06 Es Calculo-De-radioenlace Presentacion v02

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  • Clculo de Radioenlace Clculo de Radioenlace

    Desarrollado por: Sebastian BuettrichEditado por: Alberto Escudero-PascualPresentado por: Eduardo J. Rodrguez

    Unidad 06Unidad 06

  • TRICALCAR | www.wilac.net/tricalcar - Vesin final. Octubre 2007 2

    ObjetivosObjetivos

    Presentar todos los elementos y herramientas necesarias para el clculo de un radioenlaceDiscutir cada uno de estos elementosSer capaz de evaluar los resultados en contacto directo con la realidad

  • TRICALCAR | www.wilac.net/tricalcar - Vesin final. Octubre 2007 3

    Tabla de ContenidosTabla de Contenidos

    Qu es un presupuesto de enlace?Elementos de un radioenlace Lado de Transmisin Lado de Propagacin Lado Receptor

    Como calcular un presupuesto de enlace

  • TRICALCAR | www.wilac.net/tricalcar - Vesin final. Octubre 2007 4

    Qu es un presupuesto de enlace?Qu es un presupuesto de enlace?El clculo de todas las ganancias y prdidas desde el transmisor hasta el receptorUn buen presupuesto de enlace es esencial para el funcionamiento del mismoEstimacin de prdidas/ganancias en un radioenlace: Diseo adecuado Correcta eleccin de los equipos

  • TRICALCAR | www.wilac.net/tricalcar - Vesin final. Octubre 2007 5

    Elementos de un RadioenlaceElementos de un RadioenlaceLado de Transmisin

    Potencia de Transmisin, prdidas en el cable, ganancia de antena

    Lado de Propagacin FSL, zona de Fresnel

    Lado Receptor Ganancia de antena, prdidas en el cable,

    sensibilidad del receptor

  • TRICALCAR | www.wilac.net/tricalcar - Vesin final. Octubre 2007 6

    Elementos de un RadioenlaceElementos de un Radioenlace

    Pt

    Pt

    L=32,4+20 log(d/km)+20 log(f/MHz)Prdida en el espacio libre Margen

    Sensibilidad del receptordBm

    km

  • TRICALCAR | www.wilac.net/tricalcar - Vesin final. Octubre 2007 7

    Ecuacin de RadioenlaceEcuacin de Radioenlace+ Potencia del Transmisor [dBm] - Prdidas en el Cable TX [dB] + Ganancia de Antena TX [dBi] - Prdidas en la trayectoria en el espacio libre

    [dB] + Ganancia de Antena RX [dBi]- Prdidas en el Cable RX [dB] = Margen Sensibilidad del receptor [dBm] el clculo debe hacerse en ambas direcciones

  • TRICALCAR | www.wilac.net/tricalcar - Vesin final. Octubre 2007 8

    Potencia de Transmisin (Tx)Potencia de Transmisin (Tx)

    Potencia de salida del radio (la tarjeta inalmbrica, estacin base)El lmite superior depende de lmites regulatorios por lo tanto de los pases/regiones y la utilidad en el tiempo

    Protocolo Potencia pico[dBm]

    Potencia pico

    [mW]IEEE 802.11b 18 65IEEE 802.11a 20 100

  • TRICALCAR | www.wilac.net/tricalcar - Vesin final. Octubre 2007 9

    Prdidas en el Cable Prdidas en el Cable

    Prdidas debido a la atenuacinEl cable de la antena debe ser lo ms corto posibleDependientes de la FrecuenciaControlar la hoja de datos y verificarLos valores tpicos de prdidas varan entre 1 dB/m hasta < 0.1 dB/mMenores prdidas => cable ms costoso

  • TRICALCAR | www.wilac.net/tricalcar - Vesin final. Octubre 2007 10

    Prdidas en el CablePrdidas en el CableTipo de cable Prdida [db/100m]

    RG 58 ca 80-100RG 213 ca 50LMR-200 50LMR-400 22Aircom plus 22LMR-600 14Flexline de 1/2 12Flexline de 7/8 6,6C2FCP 21Heliax de 12Heliax de 7/8 7

  • TRICALCAR | www.wilac.net/tricalcar - Vesin final. Octubre 2007 11

    Prdidas en los Conectores Prdidas en los Conectores

    Prdidas en los conectores (0.25 dB por conector)Dependiendo de la frecuencia y tipo de conectorPrdidas en protectores contra descarga elctrica. (1 dB)

  • TRICALCAR | www.wilac.net/tricalcar - Vesin final. Octubre 2007 12

    AmplificadoresAmplificadoresSu uso es opcional, compensa prdidas en los cablesPuede cambiar caractersticas en la frecuencia y adicionar ruidoConsidere los lmites legalesUna eleccin inteligente de las antenas y una alta sensibilidad en el receptor son mejores que la fuerza bruta de amplificacin

  • TRICALCAR | www.wilac.net/tricalcar - Vesin final. Octubre 2007 13

    AmplificadoresAmplificadoresEl amplificador aumenta tanto el nivel de la seal como el del ruido

  • TRICALCAR | www.wilac.net/tricalcar - Vesin final. Octubre 2007 14

    Lo que un amplificador econmico puede hacer antes despus

    AmplificadoresAmplificadores

  • TRICALCAR | www.wilac.net/tricalcar - Vesin final. Octubre 2007 15

    Antena del lado transmisorAntena del lado transmisor

    Ganancia de Antena en rangos desde 2 dBi (antena integrada simple) 8 dBi (omni direccional estndar ) 21 - 30 dBi (parablica)

    Verifique que realmente tiene la ganancia nominal

    Prdidas en la inclinacin, en la polarizacin,etc.

  • TRICALCAR | www.wilac.net/tricalcar - Vesin final. Octubre 2007 16

    Prdidas en el espacio librePrdidas en el espacio libreProporcional al cuadrado de la distanciaProporcional al cuadrado de la frecuencia del radio

    FSL (dB) = 20log10(d) + 20log10(f) 187.5

    d = distancia [m] f = frecuencia [Hz]

    Suponemos una antena isotrpica

  • TRICALCAR | www.wilac.net/tricalcar - Vesin final. Octubre 2007 17

    Prdidas en el espacio librePrdidas en el espacio libre

    Distancia [km] 915 MHz 2,4 GHz 5,8GHz1 92 dB 100 dB 108 dB10 112 dB 120 dB 128 dB100 132 dB 140 dB 148 dB

  • TRICALCAR | www.wilac.net/tricalcar - Vesin final. Octubre 2007 18

    Aproximacin lineal de FSLAproximacin lineal de FSL

    0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 550080

    85

    90

    95

    100

    105

    110

    115

    120

    125

    dB - meters (2.4/5.4 GHz)

    meters

    dB

  • TRICALCAR | www.wilac.net/tricalcar - Vesin final. Octubre 2007 19

    Propagacin en el espacio libre: Propagacin en el espacio libre: Zona de FresnelZona de Fresnel

  • TRICALCAR | www.wilac.net/tricalcar - Vesin final. Octubre 2007 20

    d1= distancia al obstculo desde el transmisor [km]d2 = distancia al obstculo desde el receptor [km]d = distancia entre transmisor y receptor[km]f= frecuencia [GHz]r= radio [m]

    r=17,32d1d2/ d f

    Propagacin en el espacio libre: Propagacin en el espacio libre: Zona de FresnelZona de Fresnel

  • TRICALCAR | www.wilac.net/tricalcar - Vesin final. Octubre 2007 21

    Obstculo situado en el medio (d1=d2):

    El radio que contiene el 60% del total de la potencia:

    r=17,32d / 4f

    r 60 percent =10,4d / 4f

    Propagacin en el espacio libre: Propagacin en el espacio libre: Zona de FresnelZona de Fresnel

  • TRICALCAR | www.wilac.net/tricalcar - Vesin final. Octubre 2007 22

    Propagacin en el espacio libre: Propagacin en el espacio libre: Zona de FresnelZona de Fresnel

  • TRICALCAR | www.wilac.net/tricalcar - Vesin final. Octubre 2007 23

    Radio [m] para la primera zona de Fresnel

    Distancia [km] 915 MHz 2,4 GHz 5,8 GHz Altura de lacurvaturaterrestre

    1 9 6 4 010 29 18 11 4,2

    100 90 56 36 200

    Propagacin en el espacio libre: Propagacin en el espacio libre: Zona de FresnelZona de Fresnel

  • TRICALCAR | www.wilac.net/tricalcar - Vesin final. Octubre 2007 24

    Propagacin en el espacio libre: Propagacin en el espacio libre: Zona de FresnelZona de Fresnel

  • TRICALCAR | www.wilac.net/tricalcar - Vesin final. Octubre 2007 25

    Lado Receptor.Prdidas Lado Receptor.Prdidas en Antenas, Cables y Amplificadoresen Antenas, Cables y Amplificadores

    Los clculos son iguales que los del lado de transmisin

  • TRICALCAR | www.wilac.net/tricalcar - Vesin final. Octubre 2007 26

    Sensibilidad del receptorSensibilidad del receptor

    Muestra el mnimo valor de potencia que necesita para poder decodificar/extraer bits lgicos y alcanzar una cierta tasa de bitCuanto ms baja sea la sensibilidad, mejor ser la recepcin del radioUna diferencia de 10 dB aqu es tan importante como 10 dB de ganancia en una antena

  • TRICALCAR | www.wilac.net/tricalcar - Vesin final. Octubre 2007 27

    Sensibilidad del receptorSensibilidad del receptor

    Tarjeta 11 Mbps 5,5 Mbps 2 Mbps 1 Mbp

    Tarjetas Orinoco PCMCIASilver/Gold

    -82 dBm -87 dBm -91 dBm -94 dBm

    Senao 802.11b card -89 -91 -93 -95

  • TRICALCAR | www.wilac.net/tricalcar - Vesin final. Octubre 2007 28

    Margen y SNRMargen y SNR(tasa de seal a ruido)(tasa de seal a ruido)

    Margen = Seal recibida en el receptor sensibilidadNo es suficiente que la seal sea > que el ruidoEs necesario un cierto margen entre la seal y el ruido (SNR) Requerimiento tpico de SNR es: 16 dB para 11 Mbps 4 dB para 1 Mbps

  • TRICALCAR | www.wilac.net/tricalcar - Vesin final. Octubre 2007 29

    Trminos y ConceptosTrminos y Conceptos

    Presupuesto de enlace / Presupuesto de potencia / Ganancia del Sistema Un clculo de seal/potencia de las partes

    del sistema El clculo debe hacerse en ambas

    direccionesMargen de operatividad del sistema Seal recibida sensibilidad

  • TRICALCAR | www.wilac.net/tricalcar - Vesin final. Octubre 2007 30

    EIRP (Effective Isotropic Radiated Power) = PIRE (Potencia Irradiada Isotrpica Efectiva) Mxima Potencia Irradiada 100 mW en Europa 1- 4 W en otros pases

    PIRE (dBm) = Potencia Transmisor (dBm) Prdidas en cables y conectores (dB) + Ganancia de Antena (dBi).

    Trminos y ConceptosTrminos y Conceptos

  • TRICALCAR | www.wilac.net/tricalcar - Vesin final. Octubre 2007 31

    Clculo con dBClculo con dB

    Decibel es adimensional (como el porcentaje)

    dB= 10*log(P1/P2)

    dBm= 10*log(P/0.001W)= 10*log(P/1mW)

  • TRICALCAR | www.wilac.net/tricalcar - Vesin final. Octubre 2007 32

    Clculo con dBClculo con dB

    dBi = dB