ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGIAS E INGENIERIAS

208019_15 ANTENAS Y PROPAGACION ACTIVIDAD 2: Trabajo Colaborativo 2 Fase 2(Tarea Individual, y grupal)

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA

ANTENAS Y PROPAGACION

Trabajo de calificacin Individual, y grupal

Presenta

Wilbert Murillo Mosquera COD 16495599

Sandra Milena Vargas COD 22479162

Tutor

Ing. Nancy Amparo Guaca

OCTUBRE 24 DEL 2014

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Desarrolle las siguientes tareas

-Una vez ledo el documento del proyecto a desarrollar, elaborar un planteamiento del problema.

-Construir una justificacin que permita argumentar de manera clara y objetiva el desarrollo del proyecto.

-Aplicar el uso de la tecnologa RFID (identificacin por radio frecuencia) y por tanto documentarse al respecto, para realizar todo el control interno del material que ingresa o sale de la mina.

Usted debe entregar el diseo de la topologa y la arquitectura que usted considere ms pertinente para el sistema interno de telecomunicaciones con tecnologa RIFD, y hacer un diagrama de los patrones de radiacin de las micro antenas del sistema y las antenas principales.

Planteamiento del problema

Una multinacional con Sede principal en Londres est realizando una exploracin minera, esta zona de exploracin se encuentra ubicada en una Zona Selvtica del Guaviare en Colombia, retirada 50 Km de cualquier Red de comunicacin. En esta zona de exploracin se lleva permanentemente diferentes tipos de materiales y equipos. Los procesos desarrollados en esta rea de trabajo son automatizados 100%, y se monitorean diferentes tipos de variables. La junta Directiva de esta compaa necesita hacer un seguimiento permanente y en tiempo real de los siguientes aspectos:

Llevar todo el inventario de equipos y materiales que ingresan y salen de la

zona de exploracin, en tiempo real desde la sede principal en Londres (Control con Tecnologa RFID)

Hacer monitoreo permanente de las diferentes variables que se controlan en la zona, por parte de los Ingenieros ubicados en la Sede Principal en Londres.

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Los sistemas de control y gestin de las diferentes variables que se llevan en la zona no son visualizados en tiempo real en la sede principal en Londres, lo que no permite tener estados en lnea del recurso ubicado en la zona de exploracin minera, cmo material, maquinaria, personal y dems. El no llevar un control en tiempo real puede ocasionar prdida del recurso o inversin en el lugar destinado para exploracin de la compaa, implementar estos controles le permitir estar a la vanguardia

Justificacin La identificacin por radio frecuencia (RFID) es una de las tecnologas con mayor crecimiento y de mayor aporte al beneficio de las empresas que las estn adoptando. La adopcin de la tecnologa de captura automtica de datos (ADC) ha experimentado recientemente un despegue espectacular gracias al establecimiento de estndares de base a las exigencias del gobierno y de las grandes cadenas de distribucin al mayor desarrollo tecnolgico y a los menores costos de implementacin. Este proyecto ofrece una visin global de la (RFID), de la tecnologa y de sus prestaciones, describe las frecuencias y tecnologas utilizadas habitualmente en las aplicaciones empresariales, identifica los principales estndares y presenta una serie de mtodos para obtener un mayor beneficio, precisin, calidad y seguridad. La tecnologa (RFID) se refiere a un tipo de tecnologa de intercambio inalmbrico de datos. La lectura y grabacin de datos se produce a partir de un chip conectado a una antena que recibe seales de radio frecuencia desde un dispositivo de lectura y grabacin, llamado lector, codificador o interrogador), este intercambio se realiza se realiza de forma automtica. El Sistema de RFID provee a las compaas con una tecnologa que permite eficiencia y seguras operaciones. Este elimina o reduce el trabajo manual del personal requeridos para realizar inventarios y actividades de seguridad. El sistema consiste de varios elementos: Circuitos de circulacin o etiquetas RFID, credenciales RFID, sensores inteligentes, estacin de lectura del personal, lectores porttiles para inventarios, estaciones de programacin de etiquetas, estaciones de enlace y servidores de aplicacin.

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RFID, es aquella tecnologa que permite la comunicacin inalmbrica entre un lector y una etiqueta (o tag). Esta tecnologa permite la comunicacin y el almacenamiento de informacin. La implementacin de la tecnologa RFID, garantizar mltiples propsitos: identificacin y seleccin de productos, control de inventarios y prevencin de robos. Objetivos

Elaborar un planteamiento del problema, partiendo de los requerimientos escalados en el proyecto.

Aplicar los conocimientos adquiridos en el desarrollo del curso para seleccionar la mejor viabilidad de diseo de la tecnologa RFID.

Identificar las ventajas de aplicar la tecnologa por radiofrecuencia.

Aplicacin de la tecnologa (RFID) Descripcin en detalle de algunas de las aplicaciones ms comunes hoy en da y en las que se detecta un mayor beneficio por la aplicacin de la tecnologa RFID. Control de acceso: peajes de carretera, aparcamiento, acceso a edificios, acceso a

zonas restringidas. Prepago: peajes de carreteras, transportes (autobs, metro), pago con telfono

mvil. Identificacin, localizacin y monitorizacin de personas animales o materiales:

en combinacin con sensores (temperatura, humedad), tecnologa inalmbrica (wlan) o tecnologa de localizacin (GPS).

Autencidad de productos o documentos. Gestin de Expediciones El etiquetado RFID de los productos finales bien a

nivel de tem, caja o pal, permite abordar de forma ms eficiente la gestin de expediciones, automatizando los procesos asociados A la salida de productos y controlando que cada pedido es servido con los elementos correctos.

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En la figura siguiente, se detalla la arquitectura tpica de un sistema de Gestin de expediciones

.

Gestin de almacn inteligente La automatizacin de la gestin de almacn mediante el uso de la tecnologa RFID, implica una mejora substancial en todo el proceso Fundamentada en la reduccin de los tiempos de inventariado y la Optimizacin de los stocks, lo que facilita las decisiones de produccin Adecundolas a las necesidades reales. De esta forma se puede conseguir un importante ahorro de espacio de almacenaje. Los elementos tpicos de la gestin RFID del almacn son:

Puestos de etiquetado para identificar los productos que no lleven el etiquetado en origen.

Terminales mviles para identificacin de productos con conectividad inalmbrica al sistema de informacin central. Sistema de gestin de inventario basado en (RFID),

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Tambin se usa la tecnologa RFID para el control de acceso y cobro en transportes pblicos. Se incorpora el tag a las tarjetas con los abonos de los usuarios o para el control de equipajes.

Este sistema nos garantizara:

Controlar todo tipo de dispositivo RFID y capturar los datos con rapidez y eficiencia.

Controlar en tiempo real la ubicacin de las etiquetas Controlar la forma centralizada de todas las fuentes internas y externas de los

datos RFID. Asegurar la coherencia de los datos obtenidos a travs de las diferentes partes de

la cadena. Enviar informacin a dispositivos cuando sea necesario (Grabar un chip)

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Identificacin por radio frecuencia

Algunos componentes de radio frecuencia utilizados en el proyecto estos elementos son pasivos e inalmbricos internos.

Cable coaxial Para interiores.

Bandas de frecuencia

(Siglas en ingls Ultra Low Frequency (ULF) comprende el rango de frecuencias entre 300 y 3000 hercios (3 Kilohercios). Esta banda es utilizada para comunicaciones en minas por su capacidad de penetrar fcilmente la superficie terrestre.

Las longitudes de onda diferentes poseen propiedades diferentes. Las longitudes de onda largas pueden recorrer grandes distancias y atravesar obstculos. Las grandes longitudes de onda pueden rodear edificios o atravesar montaas, pero cuanto mayor sea la frecuencia (y por tanto, menor la longitud de onda), ms fcilmente pueden detenerse las ondas.

Cuando las frecuencias son lo suficientemente altas (hablamos de decenas de giga hertzios), las ondas pueden ser detenidas por objetos como las hojas o las gotas de lluvia, provocando el fenmeno denominado "rain fade". Para superar este fenmeno se

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necesita bastante ms potencia, lo que implica transmisores ms potentes o antenas ms enfocadas, que provocan que el precio del satlite aumente.

Las bandas ms utilizadas son:

Banda L.

Rango de frecuencias: 1.53-2.7 GHz. Ventajas: grandes longitudes de onda pueden penetrar a travs de las estructuras

terrestres; precisan transmisores de menor potencia. Inconvenientes: poca capacidad de transmisin de datos.

Banda Ku.

Rango de frecuencias: en recepcin 11.7-12.7 GHz, y en transmisin 14-17.8 GHz.

Ventajas: longitudes de onda medianas que traspasan la mayora de los obstculos y transportan una gran cantidad de datos.

Inconvenientes: la mayora de las ubicaciones estn adjudicadas.

Banda Ka.

Rango de frecuencias: 18-31 GHz. Ventajas: amplio espectro de ubicaciones disponible; las longitudes de onda

transportan grandes cantidades de datos. Inconvenientes: son necesarios transmisores muy potentes; sensibles a

interferencias ambientales.

Para ver con ms detalle los nombres de las distintas bandas de frecuencia, consulte la siguiente tabla:

Tipo de Banda

Rango de Frecuencias

HF 1.8-30 MHz

VHF 50-146 MHz

P 0.230-1.000 GHz

UHF 0.430-1.300 GHz

L 1.530-2.700 GHz

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S 2.700-3.500 GHz

C Downlink: 3.700-4.200 GHz Uplink: 5.925-6.425 GHz

X Downlink: 7.250-7.745 GHz Uplink: 7.900-8.395 GHz

Ku (Europa) Downlink: FSS: 10.700-11.700 GHz DBS: 11.700-12.500 GHz Telecom: 12.500-12.750 GHz Uplink: FSS y Telecom: 14.000-14.800 GHz; DBS: 17.300-18.100 GHz

Ku (America) Downlink: FSS: 11.700-12.200 GHz DBS: 12.200-12.700 GHz Uplink: FSS: 14.000-14.500 GHz DBS: 17.300-17.800 GHz

Ka Entre 18 y 31 GHz

Las ms utilizadas en tecnologa ( RFID)

De las bandas, la que presenta menor atenuacin por la lluvia, es la banda C, ya que est situada en las frecuencias ms bajas de las tres. Las dos bandas restantes presentan mayor atenuacin por estos factores, sobre todo la banda Ka, puesto que el tamao de las gotas de agua es similar a la longitud de onda a estas frecuencias. Por ello, la banda C es la ms adecuada para comunicaciones de datos que requieran fiabilidad en zonas tropicales. Sin embargo, las Frecuencias utilizadas en esta banda son muy cercanas a las usadas en algunos sistemas de microondas terrestres, lo que puede causar interferencias cuando equipos de este tipo se encuentren en las proximidades de la estacin.

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Antenas y cableado utilizados en la mina

ANTENA VSAT (Very Small Aperture Terminals) Las redes VSAT son redes privadas de comunicacin de datos via satlite que permiten el intercambio de informacin, la mayora de los satlites se localizan en rbitas a 36000 Km. Aproximadamente. Las redes satelitales VSAT usualmente trabajan en las bandas C Y KU, siendo la banda C de tecnologa ms antigua que la banda KU pero con plena vigencia de operacin en la actualidad. La banda KU permite trabajar redes VSAT con dimetros de antenas y amplificadores mucho ms pequeas, tpicamente 1.2 m o menores a diferencia de los dimetros de las VSAT en banda C, tpicamente 1.8 y 2.4 m.

Las VSAT son diseadas bsicamente por usuarios que requieren comunicarse con puntos geogrficos dispersos en un gran territorio mediante micro estaciones terrenas ubicadas en sus necesidades.

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Componentes de la estacin VSAT

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Unidad exterior: es la interfaz entre el satlite y VSAT, est conformado por una antena y un RTF (transrecibidor de frecuencia de Radio) Feed Horn: est ubicado en el marco de la antena en su punto focal por brazos de apoyo, se encarga de dirigir la transmisin de la potencia recibida en l.

El RFT est interconectado al feed horn como se muestra en la siguiente figura:

LNB: Low Noise Block Down converter (Amplificador conversor descendente) Alimentador: Dispositivo el cual enva /recibe la seal del Plato parablico. Antena (Plato) Parablica: Es donde la seal se concentra hacia el satlite va el alimentador o viceversa. Amplificador: Dispositivo a travs del cual amplifica la seal nicamente para transmisin.

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Prdidas presentes en los enlaces de una vsat Atmosfricas: Debidas a la absorcin de ondas radioelctricas por parte de los gases atmosfricos como oxgeno y vapor de agua. (Se puede ignorar esta prdida para frecuencias inferiores a los 10 GHz). Por Lluvia: Este tipo de prdidas afectan drsticamente los enlaces satelitales. Las ondas radioelctricas son dispersadas o absorbidas. (El efecto es mayor cuanto mayor sea la frecuencia). Por Desalineacin de las Antenas: Es inevitable el pequeo desalineamiento de las antenas. Cuanto mayor sea el dimetro de la antena, mayor puede ser este efecto. (Se recomienda que para antenas de ms de 7 mts se tengan dispositivos de seguimiento). PIRE La PIRE se define como la cantidad de potencia que tendra que ser emitida por una antena isotrpica, para producir la mxima densidad de potencia en la direccin de mxima ganancia. La PIRE se usa para estimar el rea de servicio de un transmisor y para evitar que se solapen reas de cobertura de varios transmisores, que estn trabajando a la0020misma frecuencia.

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En Colombia, tenemos una ubicacin geogrfica estratgica privilegiada, ventajosa y dominante con respecto a otros pases, es de gran utilidad y economa aprovechar los satlites de telecomunicaciones ubicados en la zona espacial Geoestacionaria lo cual nos facilita prestar los servicios de comunicaciones a los sitios ms remotos, marginados y de difcil acceso de nuestro territorio Colombiano, donde ningn otro tipo de comunicaciones pueden llegar. La red VSAT estar con formada por 2 estaciones maestras HUBs proporcionales y equidistantes de nuestra geografa. DISEO DE LA VSAT Se escoge el satlite Geoestacionario IS-805 de la empresa INTELSAT, debido a que se trata de una compaa muy reconocida a nivel mundial, este satlite brinda gran robustez, lo que lo hace completamente til para nuestros requerimientos. Adems por tratarse de un satlite relativamente nuevo, es de esperarse que la vida til del mismo sea considerable. Latitud / Longitud: Por tratarse de un satlite geoestacionario, la latitud lgicamente corresponder 0 N, mientras que el valor de su longitud es de 304.5 E. Footprint: De los 3 footprints que nos ofrece el satlite INTELSAT 805, vemos que la nica huella que realmente nos cubre todo el territorio colombiano es la tercera ya que esta, si alcanza a incluir Leticia. Por su parte la segunda huella no lo permita. El footprint seleccionado tiene la particularidad que es el que presenta el menor valor de PIRE 48.7 dBW.

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Polarizacin: El tipo de polarizacin que trabaja el satlite INTELSAT IS-805 es la LINEAL por ende, podemos trabajar o bien sea con la Polarizacin Horizontal con la Polarizacin Vertical. Se seleccion la banda de frecuencia fue la Ku (11 a 14) Ghz, ya que la banda C se encuentra en la actualidad muy saturada. Adems la banda Ku no presenta casi interferencias terrestres, por tal razn si se llegasen a presentar problemas de atenuacin en la seal, las correcciones pertinentes se llevaran a cabo ac en la tierra y no all sobre el satlite. De igual manera se tiene en cuenta la siguiente informacin de la tabla:

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Diseo de la Red Topologa: se opta por la cola configuracin tipo ESTRELLA, estn compuestas por un nmero determinado de estaciones VSAT y un hub, cada VSAT puede transmitir y recibir X canales correspondientes a las conexiones de los terminales unidos al VSAT. El hub por su lado debe poder transmitir y recibir ese nmero de X canales atendidos a todos los VSATS. Se utilizan el enlace desde terminales hasta el HUB (Inbound) podemos utilizar el acceso al medio TDMA debido a que todos los terminales comparten el enlace de subida.

Tecnologa estrella

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El Hub es el encargado de mantener un control efectivo y manejar todo el trfico de la red. Dicho trfico ser cursado en un porcentaje 70 y 30 respectivamente. Este Hub est ubicado en Casanare.

HUB Se divide en dos partes fundamentales la unidad o terminal de radiofrecuencia y la unidad interior. La unidad de radiofrecuencia, se encarga de la transmisin y recepcin de seales hacia o a travs del satlite. La Unidad interior, estar conectado al ordenador central, consta de diversas funciones como procesador de acceso al satlite o Interferencia banda-base, pero la parte ms importante de esta unidad es el NMS (Network Management ( System ), el cual es un ordenador que realiza las funciones ms importantes dentro de una red como son:

Configurar la red (Estrella) Monitorizar el trfico entre terminales Control y alarma Funciones relativas al control de terminales como, habilitacin de nuevos

terminales.

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Mtodo de Acceso al Medio En las redes VSAT se suelen usar tcnicas punto multipunto, en la que se puede establecer comunicacin entre varios elementos para las configuraciones unidireccionales, este estudio no tiene mucha relevancia ya que el Hub transmite y la VSAT escucha (tcnicas broadcast que no necesita tcnicas de acceso). Debido a esto se centr el estudio en tcnicas de acceso en sistemas bidireccionales que aplican para la topologa estrella. Como utilizaremos una Hub-estaciones VSAT, la estacin central transmite por una o varias portadoras a las estaciones remotas asociadas mediante TDM (Multiplicacin por Divisin en el tiempo) el nmero de portadoras de la estacin central suele ser pequeo y su velocidad de transmisin es proporcionalmente mayor. Velocidades de 64 Kbit/seg a 2048 Kbit/seg son normales, por tanto los requisitos de transmisin que se le exige a la estacin central son mayores Anlisis de Radioenlace El radioenlace debe disponer de un VER (bit error rate) adecuado para que la seal pueda ser utilizada por todos los dispositivos implicados en el sistema VSAT. Para esto el estudio se centra en disminuir el VER a valores mnimos con un coste aceptable. A nivel fsico la eliminacin total de errores es imposible, por lo que tiene que ser a nivel de enlace el encargado de transmitir libre de errores, mediante protocolos especialmente diseados para tal fin.

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El diagrama de bloque seria el siguiente:

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Conclusiones Fue realizada una investigacin, de los aspectos tcnicos del

sistema de Identificacin por Radiofrecuencia (RFID) utilizada en

requerimientos para controlar los inventarios en tiempo real.

De los estndares para etiquetas de radiofrecuencia depende la capacidad

de almacenamiento, la velocidad de lectura, la distancia y el costo, entre

otros.

El control de inventario es un punto clave el cual se ve

exponencialmente mejorado gracias a la tecnologa RFID, en las

compaas o en diferentes entidades.

Lograr elegir bien, requiere tener el levantamiento de la informacin

necesaria para saber la finalidad de una compaa, esto nos lo permite

la tecnologa RFID que condensa toda la informacin de una

organizacin en un mismo lugar y en tiempo real, informacin sobre

inventarios, personal, ubicacin de equipos, etc.

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BIBLIOGRAFIA

AETIC, Asociacin de Empresas de Electrnica, La tecnologa

RFID, usos y oportunidades, 2009.

http://www.rfidconsultation.eu/docs/ficheiros/smith.pdf, normas y

estndares RFID

Middleware Disponible en : http://es.wikipedia.org/wiki/Middleware

Tecnologa RFID Disponible en: http://polibits.gelbukh.com/2009_40/40_08.pdf

RFIDcontrols. Antenas de circuito impreso de ultra bajo perfil. Consultado el

21 de octubre del 2014. Disponible en: http://www.rfidcontrols.com/rfidcontrols/index.php?option=com_content&view

=article&id=8:beginners&catid=19&Itemid=260