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Trabajo Colaborativo No. 3

Presentado a:Raúl Camacho

Grupo: 208019_9

Presentado por:July Estefania Vargas Macias Cód. 94.112.501.074

Dianira Naranjo Rodriguez Cód.Mauricio Mora Mora Cód. 1.069.736.867

Cristian Contreras Junco Cód. 80.219.626

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA (UNAD)INGENIERIA DE TELECOMUNICACIONES

Bogotá, Noviembre 2015

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INTRODUCCIÓN

La presente propuesta tiene como propósito desarrollar un informe teórico / practico parael montaje y establecimiento de un sistema RFID desde una sede en Londres hasta unpunto ubicado en la zona selvática del Guaviare.

En esta implementación se evidenciaran claramente los factores que intervendrá ygarantizaran una conexión punto a punto sin importar las barras geográficas y/o técnicasque puedan sufrir cada una de las zonas a intervenir. De igual manera, se pondrá enpráctica con ayuda de los diferentes simuladores que existen en la actual elfuncionamiento del enlace, lo que garantizara el entendimiento de los lectores y/opracticantes.

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DESARROLLO TEMATICO

1. PROPUESTA DE IMPLEMENTACIÓN

Teniendo en cuenta que, Un Sistema De Telecomunicaciones consiste en unainfraestructura física a través de la cual se transporta la información desde la fuente hastael destino.

Un enlace difunden la señal sin una guía, a los cuales pertenecen los canales de radio,que incluyen también microondas y enlaces satelitales. Las microondas utilizan antenasde transmisión y recepción de tipo parabólico para transmitir con haces estrechos y tenermayor concentración de energía radiada. Principalmente se utilizan en enlaces de largadistancia, desde luego con repetidoras, pero a últimamente se han utilizado también paraenlaces cortos punto a punto.

Se propone utilizar para este proyecto Los sistemas de radio por microondas que usanmodulación de frecuencia se conocen ampliamente por proporcionar comunicacionesflexibles, confiables y económicas, de punto a punto, cuando usan la atmósfera terrestrecomo medio de transmisión. Los sistemas de microondas FM que se usan con el equipomultiplexor adecuado son capaces de conducir en forma simultánea desde unos pocoscircuitos de voz de banda angosta, hasta miles de circuitos de voz de alta velocidad,audio de calidad, televisión y datos que en este caso es lo que necesitamos. Los estudioscomparativos de costo han demostrado que los sistemas radio por microondas conmodulación por frecuencia (FM) es, son siempre, el método más económico deproporcionar circuitos de comunicaciones cuando no hay cables metálicos ni fibrasópticas, o cuando existen duras condiciones de terreno o de clima. También, los sistemasde microondas FM se pueden ampliar con facilidad.

Para el diseño de control de inventario requerido, se propone hacer uso de los siguienteselementos:

Software de control. El software a implementar es INFELCOM bajo seudocódigosde middleware, ya que ayuda a conectar a los lectores de RFID con las aplicacionesque soportan. El middleware envía comandos de control al lector y recibe los datosde la etiqueta del lector.

Radioenlace (microondas): Servirá como medio de comunicación entre la zona deexploración remota y el centro de control ubicado en la sede del Guaviare. Esteproceso se mantendrá al mismo tiempo que se envían datos en tiempo real a la sedede Londres.

Dispositivos de red (Servidores, SW de acceso, routers, etc): Encargados degestionar, almacenar y transmitir por medio de una red MPLS la informacióncapturada de la zona de exploración hasta la sede principal ubicada en Londres.

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Red MPLS: Garantizara la conexión entre la zona del Guaviare y la oficina deLondres. Para este servicio se contraran los servicios del proveedor local de ISP yservirá como nuestro enlace principal que nos permitirá visualizar y gestionar desdela sede en Londres la información capturada desde la zona de explotación.

Sistema RFID: Se utilizara como elemento esencial entre que interactuara entre eltag y el lector que transmitirá la potencia y capturara la señal de devolución del tag

con su código enviado datos en tiempo real bajo seudocódigos de INFELCOM

Cables de conexión: Se hará uso de UTP categoría 6.

2. CARACTERIZACIÓN DEL DISEÑO

2.1. TIPO DE ANTENAS

2.1.1. Enlace Microondas

Se opta por utilizar antenas UBiQUiTi en su modelo Rocket M2 con antenas 2x2 MIMO AIRMAX RocketDish Modelo RD-2G24 que trabajan sobre el rango de frecuencia de2,4GHz a 2,7GHz con una potencia de 630mW (27 dBm). Este tipo de antena cuenta conuna ganancia de 24dbi.

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2.1.2. Especificaciones técnicas Antena RD-2G24:

Elegimos este modelo de antena, ya que cuenta con un rendimiento increíble gama(50Km). Este dispositivo fue diseñado específicamente para el aire libre en enlaces puntoa punto y PTMP.

2.1.3. Sistema RFID en la banda UHF:

Antena UHF RFID, forma muy delgada, la polarización circular y un patrón de radiaciónque se caracteriza por un gran hemisferio en todas las direcciones, ya que las etiquetaspasivas en frecuencias ultra alta (UHF) y de microondas suelen acoplarse por radio a laantena del lector y utilizar antenas clásicas de dipolo. Sólo es necesaria una capa demetal, lo que reduce el costo.

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Las antenas de dipolo, no obstante, utiliza utilizar dipolos plegados o bucles cortos comoestructuras inductivas complementarias para mejorar la alimentación.

la frecuencia de operación del sistema a implementar se realiza entre lasfrecuencias(14MHz-2.5GHz),ya que utiliza tecnología más compleja, mayor alcance ytampoco requiere licencias para poder operar.

2.2. FACTORES QUE PUEDEN INFLUIR EN EL FUNCIONAMIENTO DEL ENLACE

Cuando se realiza una transmisión en RF, hay diversos factores que pueden influir enel correcto funcionamiento de la comunicación entre emisor y receptor, como lo son:

Absorción, reflexión, refracción y difracción Penetración de líquidos

Rango de lectura Interferencias Capacidad de lectura direccional Orientación de la etiqueta Perdida en la transmisión con relación a los medios físicos (guía de onda, cables y

conectores)

2.2.1. Perdidas en los cables:

Las pérdidas en la señal de radio se pueden producir en los cables que conectan eltransmisor y el receptor a las antenas. Las pérdidas dependen del tipo de cable y lafrecuencia de operación y normalmente se miden en dB/m o dB/pies.

Independientemente de lo bueno que sea el cable, siempre tendrá pérdidas. Por eso,recuerde que el cable de la antena debe ser lo más corto posible. La pérdida típica enlos cables está entre 0,1 dB/m y 1 dB/m. En general, mientras más grueso y más rígidosea el cable menor atenuación presentará. Para darle una idea de cuán grande puedeser la pérdida en un cable, considere que está usando un cable RG58 que tiene una

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pérdida de 1 dB/m, para conectar un transmisor con una antena. Usando 3 m de cableRG58 es suficiente para perder el 50% de la potencia (3 dB).

Las pérdidas en los cables dependen mucho de la frecuencia. Por eso al calcular lapérdida en el cable, debemos asegurarnos de usar los valores correctos para el rango

de frecuencia usada. Revisar la hoja de datos del distribuidor y en lo posible, verificarlas pérdidas tomando nuestras propias mediciones.

A continuación la tabla de valores con respecto a la pérdida por este medio:

2.2.2. Perdidas en los conectores:

Debemos estimar por lo menos 0,25 dB de pérdida para cada conector en nuestro

cableado. Estos valores son para conectores bien hechos mientras que los conectoresmal soldados pueden implicar pérdidas mayores.

Si se usan cables largos, la suma de las pérdidas en los conectores está incluida en unaparte de la ecuación de “Pérdidas en los cables”. Pero para estar seguro, siempre hayque considerar un promedio de pérdidas de 0,3 a 0,5 dB por conector como regla general

2.3. LA PIRE

La PIRE se utiliza para estimar el área en el que la antena puede dar servicio y coordinarla radicación entre transmisores para que no se solapen las coberturas. Se calcula de la

siguiente forma:

= − +

Donde PIRE y (potencia de transmisión) son dBm, las pérdidas del cable () estánen dB, y la ganancia de la antena () se expresa en dBi, relativos a la antena dereferencia isotrópica.

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3. DIAGRAMA DE LOS PATRONES DE RADIACION DE LAS ANTENAS

3.1. RADIACION DE UNA ANTENA DIRECIONAL TIPO PARABOLICA(RADIOENLACE)

A continuación se relaciona el patrón de radiación con respecto a la antena aimplementar, para nuestro caso la UBiQUiTi en su versión RocketDish Modelo RD-2G24que trabajan sobre el rango de frecuencia de 2,4GHz a 2,7GHz:

3.2. RADIACION DE UNA ANTENA ISOTROPICA (SISTEMA RFID)

A continuación se relaciona el patrón de radiación con respecto a la antena aimplementar en la zona del sistema RFID, para nuestro caso la antena universal RFIDque trabaja un patrón ISOTROPICO para interconectar todos los dispositivos de la zona

de exploración que se encuentran alrededor.

Se decide hacer uso de este tipo de radiación, ya que es capaz de enviar o recibir señalcon las mismas condiciones en cualquier posición.

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3.3. ESQUEMA GENERAL DEL SISTEMA

En este diagrama se podrá observar la topología general del diseño con la cualgarantizaremos:

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Control de todo tipo de dispositivo y/o elemento RFID para capturar los datos conrapidez y eficiencia.

Control en tiempo real de la ubicación de las etiquetas del sistema Control de forma externa y centralizada de todas las fuentes internas y externas de

los datos RFID.

Enviar la información a cualquier dispositivo de la red cuando estos lo requieran.

4. COORDENADAS PROPUESTA PARA EL DISEÑO:

4.1. SELECCIÓN DE PUNTOS - GOOGLE EARTH

El centro de cómputo correspondiente a la oficina del Guaviare está ubicado en lassiguientes coordenadas:

Latitud: 1°55'23.90"NLongitud: 72°22'49.82"O

De igual manera y teniendo en cuenta que a 45Km se encuentra el punto de extracción,obtenemos las siguientes coordenadas:

Latitud: 1°49'49.88"N

Longitud: 71°59'10.97"O

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Como observamos a continuación, entre el punto A (Centro de Computo Guaviare) y elpunto B (Zona de Exploración) nos encontramos con el panorama ideal, ya que noencontramos ningún obstáculo en nuestra línea de vista. Deberemos de tener en cuentael punto máximo de altura encontrado que corresponde a 230 en relación al punto deExploración que se encuentra a 223m (-7m). Lo anterior para efectos de la instalaciónde la antena.

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c. Verificamos la viabilidad del enlace:

Se observa que el enlace “levanta” y es viable aunque los parámetros del mismo no sonlos mejores para el mejor desempeño del mismo, con lo cual procedemos a realizar lasiguiente configuración con el fin de mejorar el enlace y por ende la zona de fresnel:

Parámetros del enlace:

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Topología del enlace:

Ahora indicamos las potencias de los dispositivos que vamos a utilizar para efectos delenlace, así como las ganancias de las antenas. Se opta por utilizar antenas UBiQUiTi ensu modelo Rocket M2 con una potencia de 630mW (27 dBm) con una antena parábola

AirMax con ganancia de 24dbi.

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d. Una vez configurado lo anterior se obtiene la siguiente ganancia en el enlace

corroborando que es totalmente funcional.

Es de anotar que debido a la topología del terreno se definió utilizar un rango de la banda2.4GHz, ya que en comparación con la banda 5GHz; esta cuenta con una mayorcobertura debido a que la atenuación en el aire es menor que la de 5GHz.

De igual forma, haciendo uso de este tipo de banda contamos con una velocidad dehasta 450Mbps y contamos con compatibilidad para el uso de cualquier dispositivo WIFIque encontramos en la actualidad como tablets, smartphones, consolas, portátiles, etc.

Por otra parte y gracias a que nos encontramos en una zona selvática no contaremoscon ningún tipo de interferencia con cualquier otro dispositivo que se encuentreconfigurado sobre esta banda, lo que es un punto a favor para su configuración.

5. CALCULOS TEORICOS DEL ENLACE

5.1. ZONA DE FRESNEL

Con esto calculamos que de existir alguna obstrucción para nuestro enlace este nosupere el 40% de la distancia del mismo. Lo recomendable es el 20%.

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La calculamos con base en la siguiente formula en donde:

R = RadioD = DistanciaF = Frecuencia

= 17,32 √ 4

= 17,32 √ 4542,414 = 37,40

= 17,32 √ 45

42,480 = 36,88 5.2. PERDIDA EN EL ESPACIO LIBRE

La pérdida de espacio libre, es función de la frecuencia y la distancia del transmisor

al punto de referencia (receptor), y viene dada por:

() = 32,45 + 20 () + 20 log () Por lo que decimos:

() = 32,45 + 20 (2412) + 20 log (45) = 110,04

() = 32,45 + 20 (2480) + 20log (45) = 133,40

5.3. MARGEN DE DESVANECIMIENTO

Teniendo en cuenta que nuestro enlace se encuentra en una zona caliente y húmeda,relacionamos el valor de 0,5 como factor de B en la siguiente ecuación. De igual manerapara A el valor de 1 por lo que el terreno es promedio y no montañoso.

= 30 + 10(6) − 10(1 − ) − 70

Obteniendo para nuestros efectos:

= 30(45) + 10(610,52412) − 10(1 − 0,9) − 70 = 8,19

= 30(45) + 10(610,52480) − 10(1 − 0,9) − 70 = 8,31

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5.4. PERDIDAS DE CABLE COAXIAL

Debido a los factores climáticos que se presentan en una zona selvática y que laconexión entre la IDU y la ODU se encontrara en exteriores, se decide elegir como cablesde conexión el coaxial de referencia RG11 cuya pérdida por metro es de 0,6 dB. Por lo

tanto obtendremos como perdidas:

En el centro de cómputo del Guaviare la antena se encuentra a 30m de altura + 20en interiores = 50m, es decir:

= 50 ∗ 0,6

= −30

En la Zona de Exploración la antena se encuentra a 30m de altura + 10 en interiores= 40m, es decir:

= 40 ∗ 0,6

= −24

5.5. ENSAYO

Las antenas son dispositivos de comunicación que básicamente su función principal esla trasmisión y recepción de información, son dispositivos que se utilizan encomunicaciones y transferencia de datos entre redes como telefonía móvil , datos, tv,microondas y satelitales, permite trasmitir un volumen bastante alto de información enpoco tiempo utilizando frecuencias elevadas, hay muchos tipos de antenas quedependiendo su uso así mismo es su ganancia y precisión, inicialmente se utilizabanpara trasmisión de telegrafía pero al evolucionar la tecnología estas empezaron a sermás usadas para radio televisión, inicialmente utilizaban frecuencias bajas hoy en día sepueden aprovechar más la reflexión de las señales aumentando el alcance de estas conmayor capacidad y mejor calidad en la recepción de la información.

Alexandr Stepánovich Popov se le atribuye la invención de la antena creo un dispositivoque permitía captar las perturbaciones eléctricas de la atmosfera la función de estedispositivo era captar la energía de las tormentas, podía percibir las ondaselectromagnéticas, el invento de la antena fue muy importante este permitió al italianoGuillermo Marconi poner en marcha su primer sistema de radio y permitió corregirinconvenientes que existían con las trasmisiones de larga distancia.

Hoy en día existen muchos tipos de antenas con diferentes funciones algunas de bajoalcance y otras de alcance bastante alto, estas se caracterizan por una seria deparamentos como son polarización, ganancia longitud, peso, dimensiones, tipos deconectores y resistencia, la trasmisión la cual se realiza a través de las ondaselectromagnéticas o radiación electromagnética esta se codifican a través de una señalportadora esta señal posee una alta potencia y frecuencia la cual es emitida por la antena

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para este proceso se utiliza también varias modulaciones como es la modulación deamplitud que permite ampliar la señal para evitar la atenuación de esta, la modulaciónde frecuencia esta varía de acuerdo a la información que se va a trasmitir y la modulaciónde fase.

Estos dispositivos nos permiten trasmitir en un espacio libre donde las ondas sontrasmitidas a través del aire, las antenas han ido evolucionando progresivamente deacuerdo a las necesidades de las grandes industrias y tecnologías existentesactualmente, se ha pasado por las antenas omnidireccionales, sectorizadas, logaritmo-periódicas, multibanda, multihaz, etc. hasta llegar a las inteligentes. Sin embargo existenalgunas limitaciones o inconvenientes que la afectan como son: la emisión de las ondases muy sensible a los fenómenos físicos o atmosféricos como la lluvia o la niebla quepueden afectar la trasmisión de información según el tiempo atmosférico y el alcanceestá limitado inicialmente a la línea visual.

Existen mucho tipos de antenas las más usadas actualmente son las antenas yagui,antenas de hilo, antena de apertura, antenas planas, antenas parabólicas y array.

Actualmente se usan para trasmisión móvil, televisión, radio, estaciones bases,satelitales, y parabólicas son sus usos más frecuentes, estas permiten solucionarproblemas de comunicación.

Con lo anterior se define que las antenas hoy en día son muy necesarias porque nosayudan a solucionar muchos temas de comunicación y distancia. Las podemos emplearpara facilitar la comunicación entre empresas que se encuentran en puntos muy lejanos,son ideales para poder realizar una comunicación con sitios remotos donde no se tienefácil acceso debido a las zonas geográfica de la región además de permitirnos interactuarcon nuevas tecnologías que van a la vanguardia y que avanzan a pasos agigantadospermitiéndonos disfrutar de la tecnología ya que estas mejoran la calidad de lainformación y trasmisión ya sea de datos, audio, imagen y video.

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CONCLUSIONES

Se definieron claramente los diversos factores que pueden influir al momento deestablecer un radioenlace y/o sistema RFID.

Se evidencia la importancia de los tipos de radiación al momento de establecer unradioenlace punto a punto.

Se observó prácticamente la viabilidad del sistema propuesto gracias a la ayuda delsimulador Radio Mobile.

Se analizó con detalle que dependiendo de las antenas usadas se podrá obtener unaganancia significativa al momento del montaje de un radioenlace y/o sistema RFID.

Dependiendo del patrón de radiación de las antenas a usar se garantizara unacomunicación directa y/o general en la zona a intervenir.

La altura al momento de la instalación de las antenas es esencial, ya que con ellagarantizaremos una cobertura razonable en relación a la zona de fresnel.

Se evidencia que todos los elementos que intervienen en la interconexión de losenlaces cuentan con un factor de perdida y/o ganancia (según su tipo), los cuales sonfactores primordiales al momento de garantizar el presupuesto del mismo.

Con base en la práctica, se evidencia que uno de los factores más importantes es elNivel de RX, el cual se mide en dBm. Cuanto menor sea mejor será la calidad delenlace, lo ideal es que se encuentre entre -40dBm y -80dBm.

Las frecuencias de radiación son vitales al momento de garantizar un enlacemicroondas y/o RFID, ya que dependiendo de las zonas a interconectar podríamoshacer uso de ellas para mejorar y establecer nuestro sistema.

Con base en la práctica en Radio Mobile, se evidencio claramente que para mejorarel presupuesto de potencia de un radioenlace se podría aumentar la potencia detransmisión, las ganancias de las antenas, disminuir las perdidas en guías de onda,mejorar la sensibilidad del receptor y aumentar la ganancia de las antenas.

Es imprescindible que haya línea de vista y despeje de al menos el 60% de la primerazona de Fresnel para garantizar la calidad del enlace.

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BIBLIOGRAFIA

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