rediseÑo de antenas
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CAPTULO 2
2.1 RESUMEN
El presente captulo empieza con una breve introduccin sobre sistemas
inalmbricos en lo referente a: conceptos bsicos de antenas y propagacin,
zona de Fresnel, OFDM (Multiplexaje por Divisin de Frecuencias
Ortogonales), modulacin adaptativa y duplexacin; posteriormente, se
exponen los criterios para el rediseo de una red inalmbrica y finalmente se
hace una descripcin del software de anlisis y planificacin del sistema de
radiocomunicaciones externos fijo o mvil Radio Mobile.
2.2 PRINCIPIOS BSICOS DE SISTEMAS INALMBRICOS
2.2.1 Conceptos bsicos de antenas y propagacin
2.2.1.1Antenas
Es un dispositivo generalmente metlico utilizado para recibir o emitir energa
electromagntica. En el proceso de comunicacin las antenas transforman la
energa elctrica en ondas electromagnticas y viceversa.
2.2.1.1.1 Parmetros de una antena
a) Diagrama de radiacin
Es una representacin de la potencia de la seal transmitida en funcin del
ngulo espacial. Aquellas antenas que tienen la capacidad de irradiar ondas
electromagnticas con la misma capacidad y magnitud en todas las direcciones
en un solo plano se las conoce como antenas omnidireccionales; aquellas
CONCEPTOS GENERALES PARA EL REDISEO DEREDES INALMBRICAS
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antenas que irradian la onda electromagntica en una sola direccin se las
denomina antenas directivas.
b) Ganancia
Es la intensidad de radiacin que produce una antena en una direccin
determinada, con respecto a la intensidad de radiacin que produce una antena
de referencia o ideal denominada antena isotrpica (que irradia o recibe
energa uniforme en todas las direcciones, sirve como referencia para las
propiedades direccionales de las antenas reales), en el mismo punto y bajo las
mismas condiciones. Se mide en dBi o dBd (0 dBd es igual a 2,14 dBi).
c) Polarizacin:
La polarizacin de la antena se refiere a la orientacin del campo elctrico
emitido por la antena. Normalmente, dos antenas que forman un enlace entre
s deben fijarse a la misma polarizacin.
Una antena puede polarizarse en forma lineal (horizontal o vertical), en forma
elptica, o en forma circular. Si el campo elctrico permanece en la direccin
vertical durante toda la trayectoria de una onda electromagntica, la antena
est polarizada verticalmente; si la antena irradia una onda electromagntica
en donde el campo elctrico permanece en direccin horizontal, se dice que la
antena est polarizada horizontalmente; si el campo elctrico gira en un patrn
elptico, se dice que la antena est polarizada elpticamente; y si el campo
elctrico gira en un patrn circular, se dice que la antena est polarizadacircularmente.
d) EIRP (Effective Isotropic Radiated Power)
Equivalente a PIRE (Potencia Isotrpica Irradiada Efectiva). Es la mxima
potencia irradiada, esto equivale a la suma de la potencia transmitida y la
ganancia de la antena menos la prdida de cables y acoplamiento.
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2.2.1.1.2 Tipos de antenas comnmente utilizadas para la implementacin deredes inalmbricas
TIPO DE ANTENA DESCRIPCIN GRFICO
Dipolo de medialongitud de onda
Formada por 2 conductores,cada uno de un cuarto delongitud de onda, su patrn deradiacin es de 360 grados enel plano vertical y de 75 gradosen el plano horizontal,asumiendo que la antena estcolocada de forma horizontal.
Monopolo o AntenaMarconi
Es un solo conductor de un
cuarto de longitud de onda, muyusado en radiodifusin AM.
Log-Peridica(LDPA)
Es una antena donde laimpedancia de entrada vara enforma repetitiva cuando segrfica en funcin de lafrecuencia. Es unidireccional obidireccionales y tiene un granancho de banda.
Sectorial
Normalmente estn polarizadasverticalmente, son muy usadaspara aislar reas con altosniveles de ruido de RF, y paraalcanzar largas distanciascubriendo un rea extensa.
Yagi-UDA
Formada por elementos pasivos(directores) que se aade aldipolo de media onda y un
reflector.
ReflectorParablico
Se asemejan a un plato o fuentey proporcionan ganancias muyaltas y son muy directivas; seutiliza especialmente para latransmisin y recepcin vasatlite.
Tabla 2.1 Antenas utilizadas comnmente para la implementacin deredes inalmbricas
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Patch o PlanaFormada por dos placas demetal paralelas con un aislanteen la mitad.
Antena array oArreglo de Antenas
Es un conjunto de antenasalimentadas con amplitudes yfases variadas intencionalmentecon el objetivo de que lasinterferencias de los camposradiados por las antenas delconjunto permitan alterar eldiagrama de radiacin.
Tabla 2.1 Continuacin
2.2.1.2Propagacin
2.2.1.2.1 Principales fenmenos que afectan a las ondas electromagnticas
Desvanecimiento(fading)
Se refiere a las variaciones de la intensidad de la seal recibida,
provocadas por cambios en el medio (cambios atmosfricos comolluvia) o por las diferentes trayectorias tomadas por las seales(multicaminos) que causan interferencia. El receptor recibirvarias seales con diferentes fases que pueden sumarse,restarse o anularse, estos cambios provocarn que la amplitud dela seal se incremente o se desvanezca.
Absorcin
Cuando las ondas electromagnticas atraviesan algn materialdurante su trayectoria, se produce una prdida en la potencia delas mismas, sta decrece de manera exponencial. Los materialesms absorbentes son el metal y el agua (lluvia, niebla, vapor ynubes bajas).
Reflexin
Una onda de radio es reflejada cuando entra en materiales de
superficie reflectora, como son el metal y el agua, en el caso de lareflexin el ngulo con el cual una onda incide en una superficieser igual al ngulo con el cual es desviado (ngulo de reflexin).
Como consecuencia de la reflexin se produce la multitrayectoria,sta se genera cuando una onda electromagntica incide en losobstculos y se generan mltiples copias de la seal viajando endiferentes direcciones y con retardos variables.
Tabla 2.2 Principales fenmenos que afectan a las ondas
electromagnticas
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Difraccin
Es el comportamiento de una onda cuando choca contra los bordesde un obstculo y dan la impresin de doblarse; esto se explica yaque cada punto de un obstculo genera un nuevo frente de ondas,el nuevo frente puede rodear un obstculo. Es proporcional a lalongitud de onda, las ondas ms largas se difractan ms, dando laimpresin de voltear la esquina.
RefraccinCuando una onda electromagntica pasa de un medio con unadensidad a otro de densidad diferente, cambia de velocidad y enconsecuencia de direccin, en el lmite de los dos medios.
Interferencia
Existen varios tipos de interferencia. La interferencia constructivase da cuando los dos crestas de dos ondas coinciden, por lo tantose suman. La interferencia destructiva se da cuando una cresta deuna onda coincide con un valle de otra onda y se anulan entre si.En redes inalmbricas la interferencia es considerada comoalteraciones provocadas por otras redes o fuentes de microondas.Las tcnicas de modulacin y el uso de canales mltiples ayudan adisminuir la interferencia.
Dispersin(Scattering)
Fenmeno en el cual la direccin, frecuencia o polarizacin deonda es cambiada cuando la onda encuentra discontinuidades enel medio, o interacta con el material a nivel atmico omolecular[13]
Tabla 2.2 Continuacin
2.2.1.2.2 Modelos de propagacin en exteriores
El objetivo de estos modelos es predecir las prdidas que una onda
electromagntica afrontar durante su viaje desde el transmisor hasta elreceptor. Estos modelos han sido construidos en funcin de pruebas que se
han realizado en diferentes circunstancias y lugares; es decir, consideran el
viaje de las ondas a travs de zonas urbanas, zonas rurales, forestales,
montaosas, en espacios libres, etc. Los modelos generalmente se basan en
mtodos probabilsticos.
Tabla 2.3 Modelos de propagacin en exteriores
Modelo de FriisSe deduce de las ecuaciones de Maxwell, calcula la potenciarecibida en funcin de la distancia, trabaja en condicionesideales, no considera obstculos.
Modelo de dos RayosReflexin terrestre, se basa en ptica geomtrica, considerala altura del transmisor y la del receptor, es el ms adecuadoen distancias de varios kilmetros.
Modelo Okumura
Usado en entornos urbanos en el rango de frecuencias de150 MHz a 1920 MHz (VHF y UHF), distancias de 1 Km a100 Km.
Modelo Okumura-Hata
Se basa en Okumura, considera el rango de frecuencias de150 MHz a 1500 MHz (VHF y UHF), su modelo fue
propuesto para entornos suburbanos y rurales, consideroterrenos ligeramente montaosos.
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Modelo Walfish-Bertoni
Usa modelos de difraccin, calcula la potencia media de laseal al nivel del pavimento, considera techos y alturas deedificios.
Modelo Walfisch-
Ikegami
Este modelo es usado en entornos urbanos, corresponde afrecuencias del rango de 800 - 2000 MHz, considera ladifraccin descendente hasta el nivel de las calles yparmetros como densidad de edificios, altura promedio deedificios, altura de las antenas, ancho de las calles, etc.
Modelo dePropagacin en elEspacio Libre
Predice la potencia de la seal, debe existir lnea de vistaentre transmisor y receptor, muy usado en enlacesmicroondas y satelitales.
Modelo Cost 231Es una extensin del modelo de Hata, cubre hasta el rangode los 2 GHz.
Modelo de Longley-Rice
Modelo usado para sistemas de punto a punto con un rangode frecuencias de 40 MHz a 100 GHz, considera diferentestipos de terrenos.
Modelo de Durkin
Predice el campo sobre terrenos irregulares, trabaja
inicialmente en funcin de una base de datos topogrficapara obtener datos del perfil topogrfico, asume que la sealest libre de multipropagacin, posteriormente calcula lasprdidas de la seal, su desventaja es que no prediceprdidas debido a edificios, rboles, no considera el efectomultitrayectoria.
Modelo Dual-SlopeBasado en el modelo de Dos Rayos, usado en entornos enlos que existe lnea de vista, la prdida est en funcin de ladistancia que existe entre transmisor y receptor.
Tabla 2.3 Continuacin
2.2.2 Zona de Fresnel
Para determinar las Zonas de Fresnel primeramente se debe determinar la
lnea de vista comnmente llamada LOS (Line of Sight), que representa la lnea
visual entre el receptor y transmisor, se debe verificar que la lnea de vista no
est bloqueada por ningn tipo de obstculo, posteriormente se debe
determinar las zonas de Fresnel que son las zonas alrededor del rayo directo
en forma de elipse; pero la que ms interesa es la primera zona de Fresnel, sedebe garantizar un 60% de su despeje, caso contrario si esta zona es obstruida
por algn tipo de obstculo (rbol, edificios, montaas, etc.), la seal es
atenuada.
El grfico 2.1 indica los parmetros que se deben considerar para el clculo de
la primera zona de Fresnel, donde el clculo del radio de la zona de Fresnel rf1
est en funcin de la distancia y la frecuencia.
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Grfico 2.1 Zona de Fresnel
Ecuacin para calcular de la primera zona de Fresnel:
( )df
ddrf
*
2*131,171 = [15] (2.1)
Donde:
rf1 es el radio de la primera zona en kilmetros.
d1 y d2 son las distancias desde el obstculo a los extremos del enlace
en kilmetros.
d es la distancia total del enlace en metros, es d1 + d2.
fes la frecuencia en MHz.
2.2.3 Modulacin Adaptativa
Permite adaptar el sistema de modulacin del canal, dependiendo de la
condicin de la relacin seal a ruido (SNR) del enlace, es decir que si el
enlace sufre un desvanecimiento de la seal el esquema de modulacin ser
menor con el fin de mantener estable la conexin. En el grfico 2.2 se puede
observar que modulaciones ms complejas implican que el rea de cobertura
sea menor, que la zona presente menores niveles de interferencia, ruido y poco
desvanecimiento.
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Grfico 2.2 Caractersticas de la modulacin adaptativa[14]
2.2.4 OFDM (Multiplexaje por Divisin de Frecuencias Ortogonales)[16]
OFDM es un esquema de modulacin que permite trabajar en ambientes
NLOS, superar los problemas de ISI (interferencia intersmbolos), tener una alta
eficiencia espectral y baja susceptibilidad al retardo sufrido por
multitrayectorias.
La seal OFDM est compuesta por mltiples subportadoras ortogonales
solapadas. Las frecuencias de las subportadoras son precisas, garantizando
que no exista interferencia entre ellas debido a los solapes; cada canal esta
formado por 52 subportadoras ortogonales, 48 para la transmisin de datos y 4
para control. Las subportadoras son moduladas utilizando BPSK (modulacinpor desplazamiento de fase binaria) para 6 y 9 Mbps, en este nivel se codifica 1
bit por subportadora o 48 bits por smbolo OFDM. Las tasas de transmisin de
datos de 6 Mbps se logra utilizando codificacin convolucional de 1/2, la de 9
Mbps se obtiene con una tasa de cdigo de 3/4. La codificacin convolucional
significa que ya sea la mitad o 1/4 de los bits, sern bits de redundancia
utilizados para la correccin de errores, as que solamente se tendrn 24 o 36
bits de datos por smbolo OFDM; QPSK (modulacin por desplazamiento defase cuaternaria) para 12 y 18 Mbps, codifica 2 bits por subcanal para un total
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de 96 bits por smbolo OFDM. Despus de sustraer los bits introducidos por el
codificador convolucional, el receptor recibe 48 o 72 bits de datos por smbolo
OFDM; 16-QAM (modulacin de amplitud en cuadratura de 16 niveles) para 24
y 36 Mbps, codifica 4 bits por subcanal utilizando tasas de codificacin de 1/2 y
3/4 o 64 QAM (modulacin de amplitud en cuadratura de 64 niveles) para 48 y
54 Mbps, codifica 6 bits por subcanal utilizando tasas de codificacin de 2/3 y
3/4, esto se resume en la tabla 2.4
Tabla 2.4 Tasa de datos y de cdigo segn el tipo de modulacin,
definidas por 802.11a[16]
2.2.5 Duplexacin
Duplexacin se refiere al proceso de crear canales bi-direccionales para
transmisin de datos uplink(enlace de subida) y downlink(enlace de bajada).
Los dos mtodos comunes de duplicidad que se emplean en varios sistemasinalmbricos son la Duplexacin por Divisin de Frecuencia (Frequency
Divisin Duplexing, FDD) y la Duplexacin por Divisin de Tiempo (Time-
Division Duplexing, TDD).
Un sistema basado en Duplexacin por Divisin de Frecuencia (FDD) requiere
dos canales que son separados para minimizar la interferencia, uno para
transmisin y otro para recepcin. La mayora de las bandas FDD sonasignadas a voz porque la arquitectura bi-direccional de FDD permite manejar
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la voz con demoras mnimas, FDD est diseada para trfico simtrico y no
requiere de tiempo de guarda. Sin embargo, FDD tiene componentes
adicionales al sistema y esto eleva los costos.
Un sistema basado en Duplexacin por Divisin de Tiempo (TDD), ofrece un
nico canal que soporta el trfico de los enlaces directo e inverso, con un breve
intervalo de tiempo usado para separar las transmisiones en cada direccin,
esto significa que no puede transmitir y recibir al mismo tiempo. Un sistema
TDD puede asignar dinmicamente ancho de banda al uplinky downlink, segn
su trfico. La transferencia asimtrica es apropiada para el trfico de Internet
en el que hay grandes volmenes de datos en downlink.
2.2.6 Conceptos bsicos de comunicaciones de datos
Ancho deBanda
Es el rango de frecuencias que permite pasar un canal detransmisin, por lo tanto el ancho de banda determina lacapacidad del canal, es decir que entre mayor sea el ancho debanda habr mayor capacidad. Se lo mide en Hz.
Latencia
Retardo que se produce entre el tiempo en el que un bitcomienza a dejar el dispositivo de origen y el tiempo en que el
ltimo bit llega a su destino. Es un factor muy importante quese debe considerar en un diseo, aplicaciones de tiempo realrequieren retardos mnimos.
ThroughputEs la cantidad de informacin que se transmite a travs de unmedio de transmisin en una unidad de tiempo. Es latransferencia real de datos desde un nodo a otro.
CapacidadEs la velocidad mxima a la que se puede transmitir lainformacin a travs de un medio de manera confiable y bajociertas restricciones. Se mide en bits/segundo.
JitterEs un fenmeno que se origina a causa de la fluctuacin de lafase (ensanchamiento y alargamiento de la anchura de unpulso). Es la variacin del retardo.
Calidad deServicio
(QoS)
La calidad de servicio es aquella que garantiza el throughputdelas aplicaciones, considera parmetros como el retardo, lavariacin del retardo y la prdida de paquetes. Dentro de losobjetivos de la calidad de servicio est asignar el ancho debanda de forma diferenciada, administrar la congestin de lared, permitir el manejo de prioridades segn el tipo de trfico ymodelar el trfico de la red.
RelacinSeal/RuidoS/N
La relacin seal/ruido (S/N) se define como el margen que hayentre la potencia de la seal que se transmite y la potencia delruido que la degrada. Este margen es medido en decibelios.
Tabla 2.5 Conceptos bsicos de comunicaciones de datos
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RelacinPortadora/RuidoC/N
La relacion C/N se define como la relacin del nivel de potenciade la portadora de la seal con respecto al nivel de ruido delsistema, se expresa en decibelios.
Tipos de Red
Punto a Punto:Es usado para intercomunicar localidades bastante lejanas,trabajan con antenas altamente directivas y los enlaces tienenuna capacidad de Mbps y Gbps generalmente usado en redesfijas.
Redes punto a multipunto:En este tipo de redes existe un nodo central que se conectacon dos o ms puntos remotos, este tipo de redes ofrecen grancapacidad de conexin.
Redes Mesho de malla:Las redes malladas (mesh) inalmbricas son una topologa enla que cada nodo est conectado a uno o ms nodos de la red,
formando comunicaciones redundantes de mltiples saltos quepermiten que la transmisin de datos pueda realizarse pordiferentes caminos y, adicionalmente, extienden la coberturade la red inalmbrica. Cuantos ms nodos, mejor ser lacobertura y la red, es as que si la red es una malla completa,se garantiza que no exista interrupcin en las comunicaciones.
Tabla 2.5 Continuacin
2.3 CRITERIOS PARA EL REDISEO DE UNA RED
INALMBRICA
El rediseo de una red inalmbrica implica abandonar el esquema actual de
funcionamiento para lograr cambios significativos en el rendimiento de la red
(disponibilidad, operabilidad, calidad de servicio, tiempos de respuesta, costos,
entre otros).
El proceso a seguir para la ejecucin de un rediseo de una red inalmbrica es:
2.3.1 Evaluacin de la situacin actual de la red inalmbrica
Implica en realizar una evaluacin de las condiciones actuales de la red
inalmbrica, en lo referente a: aplicaciones y servicios que soporta la red, los
dispositivos inalmbricos instalados, estructura fsica (equipamiento fsico de
los dispositivos inalmbricos, instalaciones y protecciones elctricas, etc.) y
lgica (direccionamiento IP, etc.), disponibilidad, operabilidad y seguridades;
con el fin de determinar las falencias existentes en la red.
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2.3.2 Decisin de rediseo de la red inalmbrica
Implica la toma de decisin de rediseo de la red inalmbrica en base al
diagnstico de la situacin actual.
En el caso de que el diagnstico de la situacin actual de la red inalmbrica
sea desfavorable, sin duda se debe realizar un rediseo total de la red
inalmbrica, pues no est cumpliendo con el propsito para la cual fue
implementada; caso contrario se deben aplicar medidas correctivas para su
mejoramiento y sostenimiento en el tiempo en base a las sugerencias
propuestas en el diagnstico de la red.
2.3.3 Rediseo de la red inalmbrica
2.3.3.1Expectativas de los usuarios de la red inalmbrica
Implica la recoleccin de los requerimientos que la red inalmbrica debe
cumplir para satisfacer las demandas propuestas por los usuarios actuales de
la red.
Los requerimientos a considerarse son: rea de cobertura, localizacin
geogrfica de los usuarios a conectarse a la red, disponibilidad del servicio,
operabilidad de la infraestructura fsica inalmbrica, tiempos de respuesta,
seguridad (fiabilidad, confidencialidad, integridad) y costo/beneficio de la
tecnologa inalmbrica a implementarse.
2.3.3.2Dimensionamiento de la red inalmbrica
Implica realizar el dimensionamiento de la red inalmbrica en base a las
expectativas de los usuarios a beneficiarse de la red inalmbrica.
a) Capacidad de la red inalmbrica
Uno de los datos importantes a la hora de dimensionar la red inalmbrica es
determinar la capacidad que requiere la red para soportar las aplicaciones de
voz, video y datos (Web, Correo Electrnico, FTP, VoIP etc.), en base al patrn
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de uso de las aplicaciones, el nmero de usuarios simultneos y la
caracterstica de las aplicaciones.
Caracterstica de las aplicaciones de voz, video y datos
En el diseo de la red inalmbrica es importante determinar el tipo de
aplicaciones que debe soportar la red y la capacidad que stas necesitan,
especialmente las aplicaciones de tiempo real, que son aquellas aplicaciones
que requieren que los retardos y la variacin del retardo (jitter) sean mnimos
durante la transmisin.
La videoconferencia sobre IP tolera latencias menores a 400 ms y una prdida
de paquetes menores al 1%. La capacidad que requiere una videoconferencia
est entre 128 Kbps y 768 Kbps, esto depende del codecde audio (Tabla 2.7) y
video (H.261, H.263) definido en el estndar H.323, del formato y la resolucin
del video: el formato CIF (Common Interchange Format) cuya resolucin es de
352 x 288, el formato QCIF (Quarter CIF) cuya resolucin es de 176 x 144, el
formato SCIF (Super CIF) cuya resolucin es de 704 x 576, el formato 4CIF de
702x576 o 720x576 de resolucin, el formato 16CIF 4:3 de 1408x1152 o1440x1152 o el formato 16CIF 16:9 de resolucin 1920x1152 y del nmero de
imgenes por segundo (15 a 30 cuadros por segundo). [17]
La Voz sobre IP (VoIP) se refiere al transporte de trfico de voz sobre el
protocolo IP, acepta una prdida de paquetes menores al 1% y tolera latencias
menores a 250 ms, generalmente para una buena calidad de voz se debe
asegurar retrasos menores a 40 ms. La capacidad requerida est entre los 20 a256 Kbps, depende del codecde audio (Tabla 2.7) que se este utilizando par la
transmisin y si hay o no supresin de silencios.[17],[18],[19]
En la tabla 2.6 se indica una comparacin de las aplicaciones ms comunes,
sus caractersticas y la capacidad que stas necesitan. La tabla 2.7 muestra los
codecsque se usan en aplicaciones de VoIP.
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Aplicacin Tipo Latencia CapacidadVideoconferencia Tiempo Real Baja 128 a 768 KbpsVoIP Tiempo Real Baja 20 a 256 KbpsWeb Tiempo no Real Alta 64 a 1,5 MbpsCorreo Electrnico Tiempo no Real Alta 4 a 20 KbpsTransferencia de archivos Tiempo no Real Alta 10 a 600 Mbps
Tabla 2.6 Caractersticas de trfico[20],[18],[17]
Codec Mtodo de compresin Capacidad MOSG.711 PCM Pulse Codec Modulation 64 Kbps 4.4G. 723.1 CELP Code Excited Linear Prediction 5.3 Kbps 3.98 a 3.5G.723.1 MP-MPLQ Law bit rate vocoder for Multimedia 6.4 Kbps 3.98 a 3.5G.726 ADPCM Adaptative Differential PCM 32 Kbps 4.2G.728 LD-CELP Law Delay CELP 16 Kbps 4.2G.729a CS-ACELP Conjugate Strcture Alebraic CELP 8 Kbps 4.2
Tabla 2.7 Caractersticas de los codecs - VoIP[19],[21]
Nmero de usuarios simultneos en la red
Para estimar el nmero de usuarios simultneos primeramente se debe
conocer el nmero de usuarios que se conectarn a la red; luego se debe
estimar un factor de simultaneidad segn el tipo de usuarios de la red y
finalmente se debe estimar el patrn de uso de las aplicaciones por parte de los
usuarios de la red.
Con los datos obtenidos anteriormente, el nmero de usuarios simultneos es:
b) Estimacin de la capacidad futura de la red
Otro factor importante a considerar una vez estimada la capacidad que requiere
la red inalmbrica es la estimacin de la capacidad futura, con el fin de
determinar el crecimiento de la red inalmbrica considerando el nmero de
usuarios y poder estimar el hardware necesario para cubrir sus necesidades.
Para estimar la capacidad futura se debe considerar las caractersticas de
trfico que la red a presentado, las mismas que se obtienen de los software de
administracin y el crecimiento de los usuarios, estos datos nos ayudan a
formar una lnea de tendencia, puede ser exponencial, lineal, logartmica,
polinmica y potencial, que nos permita realizar la proyeccin de estimacin de
Usuarios simultneos= #usuarios totales x % simultaneidad x %uso de las aplicaciones (2.2)
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la capacidad futura de la red, para ello se hace uso de paquetes
computacionales como Microsoft Excel.
2.3.3.3Seleccin de la tecnologa inalmbrica
En base a las expectativas de los usuarios y la capacidad que requiere la red
inalmbrica se debe realizar un anlisis comparativo de tecnologas existentes
en el mercado con la tecnologa que se est usando, con el fin de determinar si
se debe mantener la tecnologa actual o es necesario cambiarla.
Los parmetros a considerarse en la comparacin de la tecnologa actual con
otras tecnologas existentes en el mercado son:
Frecuencia de operacin
Capacidad de la red
Costo de los equipos por unidad
Nmero mximo de saltos
Nmero mximo de nodos
Latencia
Cobertura
Throughput
2.3.3.4Planificacin de enlaces inalmbricos
Seleccin de los sitios donde se colocarn los equipos del backhaul inalmbrico
Para realizar la seleccin de los sitios en donde se colocarn los equipos del
backhaul inalmbrico se debe hacer un exhaustivo estudio de mapas y
prospeccin en sitio, que permita determinar el lugar idneo para la colocacin
de los equipos del backhaulinalmbrico.
1. En los sitios:
Ubicacin geogrfica real (altitud, latitud y longitud)
Naturaleza del terreno (clima, caractersticas elctricas, etc.)
Clima de terreno Datos informativos del dueo del terreno
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Restricciones de montaje del equipo inalmbrico debido a
regulaciones estatales
2. Medios de acceso
Caminos de acceso existentes al terreno
3. Suministro de energa
Disponibilidad del suministro de energa (elctrica, elica, solar)
Voltajes y frecuencias de la energa de alimentacin
Disposicin de sistemas de puestas a tierra
Informacin sobre regulacin del voltaje y las fallas de
alimentacin
4. Torres y mstiles
Cimentacin de la torre o mstil
Resistencia mecnica de la torre o mstil y capacidad para el
montaje de las antenas
5. Propagacin de radio
Confirmacin de visibilidad directa
Confirmacin de despeje de la primera zona de Fresnel.
Confirmacin de fuentes que afecten a la propagacin de ondas
electromagnticas (interferencias, atenuaciones, etc.)
Simulacin del sistema inalmbrico
Si bien dimensionar manualmente un sistema inalmbrico es factible, hoy en
da es mejor utilizar herramientas que ayuden a la automatizacin del proceso.
Estas herramientas toman en cuenta factores relevantes tales como:
fenmenos que afectan a la propagacin de ondas electromagnticas(absorcin, interferencia, reflexin, refraccin, etc.), caractersticas del terreno
(clima, caractersticas elctricas, velocidad del viento, topografa, etc.),
caractersticas de los equipos inalmbricos, etc.
De entre las herramientas existentes en el mercado, el software hoy en da
utilizado por un buen nmero de profesionales del sector de las
telecomunicaciones es el conocido programa Radio Mobile, programa que en
un inicio fue concebido para sistemas de radio aficionados tradicionales
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(comunicaciones de voz y datos en UHF y VHF), pero por su versatilidad se ha
utilizado en estos ltimos tiempos para todo tipo de sistemas inalmbricos que
operen en el rango de frecuencias de 20MHz a 20GHz.
En la seccin 2.4 se describe ms ampliamente las caractersticas de este
software gratuito de anlisis y planificacin de sistemas inalmbricos.
2.3.3.5Gestin de la red y medidas de seguridad
Gestin de Redes
Se deben considerar procedimientos administrativos para llevar un control ymonitorizacin del desenvolvimiento de la red inalmbrica, as como tambin es
importante establecer niveles de calidad de servicio que permitan garantizar el
throughput de las aplicaciones, considerando los retardos, la variacin de
retardos y las prdidas de paquetes.
Direccionamiento lgico de redes
Implica organizacin y distribucin direcciones lgicas de red (direcciones IP) acada nodo de la red inalmbrica para llevar un control de cuantos elementos
estn conectndose a la red. El direccionamiento est ntimamente ligado al
nmero de equipos a implementarse en la red inalmbrica y debe considerarse
el rango de direcciones IP privadas designados por IANA (Tabla 2.8).
Tabla 2.8 Rango de direcciones IP privadas[22]
Seguridad
Se deben establecer polticas y procedimientos para mantener la seguridad en
la red inalmbrica.
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En lo referente a procedimientos para la proteccin de la red inalmbrica es
importante considerar medidas para el control de acceso de usuarios y equipos
que estn autorizados a conectarse a la red inalmbrica. Entre los
procedimientos que se pueden utilizar estn: Gestin de Redes Locales
Virtuales (VLAN), Redes Virtuales Privadas (VPN), mtodos de autenticacin o
cualquier otro mecanismo que disponga la tecnologa inalmbrica a
implementarse en la red inalmbrica.
Todos los procedimientos y polticas para la proteccin de la red inalmbrica
deben estar documentados y reglamentados en un plan de seguridad de la red
inalmbrica.
2.3.3.6Presupuesto Referencial
El xito de un diseo no est determinado nicamente por su viabilidad tcnica.
Adems, debe ser rentable econmicamente hablando.
Resulta muy complejo establecer un mtodo exacto para realizar un
presupuesto, es por ello que se debe optar por una aproximacin msconservadora basada en un presupuesto referencial que permita tomar
decisiones ejecutivas en base al costo/beneficio de la implementacin de la
infraestructura inalmbrica.
2.4 SOFTWARE DE ANLISIS Y PLANIFICACIN DE
SISTEMAS INALMBRICOS EXTERNOS FIJO O MVIL
RADIO MOBILE
Radio Mobile es un software gratuito que est basado en el modelo Longley-
Rice tambin conocido como Irregular Terrain Model o ITM. El funcionamiento
de Radio Mobile es a travs de mapas topogrficos de las diferentes zonas del
mundo que incluyen datos digitales de elevacin del terreno, estos mapas son
incluidos en el programa generando mapas virtuales, sobre los cuales se
efectan los diferentes anlisis que permiten determinar parmetros (Grfico2.3) como la cobertura, los posibles niveles de seal en los diferentes partes de
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la trayectoria, si existe o no lnea de vista entre el transmisor y el receptor,
tambin permite observar en vistas en 3D; en conclusin esta herramienta es
muy til para planificar sistemas inalmbricos.
Radio Mobile predice el comportamiento de un radioenlace entre dos sitios
dados, para ello realiza la simulacin del enlace tomando en cuenta:
Las caractersticas de los equipos de radio
La naturaleza del terreno
La teora de propagacin de ondas de radio usando el modelo Longley-
Rice
Grfico 2.3 Software de anlisis y planificacin de sistemas
inalmbricos Radio Mobile
2.4.1 Modelo Longley-Rice
El Modelo Longley-Rice tambin conocido como Irregular Terrain Model o
ITM, es un modelo basado en teora electromagntica y anlisis estadsticos de
las caractersticas de diferentes tipos de terrenos y mediciones de radio, que se
aplica en modo punto a punto y modo de prediccin de rea, fue diseado para
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esquemas de comunicacin que trabajen en el rango de frecuencias de 20 MHz
a los 20 GHz y longitudes de trayecto entre 1 km a 2000 km.
2.4.1.1Parmetros de entrada[23]
Hacen referencia a las caractersticas del grupo de equipos de radio
involucrados en el estudio de propagacin.
Frecuencia:La frecuencia portadora de la seal transmitida. El modelo
de Longley-Rice es relativamente insensible a la frecuencia,
frecuentemente un valor definido puede cubrir un amplio ancho de
banda.
Distancia:La distancia angular entre dos terminales.
Altura de antenas: Hace referencia a la altura del equipo por sobre la
elevacin del terreno.
Polarizacin: La polarizacin de las antenas puede ser vertical u
horizontal. El modelo asume que ambas antenas usan la misma
polarizacin.
2.4.1.2Parmetros del entorno[23]
Son parmetros independientes del sistema de radio que describen de forma
estadstica las particularidades del sitio donde operar el sistema,
Variable de terreno irregular h: Las irregularidades del terreno que se
encuentran entre dos terminales se tratan como una funcin aleatoria de la
distancia entre los terminales. Para caracterizar esta funcin, el modelo ITM
utiliza un nico valor de h para representar de forma simplificada la altura
promedio de las irregularidades en el terreno. Algunos valores sugeridos se
indican en la Tabla 2.9.
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Formas del terreno )(mh
Plano o superficie del agua 0
Llanura 30
Colinas 90
Montaas 200
Montaas escabrosas 500
Para un nivel promedio usar h = 90 m
Tabla 2.9 Modelo Longley-Rice. Valores sugeridos para el parmetro de
terreno irregular[23]
Constantes elctricas del terreno: considera la permitividad relativa y la
conductividad del suelo.
Conductividad del suelo (S/m): es una propiedad fsica del suelo que
representa la facilidad con la que los electrones pueden pasar por l.
Vara con la temperatura y es expresada en Siemens por metro. A mayor
conductividad es mayor el riesgo de tener atenuaciones o fluctuaciones en
la seal de radio (Tabla 2.10).
Permitividad relativa al suelo: es determinada por la habilidad de un
suelo de polarizarse en respuesta a un campo elctrico aplicado y, de esa
forma, cancelar parcialmente el campo dentro de l. Depende del tipo de
terreno y de la frecuencia de trabajo (Tabla 2.10).
Tabla 2.10 Modelo Longley-Rice. Constantes elctricas del terreno[23]
Refractividad de la superficie (Unidades-N): la refractividad de la superficie
se basa en la refractividad atmosfrica cercana al suelo. Se representa como
valor nico Ns (N-unidades) que decrece con la altura, comenzando con su
valor mximo en el nivel del mar. Para el modelo Longley-Rice se puede
CaractersticasDel terreno
Permitividad Relativaal suelo
Conductividaddel suelo (S/m)
Tierra media 15 0.005Tierra pobre 4 0.001Tierra rica 25 0.02Agua dulce 81 0.01Agua mar 81 5
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introducir el valor de refractividad de superficie directamente, tpicamente en el
rango de 250 a 400 de N-unidades (correspondiente a valores de curvatura de
la tierra de 1.232 a 1.767). Una curvatura efectiva de la tierra de K=4/3
corresponde a una refractividad de superficie de valor aproximadamente 301 N-
unidades. Longley-Rice recomiendan este ltimo valor para condiciones
atmosfricas promedio (Tabla 2.11). La refractividad se define por la expresin
2.5:
=
KNs
11
046665.0
1ln3.179
[24] (2.5)
Donde:
Ns es la refractividad de la superficie
Kcurvatura de la tierra
Clima: este parmetro es utilizado para caracterizar a la atmsfera y su
variabilidad en el tiempo. Hay 7 modelos de clima caracterizados en el modelo
Longley-Rice:
Clima Ns (N-Unidades)
Ecuatorial (Congo) 360
Continental Subtropical (Sudan y Centro Amrica) 320
Martimo Subtropical (Oeste de las costas de frica) 370
Desierto (Sahara) 280
Continental Templado 301
Martimo Templado, sobre la tierra (Reino Unido y Continentes
de la costa Oeste)
320
Martimo Templado, sobre el mar 250Para condiciones promedio usar el clima continental temperado y Ns=301 N-unidades
Tabla 2.11 Modelos Longley-Rice. Valores sugeridos de Ns en funcin
del clima[23]
De acuerdo con el modelo, el clima continental templado es comn en la mayor
parte de grandes superficies de la zona templada. Se caracteriza por extremos
en la temperatura y cambios diurnos y de estaciones pronunciadas en la
propagacin. En latitudes medias, en zonas costeras, donde los vientos
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predominantes llevan el aire hmedo martimo hacia el interior, prevalece un
clima martimo templado; situacin tpica del Reino Unido y de las costas
occidentales de los Estados Unidos y Europa. El resto de los climas pueden
asociarse de la misma forma a otras regiones del mundo.
2.4.1.3Parmetros estadsticos[23]
Estos parmetros de variabilidad describen las condiciones estadsticas del
escenario, estos parmetros pueden variar en funcin de las caractersticas del
terreno y las especificaciones del equipo.
% de tiempo: permite especificar cmo se desea tratar la variabilidad de
tiempo en respecto a los cambios atmosfricos y otros efectos. Expresado
como un porcentaje entre 0,1% y el 99,9%; tomar un porcentaje mayor en
este valor, reduce la variabilidad en el nivel de la seal.
% de ubicaciones: se expresa como un porcentaje de 0.1% a 99.9%.
Sucede lo mismo en los resultados que para el caso % de tiempo, pero en
respecto al mayor nmero de localizaciones en las que se pueda mantener
el nivel de la seal.
% de situaciones: esta variabilidad tiene en cuenta otro tipo de variables
que pueden denominarse variables ocultas. Este tipo de variables
representan efectos que no pueden explicarse o que simplemente se ha
decidido no controlar. Sirven para diferenciar casos con iguales equipos y
condiciones de entorno similares. Puede ser expresado como un porcentaje
entre 0.1 % y el 99.9 % para controlar lo mucho o poco que se quiere que
afecten.
Modo estadstico
Llamado tambin modo de variabilidad. El modelo de Longley-Rice define
cuatro modos de variabilidad (Tabla 2.12): modo de mensaje simple (modo
intento), modo individual (accidental), modo mvil, modo broadcast (difusin).
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El modo seleccionado determina el significado de la fiabilidad de los valores
usados en el modelo. El modo estadstico puede ser considerado como la
especificacin para determinar la fiabilidad de los clculos.
Modos de Variabilidad DescripcinIntento Transmisiones unicastentre estaciones fijasAccidental Usado para evaluacin de interferenciasMvil Propagacin en entorno mvilDifusin Transmisiones broadcastentre estaciones fijas
Tabla 2.12 Modelo Longley-Rice. Modos de variabilidad[25]
2.4.1.4Operacin del modelo Longley-Rice[23]
Una vez definidos los valores para los parmetros de entrada, entorno y
estadsticos (Tabla 2.13).
Parmetros de Entrada
Frecuencia:
Altura de antenas:
Distancia:
Polarizacin:
20 MHz a 20 GHz
0.5 m a 3000 m
1 Km a 2000 Km
Horizontal o Vertical
Parmetros del Entorno
Variable de terreno irregularh:Constantes elctricas del terreno:
Refractividad de la superficie:
Clima:
Rugosidad promedioPermitividad y Conductividad
250 a 400 N-unidades
Ecuatorial, Continental Subtropical,
Martimo Subtropical, Desierto,
Continental Templado, Martimo
Templado sobre la tierra y Martimo
Templado sobre el mar.
Parmetros estadsticos
Fiabilidad respecto a variabilidad detiempo, locacin y situacin
0.1% al 99.9%
Tabla 2.13 Modelo Longley-Rice. Parmetros del sistema[23]
El modelo de terreno irregular realiza estimaciones geomtricas sobre el
camino de propagacin, luego el modelo determina una atenuacin de
referencia la cual es un valor medio de atenuacin, relativo al espacio libre. La
atenuacin de referencia es tratada por el modelo como una funcin continua
de la distancia como lo indica en el grfico 2.4.
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En el grfico 2.4 se identifican tres regiones denominadas lnea vista, difraccin
y dispersin. La regin de lnea de vista es aquella en donde la curvatura de la
tierra no interrumpe la lnea directa de propagacin de ondas pero si pueden
existir obstrucciones tales como colinas, bosques, etc. La atenuacin de
referencia en la regin de lnea de vista se determina como una funcin
combinada lineal y logartmica de la distancia; en la regin de difraccin hay un
gran incremento lineal y a continuacin en la regin de dispersin hay un bajo
incremento lineal.
Grfico 2.4 Atenuacin de referencia vs. Distancia[26]
En muchos casos, es necesario obtener una media de la atenuacin referida a
las condiciones climticas de un lugar durante el transcurso de un ao. Para
ello, el modelo determina un promedio estadstico de atenuacin de referencia
para cada uno de los tipos de clima especificados. Para estos clculos el
modelo utiliza tratamientos tericos de reflexin sobre terreno accidentado,
refraccin a travs de una atmsfera estndar, difraccin alrededor de la tierra
y sobre obstculos agudos, y dispersin troposfrica. Esta combinacin de
teora elemental y datos experimentales por una parte, dan origen a un modelo
semi-emprico acorde a la realidad fsica y a ciertos valores de referencia de los
parmetros y por otra cumple con las leyes fsicas lo suficientemente bien
como para extrapolar stos a partir de los valores de referencia con un buen
grado de fiabilidad.[23],[26]
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2.4.1.5Modos de operacin Longley-Rice
El mtodo Longley-Rice trabaja en dos modos: uno es cuando se dispone de
informacin detallada del trayecto de propagacin a partir de los datos
proporcionados por el equipo y por el entorno, facilitando la obtencin de losparmetros y prdidas de propagacin sobre un determinado trayecto, a esto
se le conoce como modo de prediccin punto a punto. El otro es cuando no se
conoce particularidades del camino de propagacin, por lo tanto genera una
proyeccin del rea de cobertura de un equipo, considerando sus
caractersticas y los distintos tipos de terreno y tipos de clima, a este modo se
le conoce como prediccin de rea.
2.4.2 Configuraciones de Radio Mobile
La mayor parte de parmetros que pueden ser configurados en Radio Mobile
son parte del modelo de propagacin Longley-Rice. Radio Mobile usa el modo
PTP (Punto a Punto) de ITM, ya que es fcil acceder a los datos SRTM en el
Internet.
2.4.2.1Sistemas de Coordenadas
Radio Mobile permite operar en 4 diferentes sistemas de coordenadas:
Latitud y Longitud (Lat. y Long.), la tierra es dividida en lneas circulares
horizontales paralelas al Ecuador llamadas paralelos, representan la
latitud, en el Ecuador es 0. La tierra es dividida crculos verticales que
pasan por los polos llamados meridianos, esto se lo conoce como
longitud. El meridiano de 0 pasa a travs de Greenwich.
Sistema Localizador Maidenhead o QRA, localiza las estaciones de
radio en cuadrculas en la tierra utilizando un nmero mnimo de
caracteres. El formato que usa es XY45xy, alternando los caracteres
X,4,x combinados representan la longitud y Y,5,y combinados
representan la latitud.
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El Sistema Grilla de Referencia Militar (MGRS Military Grid Reference
System). Es un sistema cuadrcula utilizado por los militares de EEUU,
se basa en la cuadrcula UTM, divide cada zona UTM en 8 y les asigna
letras.
Sistema de Coordenadas Universal Transversal de Mercator UTM, su
proyeccin es tangente a un meridiano, se expresa en metros
nicamente al nivel del mar. La tierra es dividida en 60 zonas de 6 de
longitud alrededor de la lnea ecuatorial, la regin se representa entre los
paralelos 84N y 80S. El Norte es la distancia desde el Ecuador (m)
mientras que el Este es la distancia (m) desde la longitud central de la
zona, con una adicin de 500.000.
2.4.2.2 Presupuesto del Enlace
La tabla 2.14 especifica los parmetros que Radio Mobile utiliza para realizar el
presupuesto del enlace.
Tx Potencia del transmisor en dBm10log (potencia transmitida en Watts) + 30
L1 Prdida de la lnea del transmisor en dBA1 Ganancia de la antena de transmisin relativa a la antena isotrpica (dBi)P Prdida de propagacin considerada en el modelo Longley-Rice en dBA2 Ganancia de la antena del receptor relativa a la antena isotrpica (dBi)L2 Prdida de la lnea del receptor en dB
RSensibilidad de recepcin en dBm20log (Umbral de recepcin en microvoltios) 107
M Margen de Desvanecimiento. Seal recibida en dBm R
Tabla 2.14 Radio Mobile. Parmetros involucrados en el presupuesto del
enlace[27]
2.4.2.2.1 Margen de desvanecimiento
El margen de desvanecimiento se expresa en dB como un valor sobre la
sensibilidad de recepcin del receptor, su equivalencia en UnidadesS
(medidas Radio Mobile) se puede ver en la tabla 2.15.
RLAPALTxM ++= )2211([26]
(2.6)
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Para la mayora de los sistemas mviles, un margen de desvanecimiento de 6
a 10 dB es aceptable. Sistemas crticos tales como polica, bomberos y
ambulancia deben tener ms fiabilidad y un mayor margen de desvanecimiento
durante el diseo del sistema.
Frecuencias >= 30 MHz
S0 (M -1.5dB y M = 1.5dB y M 4.5dB y M < 7.5dB)S4 (M >= 7.5dB y M 10.5dB y M < 13.5dB)S6 (M >= 13.5dB y M 16.5dB y M < 19.5dB)S8 (M >= 19.5dB y M 22.5dB y M < 27dB)S9 + 10 (M >= 27dB y M < 39dB)S9 + 20 (M >= 39dB y M < 49dB)S9 + 30 (M >= 49dB y M < 59dB)
Tabla 2.15 Equivalencias Unidades-S en dB del margen de
desvanecimiento (M)[27]
2.4.2.3Parmetros de Radio Mobile
2.4.2.3.1 Parmetros Generales
Se definen en la seccin parmetros de propiedades de red de Radio Mobile
las caractersticas del sistema inalmbrico en base a la tabla 2.13.
Adicionalmente, se debe introducir la Prdida Adicional (Ciudad/Bosque) que
sirve para identificar el porcentaje aproximado de territorio de tipo boscoso o
urbano dentro del perfil geogrfico de estudio.
2.4.2.3.2 Topologa
Se define en la seccin topologa de propiedades de red de Radio Mobile el
tipo de topologa del sistema inalmbrico.
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2.4.2.3.2.1 Tipos de Topologa
Red de voz (Controlador/Subordinado/Repetidor). Es la red que comunica las
unidades de mando (controlador) con las unidades subordinadas pero no las
unidades subordinadas entre s. Se pueden establecer unidades de
retransmisin (repetidor) para mejorar la comunicacin.
Red de datos, Topologa Estrella (Maestro/Esclavo). Son redes de datos en las
que las unidades maestro se comunican con las unidades esclavo pero no
hay enlaces entre las unidades esclavo.
Red de datos, cluster (Nodo/Terminal). Son redes de datos con nodos quepueden retransmitir datagramas. Si se escoge esta opcin se debe introducir el
nmero mximo de retrasmisiones permitidas, si se configura a 0, este
parmetro evitar el uso de reemisiones. Para otros casos, deber configurarse
un valor igual a TTL (Time To Live) 1.
2.4.2.3.3 Parmetros de los Equipos
Se definen en la seccin sistemas de propiedades de red en Radio Mobile losparmetros tcnicos de la tecnologa inalmbrica.
Potencia de Transmisor (Watt o dBm): potencia de transmisin en watios
(Watt) o en decibelios mili-watt (dBm). La potencia de transmisin es la
potencia de salida del radio. El lmite superior depende de las regulaciones
vigentes en cada pas, dependiendo de la frecuencia de operacin y puede
cambiar al variar el marco regulatorio. En general, los radios con mayor
potencia de salida son ms costosos.
La potencia de transmisin del radio, normalmente, se encuentra en las
especificaciones tcnicas del vendedor. Hay que tener en cuenta que las
especificaciones tcnicas dan valores ideales, los valores reales pueden variar
con factores como la temperatura y la tensin de alimentacin.
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Solamente es necesario rellenar uno de los dos campos, ya que el programa
calcula automticamente el otro.
Umbral del Receptor (V o dBm): tambin conocida como sensibilidad del
receptor, se expresa en microvoltios (V) o en decibelios mili-watt (dBm). El
Umbral del Receptor depende de la tasa de transmisin, como regla general, la
tasa ms baja (1 Mbps) tiene la mayor sensibilidad. El mnimo va depender del
equipo y la tecnologa.
Solamente es necesario rellenar uno de los dos campos, ya que el programa
calcula automticamente el otro.
Prdidas de la lnea (dB) (Cable+cavidades+conectores): prdidas en la
lnea de transmisin, se debe tomar en cuenta las prdidas debido al cable
coaxial que conecta la placa madre con la antena, la insercin de las cavidades
(filtros, osciladores) y los conectores. Independientemente de lo bueno que sea
el cable, los conectores y las cavidades, siempre introducen prdidas.
En general, mientras ms grueso y ms rgido sea el cable menor atenuacin
presentar. Las prdidas en los cables crecen directamente proporcional a la
frecuencia. La prdida tpica en los cables coaxial est entre 0,1 dB/m y 1
dB/m.
En lo que respecta a los conectores considere un promedio de prdidas de 0,3
a 0,5 dB por conector como regla general.
En conclusin, la prdida de lnea, considerando cables coaxiales cortos,
conectores y cavidades, est aproximadamente entre el rango de 2-3 dB.
Ganancia de la antena (dBi/dBd): ganancia de la antena referida a la de la
antena isotrpica (dBi) o a la de la del dipolo de media longitud de onda de
trabajo (dBd). La ganancia de una antena vara entre 2 dBi (antena integrada
simple), 5-12 dBi (omnidireccional), 12-15 dBi (sectorial) y 21-30 dBi
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(parablica). Solamente es necesario rellenar uno de los dos campos, ya que
el programa calcula automticamente el otro.
Altura de antena (m): altura de la antena sobre la lnea natural del terreno,
medido en metros, en base a la tabla 2.13.
Prdida adicional cable (dB/m): Atenuacin por unidad de longitud de la lnea
de transmisin que transcurre desde la base de la torre o mstil de la antena
hasta el conector de la misma. Esta atenuacin no se incluye en el apartado
Prdida de la lnea, porque Radio Mobile permite variar dinmicamente la altura
a la que se encuentra la antena. El valor aproximado que se puede considerar
es de 1 dB/m.
2.4.2.3.4 Modo de propagacin
Se define en la seccin estilo de las propiedades de redes de Radio Mobile.
Grfico 2.5 Estilo
Para determinar el modo de propagacin se debe utilizar las opciones Usar
dos lneas para lnea de Vista, adicionalmente se puede considerar
condiciones de propagacin con interferencia o normal. Respecto al anlisis de
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la propagacin en condiciones de interferencia, el modelo que utiliza Radio
Mobile es optimista.
2.4.2.3.5 Rol de las unidades inalmbricas en la red.
Se define en la seccin Miembros de propiedades de red de Radio Mobile los
emplazamientos pertenecientes a la red, sus sistemas y el papel de las
unidades dentro de la red segn la topologa.
2.4.2.4rea de Cobertura[28]
En Radio Mobile la estimacin de la cobertura de radio est basada en teorade probabilidad. La cobertura del radio para una localidad especfica a una
distancia del transmisor puede ser especificada para un 50%, 90% o mayor de
comunicacin exitosa. La cobertura de radio no puede garantizar el 100% todo
el tiempo, debido a que es afectada por las condiciones climticas y
atmosfricas.
Debido a estas variables, las redes de radio se basan en un parmetro llamado
Margen de desvanecimiento". El Margen de desvanecimiento es el factor de
seguridad utilizado para determinar el nivel de probabilidad de xito de
comunicacin de radio. El margen de desvanecimiento es la seal adicional,
por encima de un umbral de receptor, que no es necesario para la
comunicacin, sin embargo, es necesario para la fiabilidad de prediccin.
En la tabla 2.16 se indica aproximadamente los mrgenes de desvanecimiento
comunes y la probabilidad de cobertura dentro y en el borde de la celda.
Margen sobre elmnimo nivel Rx (dB)
Probabilidad de coberturaen el borde de la celda
(%)
Probabilidad de coberturadentro de la celda (%)
0 50 775 75 907 84 969 90 9712 95 99
Tabla 2.16 Radio Mobile. rea de cobertura[28]
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De la tabla 2.16 se concluye entonces, que cuanto mayor sea el margen de
desvanecimiento, mayor ser la probabilidad de que una seal de
comunicacin sea recibida, pero con reas de cobertura reducidas.
2.4.3 Herramientas de visualizacin Radio Mobile
2.4.3.1Enlace de Radio
Permite grficamente determinar las caractersticas del radio enlace
inalmbrico entre el transmisor y receptor. Radio Mobile proporciona
caractersticas del enlaces tales como:
Azimut:calcula el azimut de la antena desde el transmisor hasta el receptor. Elclculo est basado en la latitud y longitud de los dos sitios, especificados en
las propiedades de la unidad. El ngulo es calculado relativamente hacia el
norte.
Prdidas en la trayectoria: es el total de prdidas en la trayectoria entre
transmisor y receptor, estas prdidas estn en dB.
ngulo de Elevacin:es el ngulo con el que la seal sale de la antena de
transmisin. Este valor es usado para clculos de la interferencia
posteriormente.
Campo Elctrico:calcula el nivel de la seal en dBV/m. Este valor de campo
elctrico es usado para clculos de emisiones de radio y cobertura.
Obstruccin: identifica la primera obstruccin que la seal encuentra. La
primera obstruccin usualmente tiene un alto efecto, reduciendo el nivel de la
seal en un enlace de radio.
Nivel de Recepcin (dBm):calcula la seal recibida en dBm.
La peor zona de Fresnel: el despeje de la Zona de Fresnel ms baja se
calcula con el nmero de la Zona de Fresnel.
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2.4.3.2 Cobertura Visual
Permite grficamente determinar el rea de cobertura de una unidad de radio.
Radio Mobile proporciona cuatro opciones grficas:
Polar Simple: Calcula el rea de cobertura de acuerdo a las coordenadas
polares alrededor de la estacin base seleccionada. Pueden ser ajustados el
intervalo del rango del radio y del azimut, y el incremento del azimut. La grfica
se puede representar en una escala de colores para indicar el nivel de seal
recibida en dBm.
Cartesiano Combinado:Calcula la cobertura en base a pequeos cuadradosde tamao de pxel variable, que pueden usarse para analizar la cobertura y el
nivel de seal en un determinado punto. Muchos sitios pueden ser usados para
producir una cobertura combinada con la mejor seal disponible en cada
posicin sobre el mapa. La resolucin es la misma sobre todo el mapa, sin
embargo, el proceso de clculo toma un tiempo significativo.
Interferencia:La cobertura es calculada de acuerdo a pequeos cuadrados detamao de pxel variable. Mediante este tipo de clculo considerando el mnimo
nivel de seal requerido y el margen de interferencia causada por otras
estaciones transmisoras, la herramienta muestra las regiones; una regin
identificada con un determinado color indicar niveles de interferencia
aceptables, el color de la otra regin representa que el nivel de interferencia
sobrepasa el mnimo establecido.
Fresnel:est herramienta muestra las regiones, sobre el mapa de elevaciones,
donde el despejamiento de la primera zona de Fresnel est entre los lmites
configurados.
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2.5 REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS
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[15] WNDW Project. (2006). Redes Inalmbricas en los Pases en Desarrollo.
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[16] Simulacin de la eficiencia MAC considerando escenario con multitrayectorias.
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[17] Redes multimedia. PUC de Chile. http://www2.ing.puc.cl/~iee3542/amplif_3.ppt
[18] Wilzer. Telefona VoIP. Per. http://wilzer-rocha- campos.blogspot.com/2008/11
[19] Vimos Y. y Prez T. (2001). Dimensionamiento del canal de datos para la
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