Calculo de Radioenlace-c

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  • Diseo de RadioenlacesEmprendedores en WiFi

    Merida, marzo 2007

    Ermanno PietrosemoliEscuela Latinoamericana de Redes

    ermanno@ula.ve

  • 3/7/2007 Pietrosemoli 2

    Agenda

    Factores de diseo Prospeccin de sitio (Site Survey) Software para radioenlaces Ejemplos de radioenlaces

  • 3/7/2007 Pietrosemoli 3

    Diseo de Radioenlaces

    Eleccin de la frecuencia Perfiles de trayectoria Presupuesto de potencia Area de cobertura Prospeccin de sitios

  • 3/7/2007 Pietrosemoli 4

  • 3/7/2007 Pietrosemoli 5

    Perfil de la trayectoria

    Lnea de Vista Factor K (Curvatura

    Terrestre).

  • 3/7/2007 Pietrosemoli 6

    Perfil de la trayectoria

    En un mapa con curvas de nivel se traza una recta entre transmisor y receptor

    Se procede a leer en cada interseccin de la recta con las curvas de nivel la altura del punto y la distancia desde el transmisor

    Se traza entonces un diagrama de alturas versus distancia para diferentes condiciones de propagacin

  • 3/7/2007 Pietrosemoli 7

    Perfil de la trayectoria

    K = 4/3, 90% del tiempo, la constante dielctrica disminuye con la altura

    alcance 1/3 ms all del horizonte

    K = infinito, trayectoria rectilnea

    K = 2/3, curva hacia arriba,menor alcance, 0.6 de F1 en enlaces crticos

  • 3/7/2007 Pietrosemoli 8

    Perfil de la trayectoria

    Factor K

    TierraTierra

    HorizonteHorizonte OpticoOptico HorizonteHorizonte Radio con K= 4/3Radio con K= 4/3

  • 3/7/2007 Pietrosemoli 9

    Perfil de la trayectoria

    Presencia de objetos en la trayectoria.

    Follaje Superficies planas y trayectoria

    sobre agua Zonas de Fresnel

  • Primera Zona de Fresnel

    Food Mart

    Direct Path = L

    First Fresnel Zone

    Reflected path = L + /2

  • Despeje de obstculosDistancia en km 1ra Zona 0.7 *1ra Zona de Fresnel Curvatura TOTAL

    de Fresnel @ 2.4 GHz en metros Terrestre metros1 5.5 3.9 0.0 3.9 2 7.8 5.5 0.2 5.6 3 9.6 6.7 0.4 7.1 4 11.1 7.7 0.7 8.4 5 12.4 8.7 1.0 9.7 6 13.6 9.5 1.5 11.0 7 14.6 10.2 2.0 12.3 8 15.6 11.0 2.7 13.6 9 16.6 11.6 3.4 15.0 10 17.5 12.2 4.2 16.4 11 18.4 12.8 5.0 17.9 12 19.2 13.4 6.0 19.4 13 19.9 14.0 7.0 21.0 14 20.7 14.5 8.2 22.7 15 21.4 15.0 9.4 24.4 16 22.1 15.5 10.7 26.2 17 22.8 16.0 12.0 28.0 18 23.5 16.4 13.5 29.9 19 24.1 16.9 15.0 31.9 20 24.7 17.3 16.7 34.0 25 27.7 19.4 26.0 45.4 30 30.3 21.2 37.5 58.7

  • Zonas de Fresnel

  • 3/7/2007 Pietrosemoli 13

    Perfil de la trayectoria

    Cmo obtener perfiles: Mapas topogrficos GPS Recorrido de la

    trayectoria Programas para

    trazado de trayectorias y DEM

  • 3/7/2007 Pietrosemoli 14

    Perfil de la trayectoria

    Utilizar un altmetro para determinar el diagrama de perfil cuando no se disponga de mapas con la elevacin.

    El altmetro se puede calibrar llamando a la torre de control del aeropuerto ms cercano.

    La calibracin debe hacerse frecuentemente porque la presin baromtrica vara en el tiempo.

  • 3/7/2007 Pietrosemoli 15

    Potencia Versus Distancia

    Rx

    Gr

    Tx

    Gt

    AtAr

    Pr

    Pt

    Prdida en el espacio libre

    dBm

    km

    L= 32,4+20 log(d/km)+20 log(f/MHz)

    SensibilidadDel Receptor

    Margen

  • 3/7/2007 Pietrosemoli 16

    Ej. De Presupuesto de potencia Potencia de transmisin +25dBm Prdida en los cables -1dB Prdida en el Diplexer de TX -2 dB Prdida en el Cable de TX -2.5 dB Ganancia de la antena TX +21 dB PIRE: 40.5 dBm Prdida en el espacio libre (FSL) -124.5 dB Ganancia de la antena RX +21 dB Prdida en el Cable RX de -2.5dB Prdida en el Diplexer de RX -2 dB Prdida en Cable -1 dB --------------- Nivel de Seal Recibida = -68.5dBm

    PIRE: Potencia Isotrpica Readiada EquivalenteEIRP: Equivalent Isotropic Radiated Power

  • 3/7/2007 Pietrosemoli 17

    C/N

    C/N (Carrier to Noise) El objetivo es llegar al receptor

    con una potencia suficientemente mayor que el ruido para garantizar una determinada tasa de error

  • 3/7/2007 Pietrosemoli 18

    C/N (ejemplo)

    RSSL = 68dBm Ancho de banda del radio 6MHz,

    noise figure (cifra de ruido) 9dB El ruido visto es: 97.8 dBm C/N es: 29.8dB

  • 3/7/2007 Pietrosemoli 19

    Area de Cobertura

    Area de cobertura con la antena inclinada 10 grados hacia abajo

    Estacin Base

    Area de cobertura con la antena vertical

  • 3/7/2007 Pietrosemoli 20

    Area de Cobertura

    Antena Ancho del haz en Acimut 16 gradosAncho del haz en elevacin 10 grados

    Antena sin Down Tilt

  • 3/7/2007 Pietrosemoli 21

    Ms all de la lnea de vista..

    Es posible la recepcin, pero la atenuacin es mucho mayor

    El problema de la multitrayectoria se agrava Se han propuesto soluciones basadas en

    OFDM (Orthogonal Frequency Diversity Modulation) y MIMO (Multiple Input- Multiple Output)

  • 3/7/2007 Pietrosemoli 22

    Est.1

    PC Card

    pigtail

    Lightning Protector

    Cable RF Antena

    Est.2

    PC Card

    pigtail

    Lightning Protector

    Cable RFAntena

    + Potencia de Transmisin

    - PrdidaCable/conectores

    + Ganancia de la Antena + G.de la Antena

    -PrdidaCable/conectores

    RSL (receive signal level) > sensitivity + Margen

    - Prdida en el espacio libre

    TierraTierra

  • 3/7/2007 Pietrosemoli 23

    Est.1

    Tx =15 dBm

    1.3 dB

    .7 dB

    50 ft.LMR 400

    3.4 dB 24 dBi

    Est.2

    Rx = -82 dBm

    1.3 dB

    .7 dB

    50 ft.LMR 400

    3.4 dB24 dBi c

    La seal recibida debe estar por encimade la sensibilidad del receptor

    (-82dBm para 11 Mbit/s)

    A este exceso se le llama margen de desvaneciniento

    Margen de desv. mnimo = 10 dB

    En ciudades, preferible = 15dB

    En condiciones adversas = 20dB

    S. Recibida: RSL > -82 + 10 = -72dBm

    Margen del sistema en 2.4 GHz

  • 3/7/2007 Pietrosemoli 24

    Ejemplo de Clculo

    Est.1

    Tx =15 dBm

    1.3 dB

    .7 dB

    50 ft.LMR 400

    3.4 dB 24 dBi

    Est.2

    Rx = -82 dBm

    1.3 dB

    .7 dB

    50 ft.LMR 400

    3.4 dB24 dBi

    RSL > PTx P. Cable + G. Antena Prdida en el esp. + G. Antena P. Cable

    16 Km = - 124 dB

    + 15 dBm

    - 2 dB

    - 3.4 dB

    + 24 dBi

    - 124 dB

    + 24 dBi

    - 3.4 dB

    - 2 dB

    - 71.8 dB > -72

    Si RSL < -72 dBm se necesita mayor gananciade antenas o cables con menos prdidas.

  • Curvatura Terrestre

    Despeje de obstculo

    Despeje de la z. de FresnelAltura de

    AntenaAltura de Antena

    Despeje en el punto medio = 0.6F + Curvatura Terrestre + 3 cuando K=1

    Radio de la 1era z. de Fresnel (metros) F1= 17.3 [(d1*d2)/(f*D)]1/2 donde D=trayecto en km, frecuencia (GHz), d1= distancia de la Antena 1(km) , d2 = distancia de la Antena 2 (km)

    Curvatura Terrestre h = (d1*d2) /2 donde h = elevacin sobre el horizonte , d1 & d2 distancia de las antenasrespectivas

    Despeje de la curavtura terrestre

    4 m para un trayecto de 10 km

    61 m para 40 km

    Despeje de Fresnel = 0.6 de la 1era z. Fresnel

    9 m para un trayecto de10 km

    17 m para un trayecto de 40 km

    Altura de las antenas

  • 3/7/2007 Pietrosemoli 26

    Alternativas

    Otros cables: LMR 400 = 6.8 dB 100 ft, LMR 600 = 4.5dB/100ft, LMR 1800 = 2.5dB/100ft, 2 1/4

    Heliax = .98 dB foot

    Montaje en torre del AP-1000 caja a prueba de intemperie y ventilada. Requiere proteccin contra rayos y energa. Mantenimiento en torre

    Uso de amplificadores: aaden ruido por lo que la relacin S/N no aumenta tanto e incrementan la interferencia a otros usuarios. Constituyen otro punto de falla.

  • 3/7/2007 Pietrosemoli 27

    Reflexiones

    Path 6cm ( 1/2 ) longer

    La seales sufren un defasaje de 180 ( 1/2 ) al reflejarse

    Mover la antena an slo 6 cm essignificativo

  • 3/7/2007 Pietrosemoli 28

    Reflexiones

    Antenas de mayor directividad vertical, o apuntadas hacia arriba para