusión de los trabajos apegándose a lo solicitado en las características particulares del contrato de obra.

• El montaje e instalación de los equipos debe efectuarse de acuerdo a las normas, políticas y especificaciones de la CFE y recomendaciones del fabricante, esto incluye códigos de colores en cableados y equipos y normas de seguridad e higiene.

• El proveedor debe entregar a la CFE, al momento de su propuesta técnica, un programa calendarizado de los trabajos de montaje de los equipos. Se deben vigilar los puntos claves de las fechas que involucren acciones de parte de la CFE, sin las cuales el contratista no puede realizar estos trabajos.

• Para estar seguros del montaje y direccionamiento de las antenas, es necesario que conjuntamente se suban a las torres de los dos puntos a comunicar, que por el método de espejeo vean el punto contrario y entonces dirigir la antena con toda seguridad para tener la mayor ganancia en línea de vista.

• Después, instalar los conectores correctamente en la línea de transmisión, y conectarla a la antena hasta el radio de microondas, cuidando que este perfectamente asegurada a la torre, y por su cablera, de la torre hasta la caseta.

• Conectar el cable y programar frecuencia de transmisión y recepción para después correr pruebas de ver por lo menos de 12 horas.

• Después conectar aplicaciones y probar que funcionen.

3.7 Montaje del equipo


Resumen de puntos a considerar en la puesta en servicio de un equipo de radio, según procedi-miento NB8318:Documentos:

• Especificaciones generales y particulares de CFE

• Diagramas esquemáticos

• Diagramas de alambrado

• Cálculo de confiabilidad (deberá ser de 99.998 %)

• Instructivos de fabricante

• Planos de diseño autorizados para construcción

• Programas de montaje

• Pruebas de aceptación (por laboratorio certificado)

• Lista de materiales

Pruebas:

• Datos del equipo

• Revisión de la nomenclatura

• Verificación del montaje adecuado del gabinete (cuando aplique)

• Verificación de la instalación correcta de la antena y torre

• Verificación de las pruebas eléctricas

• Revisión final

Puesta en servicio:

Este concepto se refiere a la puesta a punto de los equipos después del montaje y hasta estar en completa operación. Lo anterior incluye la puesta en servicio del sistema y de todos los equipos periféricos y suscriptores inherentes al mismo. En la realización de estos trabajos se recomien-dan las siguientes consideraciones:

• El personal que el proveedor designe para la puesta a punto de los equipos debe dirigirse al personal de la CFE en idioma español.

• El proveedor debe demostrar que el personal que designe para la puesta en operación del sistema cuente con la experiencia y calificación técnica adecuada.

3.8 Documentos, pruebas y puesta en servicio

69

• El proveedor debe entregar un programa calendarizado para la realización de los trabajos, debiéndose ajustar a las restricciones que la CFE imponga por condiciones operativas internas, de manera que por estas mismas razones pudiera sufrir modificaciones,sinperjuicio económico a la CFE, por lo que este punto debe quedar bien aclarado con el proveedor.

• El proveedor debe contar con todo el equipo de medición y software para las pruebas necesarias para la puesta en servicio, e informar previamente a la CFE de las marcas y modelos de los equipos de medición a utilizar.

• La CFE debe nombrar al personal técnico de supervisión permanentemente asignado a los trabajos de puesta en servicio con la finalidad de verificar la correcta realización de las pruebas. El proveedor no debe realizar los trabajos si el personal de la CFE no se encuentra presente para avalar las pruebas realizadas; en caso de no ser así, la CFE pedirá la repetición de las mismas sin ningún perjuicio económico. Todas las actividades deben ser registradas en la bitácora y firmada por ambas partes.

Previo al inicio de los trabajos, el proveedor entregará a la CFE los formatos normalizados donde se asentarán los resultados de las mediciones y pruebas a realizar en los equipos. La CFE analiza-rá esos formatos y debe incluir todas las pruebas que a su juicio considere.

• Tensión de alimentación y consumo de energía: Se debe verificar que la tensión de alimentación y consumo de energía este dentro de los límites especificados por el fabricante. Esta prueba debe realizarse a capacidad máxima de potencia de salida del transmisor de RF

• Verificación de autonomía de la batería: Si se suministra batería o banco de baterías, se debe verificar la operación del radio con alimentación de la batería y que cumpla con el tiempo de autonomía especificado por el fabricante o lo que se establezca en el pedido o contrato.

• Verificación de frecuencia de operación del receptor

• Verificación de la sensibilidad del receptor

• Prueba de aceptación de modulación

• Verificación de la distorsión de audio del receptor

• Verificación de potencia de salida del transmisor

• Verificación de la estabilidad de frecuencia de operación del transmisor

• Medición de potencia

• Medición de sensibilidad

3.9 Pruebas pre-operativas


• Medición de frecuencia

• Medición de voltaje de alimentación

• Verificación de programación de canales

Computadora portátil: programación de frecuencia y aplicaciones propias del equipo.

3.10 EQUIPO DE MEDICIÓN Y MANEJO DE CABLES DE RADIOFRECUENCIA

Figura 61. Computadora portátil

Equipo de BER: bit error ratio

Este equipo deberá por lo menos hacer la prueba 12 horas continuas, y así tener un rango de 99.99 % de eficiencia en la tasa de errores.

Figura 62. Equipo de BER

71

Analizador de sistema: verificación de parámetros del equipo

Figura 63. Analizador

Respecto al manejo de los cables de radiofrecuencia en el apartado del tema 2.12 se describe a detalle esta información.

La Normatividad correspondiente a éste sistema se encuentra regido por los documentos seña-lados en el apartado 2.9 de esta unidad.

3.10 Normatividad para la supervisión del sistema de radiocomunicación

Conclusión

En la presente unidad se nos informó y familiarizó con los conceptos, definiciones, acrónimos y elementos básicos para un sistema comunicación, ya que durante todo el presente módulo se estarán utilizando estos conceptos. Por otra parte se han descrito de manera general los tipos de sistema de comunicaciones utilizados por CFE según las necesidades y requerimientos de servicios en sus instalaciones como son subestaciones y líneas de transmisión, en correlación con el cumplimiento normativo.

Si reflexionas acerca del alcance de este tema, podrás darte cuenta que aprendiste a identificar un Sistema de radiocomunicación VHF-UHF, así como sus componentes y accesorios que lo integran, las pruebas que se efectúan al sistema y la normatividad que se requiere para realizarlas.

Este sistema juega un papel muy importante en los proyectos que realiza la CFE, porque no sólo sirve para el envío de voz y datos en su operación habitual, sino que también sirve en situaciones


de emergencias donde la única vía de comunicación es inalámbrica.

Ahora bien, el Sistema de comunicación microondas es un sistema secundario para las comu-nicaciones de CFE, ya que es un medio en el cual se trabaja a bajas velocidades y está regido por un ancho de banda limitado, este sistema todavía es utilizado en nuestras subestaciones eléctricas y es importante estar conscientes de que casi siempre será utilizado como medio de comunicación de respaldo.

En la CFE se están instalando los sistemas de microondas en muchos enlaces de datos, recor-dando que la CFE no sólo se encarga de energía eléctrica, sino de proporcionar comunicaciones a diversas empresas. Es ahí donde a este sistema se le da el nombre de “última milla”, pues com-pleta enlaces de fibra y llega al usuario final.

Como supervisor te darás cuenta que el tipo de sistema a utilizar en los proyectos normalizados depende de las necesidades de las áreas de distribución y transmisión, y que dichas áreas son las encargadas de proporcionar los requerimientos que se incluirán en las características particula-res, sin embargo, el supervisor de obra juega un papel muy importante, ya que de él depende que el sistema sea suministrado e instalado de manera apropiada para su operación.

73

Fuentes consultadas

Este material ha sido elaborado por expertos de CFE con base en documentos internos y/o se sustenta en el trabajo de campo y la experiencia laboral:

• Especificación CFE U0000-03 “Criterios para la planeación y utilización de las comunicaciones en CFE”.

• Especificación CFE U0000-04”Equipos de Radiocomunicación (VHF)”.

• Especificación CFE U0000-05”Equipos de Radiocomunicación (UHF)”.

• Especificación CFE U0000-23”Sistemas de comunicaciones de espectro disperso para CFE”.

• HARRIS. (2000). Comunicaciones en la era digital. Volumen dos: tecnología VHF/UHF. Recuperado el día 21 de agosto de 2013, de http://rf.harris.com/media volume_2_spanish_tcm26-18765.pdf

• NB 8318, Rev. 1”Supervisar el montaje y pruebas del sistema de comunicación OPLAT, VHF, y/o UHF, y Equipo Terminal Óptico”.

• P-IPS-CM-11”Procedimiento de Pruebas preoperativas y operativas del sistema de comunicaciones por microondas y UHF”.

• P-IPS-CM-15”Procedimiento de Pruebas preoperativas y operativas del sistema de radio VHF y Troncalizado”.

• SICOM. Enlace Ethernet de microondas PTP800.Recuperado el día 16 de agosto de 2013, de http://www.sicom.com.uy/productos/ redesinalambricas/puntoapunto/ptp800

• SISVEN Seguridad. (2011). Multiplexores. Recuperado el día 20 de agosto de 2013, de http://www.sisven.com/productos-cat.php?id=83

• ITU. (2013). Sector de radiocomunicaciones. Recuperado el día 14 de agosto de 2013, de http://www.itu.int/net/about/itu-r-es.aspx

• Zelaya, W. (2010). Zonas de fresnel en redes inalámbricas. Recuperado el día 25 de agosto de 2013, de http://www.youblisher.com/p/163794-Zonas-de Fresnel-en-redes-inalambricas/


UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO

División de Educación Continua y a DistanciaFacultad de Ingeniería

..:: Jefatura de la División

Mtro. Víctor Manuel Rivera RomayE-mail: [email protected]

..:: Secretaría Académica

Lic. Anabell Branch Ramos E-mail: [email protected]

..:: Coordinación de Contenidos Académicos

Ing. Luis Fernando Meza Alvizu E-mail: [email protected]

..:: Gestión de Proyecto

Lic. Julieta Xiqui Pérez E-mail: [email protected]

..:: Diseño Instruccional

Lic. Irma Reynoso Hernández E-mail: [email protected]

..:: Diseño Gráfico

Lic. Antonio Gómez Fuentes E-mail: [email protected]

..:: Programación de Plataforma

Lic. Guadalupe Moreno Aguilar E-mail:[email protected]

Ing. Ernesto Rodríguez Ulloa E-mail:[email protected]

COMISIÓN FEDERAL DE ELECTRICIDAD

..:: Subdirección de Proyectos y Construcción

Ing. Benjamín Granados DomínguezE-mail: [email protected]

..:: Coordinación de Proyectos deTransmisión y Transformación

Ing. César Fuentes EstradaE-mail: [email protected]

..:: Coordinador de Esc. Sup. De Obra

Ing. Elder Ruiz MendozaE-mail: [email protected]

..:: Desarrollo de Contenidos y Tutores

Ing. Christian Fco. Ruiz Rodríguez E-mail: [email protected]

Ing. César Ernesto Meneses Lazo E-mail: [email protected]

Ing. Javier González González E-mail: [email protected]

Ing. Manuel Cu Gutiérrez E-mail: [email protected]

IIng. Jesús Javier Oyervides GonzáleE-mail: [email protected]

Ing. Ulises Uscanga Basto [email protected]

módulo tres -...

Documents