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Departamento de Telecomunicaciones y Electrónica
Dimensionamiento de Radioenlaces con el uso de Radio
Mobile y Atoll.
Autor: Daniel Roberto Granado Hurtado
Tutor: MSc David Beltrán Casanova
Este documento es Propiedad Patrimonial de la Universidad Central “Marta Abreu” de Las
Villas, y se encuentra depositado en los fondos de la Biblioteca Universitaria “Chiqui
Gómez Lubian” subordinada a la Dirección de Información Científico Técnica de la
mencionada casa de altos estudios.
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Villas. Carretera a Camajuaní. Km 5½. Santa Clara. Villa Clara. Cuba. CP. 54 830
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i
PENSAMIENTO
Nuestro conocimiento es una pequeña isla en el enorme océano del desconocimiento.
Isaac Bashevis
ii
DEDICATORIA
A mis padres, que con este trabajo ven realizado su sueño.
iii
AGRADECIMIENTOS
A toda mi familia por permitirme ser quien soy.
A mi tutor MSc. David Beltrán Casanova por su tiempo y apoyo profesional.
A mis amigos de toda la vida Arturo y Rafael
A la mujer que le ha dado a mi vida un propósito, Neiby
A ese grupo de personas que han formado y siguen formando parte especial de mi vida,
especialmente a Marilín y Eduardo.
A todos mis compañeros de aula, especialmente a Gerardo y Lester por acompañarme en
estos cinco años.
A todo el que ha contribuido de una forma u otra a cumplir este sueño.
Muchas Gracias.
iv
RESUMEN
Este trabajo se desarrolló debido a la necesidad de incorporar nuevas prácticas de
laboratorio con un enfoque real a las asignaturas de la disciplina de Radio del nuevo Plan
de Estudio E. Para ello se consultaron materiales similares de universidades reconocidas y
documentos normativos de la Facultad de Ingeniería Eléctrica. Como resultado se
confeccionó un material de estudio de las tecnologías trunking analógicas y digitales, así
como 2 prácticas de laboratorio basadas en sistemas reales. Se utilizaron dos herramientas
de simulación: Radio Mobile y Atoll. Dicho material quedó conformado en 3 capítulos que
se complementan entre sí, el primero está dedicado al estudio de las tecnologías trunking y
de los softwares empleados de forma general. El segundo brinda una descripción de la
instalación e implementación en Radio Mobile de la práctica de laboratorio 1
correspondiente al sistema trunking analógico (MPT 1327). El tercer capítulo describe el
proceso de instalación e implementación en Atoll de la práctica de laboratorio 2
correspondiente al sistema trunking digital (eLTE). De esta forma quedó disponible un
material docente que responde a las nuevas exigencias de la enseñanza en las asignaturas de
la disciplina de Radio.
Palabras Claves: Sistemas trunking, trunking analógico (MPT 1327), trunking digital
(eLTE), Radio Mobile, Atoll
v
TABLA DE CONTENIDOS
PENSAMIENTO ..................................................................................................................... i
DEDICATORIA .................................................................................................................... ii
AGRADECIMIENTOS ........................................................................................................ iii
RESUMEN ............................................................................................................................ iv
INTRODUCCIÓN .................................................................................................................. 8
Organización del informe ................................................................................................. 12
CAPÍTULO 1. FUNDAMENTOS TEÓRICOS .............................................................. 14
1.1 Introducción a la Tecnología trunking ................................................................... 14
1.1.1 Normas Analógicas y Digitales ...................................................................... 18
1.2 Introducción a Radio Mobile .................................................................................. 23
1.3 Introducción a Atoll ................................................................................................ 25
1.3.1 Principales características de Atoll ................................................................. 26
1.3.2 Tecnologías soportadas en Atoll ..................................................................... 27
1.4 Semejanzas y diferencias entre Radio Mobile y Atoll ............................................ 28
1.4.1 Semejanzas ...................................................................................................... 28
1.4.2 Diferencias ...................................................................................................... 28
1.5 Características de las guías de laboratorio ............................................................. 29
1.6 Casos de Estudio .................................................................................................... 31
vi
CAPÍTULO 2. RADIO MOBILE ..................................................................................... 33
2.1 Instalación de Radio Mobile ................................................................................... 33
2.1.1 Variante I ........................................................................................................ 33
2.1.2 Variante II ....................................................................................................... 33
2.2 Caso de estudio I .................................................................................................... 35
2.2.1 Descripción del Caso de estudio I ................................................................... 35
2.2.2 Características de los equipos ......................................................................... 35
2.2.3 Implementación del Caso de Estudio I ........................................................... 36
2.2.4 Evaluación de los resultados ........................................................................... 50
CAPÍTULO 3. ATOLL ..................................................................................................... 51
3.1 Instalación de Atoll ................................................................................................. 51
3.1.1 Insatalación de Global Mapper 16 .................................................................. 51
3.2 Análisis del Caso II ................................................................................................ 52
3.2.1 Descripción del Caso II ................................................................................... 52
3.2.2 Características de los equipos ......................................................................... 53
3.2.3 Implementación del Caso II ............................................................................ 53
3.2.4 Evaluación de los resultados ........................................................................... 70
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ................................................................... 71
Conclusiones ..................................................................................................................... 71
Recomendaciones ............................................................................................................. 71
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................................. 73
ANEXOS .............................................................................................................................. 76
Anexo I Estaciones Base en Villa Clara del sistema Trunking MPT 1327 ..................... 76
Anexo II Topología Red Trunking Analógica .................................................................. 77
vii
Anexo III Arquitectura lógica de red de la solución eLTE de Huawei ............................ 78
Anexo IV Equipamiento de Huawei para la red Trunking eLTE. Propuesta para Cuba .. 79
Anexo V Propuesta de diseño de la red de MoviTel ........................................................ 79
INTRODUCCIÓN
8
INTRODUCCIÓN
La historia de las comunicaciones parte desde el mismo comienzo de la historia del
hombre, la comunicación es algo de vital importancia, no sólo para el ser humano, sino
también para el reino animal, este en su conjunto hace uso de la misma para llevar a cabo
todas sus tareas y funciones necesarias para la subsistencia [1]. Dentro de los tipos de
comunicaciones humanas se encuentran las denominadas telecomunicaciones, sobre las
cuales se fundamentan todas las comunicaciones a distancia [2] . Al mismo tiempo dentro
del amplio espectro de las telecomunicaciones se tienen las radiocomunicaciones con la
peculiaridad de que utilizan el espectro radioeléctrico como medio o soporte físico para la
propagación de las señales que llevan la información de la comunicación [3], [4].
Los primeros sistemas de radiocomunicaciones fueron para el servicio móvil, en donde una
estación central, a través de un canal de radio, mantenía comunicados múltiples usuarios,
bajo la tecnología de acceso "push-to-talk" (PTT) [5]. Para 1934, aproximadamente 5000
unidades de policía municipal de Estados Unidos, utilizaban un sistema móvil con
modulación AM para ofrecer seguridad pública. Para esta misma época, Edwin Armstrong
introdujo la modulación en frecuencia (FM), y desde entonces, esta ha sido la técnica
analógica más utilizada en los sistemas móviles. El crecimiento de los servicios móviles era
lento; el área de cobertura estaba servida por una estación central, con varias decenas de
kilómetros de alcance para atender todo un poblado. Sin embargo, la capacidad de cursar
tráfico se copaba rápidamente aún con cada nueva mejora tecnológica. Pero luego fueron
incorporándose novedosos avances tecnológicos como los primeros radioenlaces digitales,
experimentándose un aumento del ancho de banda y la eficiencia espectral. Luego
aparecieron nuevos esquemas de codificación que presentaban mejor robustez ante
desvanecimientos y mejor eficiencia espectral. Además se introducen técnicas novedosas
INTRODUCCIÓN
9
en el tratamiento y procesamiento digital de señales lo que permite mejorar los servicios en
cuanto a número de usuarios, zona de cobertura y ancho de banda sin sacrificar calidad o
fiabilidad de la red. [3], [6]
Los sistemas de radiocomunicaciones móviles tienen, hoy en día, un protagonismo
relevante en el campo de las tecnologías de la información. Tradicionalmente se les ha
clasificado en sistemas privados y públicos. Los primeros son importantes herramientas de
trabajo para una amplia gama de empresas de servicios, tales como: distribución de agua,
gas y electricidad, policía, ambulancias, bomberos, transporte y la industria petrolera. Estos
sistemas han evolucionado desde las primeras redes con asignación rígida de canales y
mínimas prestaciones, a los sistemas troncales (“trunking”) de concentración de enlaces,
dando origen a los PMR (Private Mobile Radio) o radio móvil privado [3], [7]. Estos
sistemas troncales proporcionan un elevado rendimiento en el uso de las frecuencias
radioeléctricas y aportan importantes recursos de valor agregado a la comunicación de voz
como son la formación de grupos, transmisión de datos, prioridades de emergencia,
conexión con la red telefónica pública, etc [8], [9].
Hoy en día, los sistemas troncales constituyen la solución profesional para las necesidades
de comunicaciones móviles de grandes empresas. Pero la evolución tecnológica prosigue,
así pues, los sistemas troncales de concentración de enlaces analógicos han pasado a ser
digitales como el trunking EDACS, trunking TETRA, trunking Open Sky, trunking eLTE,
entre otros [3].
Para organizaciones donde las comunicaciones juegan un papel importante, es necesario
contar con un sistema de comunicación que sea rápido, eficiente y seguro. Un sistema de
“Radio trunking” provee a las empresas de una cobertura adecuada, seguridad, flexibilidad
y eficiencia [10]. Radio trunking es un sistema dinámico de asignación de canal, es decir,
las decisiones sobre la asignación de frecuencia son realizadas automáticamente por un
centro de control y un switch computarizado.
Dentro de las principales ventajas que ofrece el sistema Radio trunking se encuentran [11]:
• Rápido acceso al sistema: sin la necesidad de monitorear el canal antes de usarlo.
• Mejor eficiencia en el uso del canal: todos los canales son compartidos por todos los
usuarios para reducir la congestión del canal.
INTRODUCCIÓN
10
• Mayor privacidad: a los usuarios del mismo grupo de conversación se les asigna un
único canal de voz mientras dure la conversación.
• Fácil expansión: se pueden agregar más usuarios sin necesidad de cambiar la
estructura del sistema.
Debido al crecimiento y expansión de estas tecnologías se ha hecho necesario facilitar el
diseño y la simulación de estos sistemas para abaratar costos y evitar implementaciones que
no cumplan los requisitos deseados. Para ello se han desarrollado un gran número de
herramientas de simulación de radio que hacen uso de las ventajas de los avances de la
computación y que permiten realizar dichos análisis de una forma relativamente sencilla en
comparación con la forma manual. Radio Mobile y Atoll son dos potentes softwares en
estas tecnologías inalámbricas. Radio Mobile es un programa de simulación de radio
propagación gratuito desarrollado por Roger Coudé para predecir el comportamiento de
sistemas radio, simular radioenlaces y representar el área de cobertura de una red de
radiocomunicaciones, entre otras funciones. El software trabaja en el rango de frecuencias
entre 20 MHz y 20 GHz y está basado en el modelo de propagación ITM (Irregular Terrain
Model) o modelo Longley-Rice. Radio Mobile utiliza datos de elevación del terreno que se
descargan gratuitamente de Internet para crear mapas virtuales del área de interés, vistas
estereoscópicas, vistas en 3-D y animaciones de vuelo [12].
Atoll es un entorno de planificación de radio creado por la empresa FORSK basado en
ventanas, fácil de usar, que da soporte a operadores de telecomunicaciones inalámbricas
durante todo el tiempo de vida de la red (desde el diseño inicial, hasta la fase de
optimización y durante las distintas ampliaciones). Atoll está formado por un módulo
principal, al que se le pueden ir añadiendo módulos de las diferentes tecnologías que
poseen. En cada plantilla se proporciona una estructura adecuados a la tecnología en la que
se basan. Entre las tecnologías que soporta se encuentran: GMS/GPRS/EPRS, CDMA2000,
Microwave Radio Links, UMTS HSPA, LTE, WIMAX, entre otras [13].
En la actualidad dichas tecnologías y el uso de los softwares de simulación y control de
estos sistemas inalámbricos forman una parte importante de los posibles roles a desempeñar
por el ingeniero en telecomunicaciones. Es por ello que se le brinda especial atención en la
educación superior a la formación práctica del ingeniero a través de la ejecución de
INTRODUCCIÓN
11
prácticas de laboratorio. Estas prácticas constituyen un proceso de ayuda y
acompañamiento continúo, en todos sus aspectos, con el objetivo de mejorar el proceso
educativo. Las Guías de Laboratorio tienen como objetivos instructivos fundamentales que
los estudiantes adquieran las habilidades propias de los métodos de la investigación
científica, amplíen, profundicen, consoliden, realicen, y comprueben los fundamentos
teóricos de la asignatura mediante la experimentación empleando los medios de enseñanza
necesarios. Este proyecto busca servir de base para fomentar el conocimiento de las
tecnologías de comunicaciones inalámbricas específicamente la trunking y a la vez
incorporar dos Prácticas de Laboratorio que consoliden los conocimientos adquiridos,
vinculen al estudiante con dos de las herramientas de simulación de radio más difundidas
actualmente y mejoren el proceso de formación del ingeniero en telecomunicaciones y
electrónica. Es por ello que este proyecto tiene como objetivo general:
• Desarrollar Prácticas de Laboratorio para la Disciplina de Radio con enfoque real
empleando “Radio Mobile” y “Atoll”.
Para el logro del mismo se plantean como objetivos específicos:
• Elaborar un material que describa los softwares “Radio Mobile” y “Atoll” y permita
su instalación y explotación.
• Dimensionar Radioenlaces reales con ayuda de los softwares citados.
• Validar la aplicabilidad de los softwares para ser usados en las Prácticas de
Laboratorio propuestas.
Para validar la importancia de este proyecto se formulan las siguientes interrogantes
científicas:
• ¿Son aplicables estos softwares en la docencia de las asignaturas de la disciplina de
Radio?
• ¿Cuáles características los hacen efectivo o no para su uso en el dimensionamiento
de Radioenlaces?
• ¿En qué asignaturas es efectivo su uso para una correcta utilización de los mismos?
INTRODUCCIÓN
12
Con este trabajo se pretende proporcionar una enseñanza orientada a la adquisición de
conocimientos prácticos que permitan al estudiante desenvolverse en la solución de
problemas relacionados con los Sistemas de Radiocomunicaciones. El impacto que se
espera es la obtención de una guía que ayude a los estudiantes y profesores a aumentar sus
conocimientos teóricos y prácticos en las asignaturas de la disciplina de Radio, mejorando
de esta forma el proceso de formación profesional.
Organización del informe
Para el logro de los objetivos planteados el informe de la investigación contará con la
siguiente estructura: introducción, tres capítulos, conclusiones, recomendaciones,
bibliografía y anexos.
En la introducción se define la importancia, actualidad y necesidad del tema que se aborda
y se dejan explícitos los elementos del diseño teórico.
En el Capítulo I se aborda la importancia y características de las guías de laboratorio; así
como el impacto del uso de guías de laboratorios en la educación superior. Se estudian los
principios de funcionamientos y las diversas variantes de las tecnologías trunking
existentes. Se explican los elementos más relevantes acerca de los softwares empleados y
se exponen los Casos de Estudio a tratar en el presente trabajo.
En el Capítulo II se explica el proceso de instalación de Radio Mobile y se realiza el
análisis del Caso de Estudio I a partir de una descripción del mismo, su implementación y
la evaluación de los resultados haciendo uso de la herramienta de simulación anteriormente
citada.
En el Capítulo III se describe el proceso de instalación de Atoll y se analiza el Caso de
Estudio II a partir de su descripción, implementación y evaluación de los resultados
mediante el uso de dicha herramienta.
En las conclusiones se presentan los principales resultados del trabajo que dan
cumplimiento a los objetivos trazados de una manera clara y precisa, y exponen las
consideraciones finales sobre la problemática investigada.
Las Referencias Bibliográficas permiten la conformación del cuerpo investigativo.
INTRODUCCIÓN
13
Los anexos amplían la información de los temas con mayor relevancia abordados en el
presente trabajo
CAPÍTULO 1. FUNDAMENTOS TEÓRICOS
14
CAPÍTULO 1. FUNDAMENTOS TEÓRICOS
El objetivo fundamental de este capítulo es contribuir a la comprensión de los elementos
teóricos, conceptuales y de fundamentación física relacionados con las tecnologías
trunking; así como brindar un acercamiento a las características y funcionalidades de los
softwares que serán empleados en la simulación de estas tecnologías. Además se exponen
las características e importancia de las prácticas de laboratorio en la educación superior; así
como los Casos de Estudio a tratar en el presente trabajo, generando el marco teórico
necesario para lograr el cumplimiento de los objetivos trazados.
1.1 Introducción a la Tecnología trunking
El sistema de Radio trunking es un sistema de comunicaciones radioeléctricas, donde se
utilizan técnicas convencionales o basadas en el uso de frecuencias comunes, las que
proporcionan servicios de comunicaciones móviles de voz punto a punto múltiples o
viceversa.
En este sistema un número reducido de canales radioeléctricos es compartido entre un gran
número de usuarios, conformando grupos privados de comunicación, donde cualquier
usuario tiene acceso a los diferentes canales a través de selección automática del que se
encuentre libre. En estos sistemas la asignación de frecuencias a los usuarios se realiza de
forma dinámica, asignándose un canal cuando hay demanda solamente, lo cual minimiza el
tiempo de desocupación del canal, pues cada usuario sólo utiliza el canal durante el tiempo
de conversación, cuando ésta finaliza, el canal se libera, retornando a la reserva para que
pueda ser asignado a otro usuario [11].
CAPÍTULO 1. FUNDAMENTOS TEÓRICOS
15
El canal de control es por el que realizan la señalización de establecimiento de la
comunicación los sistemas trunking. A diferencia de otros sistemas, para la gestión de
comunicaciones en una red trunking se requiere de un centro de control inteligente que
disponga del estado real de equipos conectados a la red, canales utilizados, equipo en
comunicación, etc. Cuando se necesita realizar el envío de estados a una central se hace uso
del canal de control al cual están conectados los equipos, esperando enviar o recibir órdenes
de establecimiento de llamadas. De esta forma se agiliza el envío de información sin
necesidad de utilizar canales de tráfico.
El canal de control utilizado para la señalización asociada al sistema puede ser de dos tipos
[14]:
• Canal dedicado: Se emplea de forma permanente para la función de control.
• Canal variable: Cuando todos los canales de tráfico están ocupados, se utiliza el
canal de control como un canal más de tráfico. El primer canal que quede libre será
asignado como canal de control, al cual accederán los móviles mediante un
mecanismo de exploración secuencial.
Trunking asigna dinámicamente las frecuencias de las bandas de operación a medida que
estas vayan siendo solicitadas. La asignación de frecuencias o canales se hace a través de
varios protocolos de señalización analógicos o digitales según el tipo de sistema trunking
empleado. Dentro de las principales normas analógicas y digitales que establecen los
protocolos y requisitos de estos sistemas se encuentran [11]:
NXDN (Digital, Japón)
Motorola (Americano)
• Type I
• Type II
• Type II Hybrid
• Type II Smart Zone
• Type II Smart Zone Omni Link
• iDEN (integrated Digital Enhanced Network)
MPT-1327 (Analógico)
APCO Project 16 (Analógico, Americano)
CAPÍTULO 1. FUNDAMENTOS TEÓRICOS
16
APCO Project 25 (Digital, Patente Americano)
TETRA (Digital, Europeo)
TETRAPOL (Digital, Europeo)
GoTa (Digital 3G)
DMR (Digital, Europeo)
eLTE - (Digital 4G, Chino)
En los sistemas convencionales de radio, las conversaciones son realizadas a través de una
frecuencia dedicada. En un sistema tipo trunking la misma conversación se hace en un
conjunto de frecuencias. Las comunicaciones telefónicas comerciales son una versión
cableada de trunking. El manejo de las vías de comunicación se encuentra en manos de una
computadora. El manejo de los canales se realiza por medio de un control central, dicho
proceso es ajeno al usuario [11].
En la Figura 1.1 se muestra un sistema de comunicación trunking. La frecuencia en rojo
representa el canal que es asignado por el controlador para tener todo el tráfico de datos.
Cuando el radio portátil transmite a la base estación los datos enviados contienen
información sobre el grupo de conversación al cual pertenece el usuario. Posteriormente la
radio base redirige el tráfico hacia los usuarios del mismo grupo.
Figura 1.1. Comunicación utilizando Radio trunking [11].
CAPÍTULO 1. FUNDAMENTOS TEÓRICOS
17
Las conversaciones que se realizan dentro de un mismo grupo de charlas, no
necesariamente se mantienen en la misma frecuencia, ya que el sistema está diseñado para
realizar una asignación dinámica de la frecuencia, la frecuencia a la cual se transmite no
necesariamente es la misma con la que se recibe o se vuelve a transmitir, el sistema le
asigna la frecuencia disponible para el momento en que se realiza la comunicación. La
protección se basa en el hecho de que la conversación no se encuentra fija en una
frecuencia, si alguien quisiese escuchar una conversación este debería conseguir la
frecuencia asignada para cada parte de la conversación, ya que esta no es estática. Las
tecnologías que utilizan los sistemas trunking trabajan en diferentes bandas, entre ellas se
tienen las bandas 450 MHz y la de 800 MHz, las cuales están distribuidas como se muestra
en las Figura 1.2 y 1.3 respectivamente.
Figura 1.2. Asignación de la banda de 450 MHz (según Motorola) [11]
CAPÍTULO 1. FUNDAMENTOS TEÓRICOS
18
Figura 1.3. Asignación de la banda de 800 MHz (Según Motorola) [11]
1.1.1 Normas Analógicas y Digitales [14], [15]
NXDN
NXDN es un protocolo técnico CAI (Common Air Interface) propietario para las
comunicaciones móviles. Fue desarrollado conjuntamente por Icom Inc y por Kenwood
Corporation e implementado en sus respectivos sistemas. El protocolo NXDN se anunció
en 2005, y los productos compatibles con NXDN aparecieron por primera vez en 2006. El
protocolo NXDN proporciona soporte para las siguientes funciones:
• Cifrado de voz digital con una clave de 15 bits de 32768 códigos diferentes.
• Paginación y Estado de informes Radio-a-Radio y Despacho-a-Radio.
• Alias de usuarios: 65545 identificaciones diferentes de grupo y de usuario.
• Hombre caído y llamada de emergencia.
• Funciones de gestión remota de radio (desactivación, reactivación y el monitoreo).
• Interfaz de aplicaciones de terceros para: paginación de radio, la localización del
GPS, terminales de datos taxi, en el seguimiento de construcción.
CAPÍTULO 1. FUNDAMENTOS TEÓRICOS
19
NXDN utiliza la tecnología FDMA (Frequency Division Multiple Access), en la que
diferentes flujos de comunicación están separados por frecuencia y se ejecutan
simultáneamente. El canal básico NXDN es digital y puede ser o bien de 12,5 KHz o 6,25
KHz de ancho. Los sistemas de dos canales de 6,25 KHz se pueden configurar para
ubicarse dentro de un canal de 12.5 KHz. Esto duplica, efectivamente, la eficiencia del
espectro en comparación con un sistema FM (Frecuencia Modulada) analógico que ocupe
un canal 12.5 KHz. La arquitectura de NXDN es tal que dos canales NXDN pueden estar
dentro de un canal de 12,5 KHz, y pueden ser asignados como voz - voz, voz- datos, o
datos - datos.
GoTa (Global open Trunking architecture)
GoTa es una nueva generación de sistema de trunking digital usando tecnología del
CDMA2000 y es diseñado para los usuarios corporativos. Al ser un sistema CDMA (Code
Division Multiple Access) permiten que muchos usuarios compartan una asignación de
espectro común mediante el uso de técnicas de espectro extendido.
A continuación se presentan algunas ventajas del sistema GoTa:
• El radio de cobertura es de 2 a 4 veces mayor que GSM (Global System for Mobile)
empleando la misma frecuencia de radio.
• Una llamada de grupo PTT (Push To Talk) puede soportar aproximadamente a 100
suscriptores.
• Soporta diferentes bandas de frecuencias (450 MHz, 800 MHz, 1.9 GHz y 2.1
GHz).
• Mejor calidad de voz y servicio de datos de velocidad alta basada en CDMA2000-
1X (153.6 Kbps; siguiente versión 307.2 Kbps).
• Más seguridad y atenuación de interferencias.
• Buena relación costo-eficiencia en la implementación de la red.
• Soporta el roaming de llamadas PTT.
• Rápida conexión y recursos de radios compartidos.
• Es fácil de usar, puede manejar fácilmente los grupos de llamadas y sabe cuándo los
amigos están conectados o no.
CAPÍTULO 1. FUNDAMENTOS TEÓRICOS
20
DMR
La DMR (Digital Movil Radio) fue originalmente desarrollada como un reemplazo directo
de la radio móvil privada analógica para proporcionar soluciones de radio digital de bajo
costo para el transporte y las utilidades. Ofrece una mejor calidad de audio digital, una
mejor eficiencia espectral, una mejor capacidad de datos y una mayor duración de la batería
portátil. DMR ha ampliado su alcance a las comunicaciones críticas de negocio y
comerciales [7].
El conjunto de normas DMR es desarrollado y gestionado por el ETSI (European
Telecommunications Standards Institute) en relación con los miembros de los proveedores
de la Asociación DMR, que también asegura interoperabilidad de múltiples proveedores y
promueve la tecnología. Las normas se definen en "niveles" operacionales [7]:
• Nivel I: Especifica la operación con corriente de corto alcance sin necesidad de
licencia, principalmente para uso personal o recreativo.
• Nivel II: Especifica la operación convencional en las bandas con licencia. Una
licencia de un regulador nacional permite que los radios operen a una potencia
superior, permitiéndoles transmitir a distancias más largas, y en una parte dedicada
del espectro de radio.
• Nivel III: Añade plena operación de trunking digital a nivel de capacidades II,
basado en el trunking analógico de estándar abierto MPT1327, en el que los canales
de radio que están disponibles pueden ser compartidos entre los usuarios de manera
más eficiente.
TETRA
TETRA (Trans European Trunked Radio) es un estándar abierto definido por el ETSI. Este
estándar define un sistema móvil digital de radio y nace por decisión de la Unión Europea
con el objeto de unificar diversas alternativas de interfaces de radio digitales para la
comunicación entre los profesionales de los sectores mencionados más abajo. Se pueden
transmitir cuatro canales de voz o datos por cada canal físico de radiofrecuencia. Es un
CAPÍTULO 1. FUNDAMENTOS TEÓRICOS
21
sistema totalmente digital de 2G que opera en las bandas 380-400 MHz; 410-430 MHz;
450-470 MHz; 800 MHz y 900 MHz [7], [16].
La evolución de TETRA ha pasado por el lanzamiento de TETRA 2 y más recientemente
TEDS (TETRA Enhanced Data Service). TEDS, para lograr mayores velocidades de
transmisión de datos utiliza diferentes anchos de banda de canal de radio frecuencia y
esquemas de modulación, además es totalmente compatible con TETRA y, como resultado,
facilita la migración entre las versiones del estándar.
MPT 1327
Uno de los sistemas de concentración de enlaces analógicos de mayor éxito en el mundo es
conocido como MPT 1327 (Ministry of Post and Telecommunication). El estándar MPT es
relativamente eficiente en términos de uso del espectro y ofrece capacidades de datos, así
como llamadas de grupo, llamada rápida, configuración y niveles de prioridad. MPT 1327
es un estándar abierto de señalización para sistemas de radio móvil terrestre privada de
concentración de enlaces[17]. El Departamento de Comercio e Industria del Reino Unido
publicó el primer borrador del estándar abierto MPT 1327 en 1986. Tener pocas
restricciones de patentes y ser reconocido como un estándar abierto no propietario hace
MPT 1327 atractivo tanto para los fabricantes como para los usuarios.
Principales características de este estándar:
• Menos espera en los tiempos de preparación de llamada.
• Cuenta con tecnología conocida y sitios de referencia que le garantizan la
aceptación en todo el mundo.
• Al ser flexible y actualizable es apto para redes pequeñas y grandes.
• Puede elegir la mejor frecuencia disponible por contar con una frecuencia
transparente.
• Reduce el tiempo de espera del usuario ya que utiliza los canales
disponibles de manera eficiente.
• El costo de hardware por usuario es menos por tener menor necesidad de
canales.
• Mayor nivel de privacidad al contar con un canal dedicado por llamada.
CAPÍTULO 1. FUNDAMENTOS TEÓRICOS
22
• Seguridad garantizada por su chequeo del número de serie electrónico.
• Proporciona un soporte de datos haciendo que pueda utilizarse los mensajes
de texto.
eLTE
En cumplimiento de la tendencia de desarrollo de los sistemas trunking digitales, Huawei
desarrolló la solución de banda ancha basados en LTE (Long-Term Evolution) [18]. La
solución eLTE ofrece servicios de trunking en redes LTE mediante la adición de un servidor
PTT y terminales relacionados con las redes existentes sobre la base de la red LTE estándar.
Características principales de eLTE:
• Alto rendimiento.
• Banda ancha y vídeo de alta resolución.
• Interoperabilidad.
• API (Application Programming Interface) abierta y aplicaciones diversas [19].
• VPN (Virtual Private Network) y bajos costos de la construcción y mantenimiento
de la red.
• Aseguramiento de la calidad profesional del servicio de trunking (reserva de
prioridad y recursos).
Gracias a la arquitectura de la red LTE y al diseño de la interfaz aérea para la banda
ancha, los tiempos de establecimiento de llamada se reducen considerablemente. Al
igual que el trunking tradicional, eLTE puede proporcionar una mejor experiencia de
rendimiento. Sobre la base de eMBMS (standard envolved multimedia broadcast/
multicast service) característica del LTE, eLTE puede proporcionar gran grupo de
llamadas con un número ilimitado de usuarios. Huawei extrae lecciones de lo que
hereda, la experiencia y logros 2G, 3G y las tecnologías trunking, para proporcionar
funciones integrales del servicio de trunking. Sobre la base de la alta eficiencia del
espectro y el ancho de banda de la red LTE, eLTE puede proporcionar video portero,
video vigilancia móvil, transferencia de archivos grandes, asistencia remota, y consolas
de despacho móviles
CAPÍTULO 1. FUNDAMENTOS TEÓRICOS
23
El ancho de banda de eLTE oscila entre 1,4 MHz y 20 MHz dependiendo de la banda de
frecuencia que se emplee. Cuenta con una amplia gama de frecuencias de LTE-TDD
(Time-division Duplex) de 400 MHz / 1.4 GHz / 1.8 GHz / 2.3 GHz, y LTE-FDD
(Frequency -division Duplex) 700 MHz / 800 MHz aunque en algunos casos se puede
personalizar las frecuencias a las necesidades de los clientes para que el operador pueda
obtener fácilmente los recursos de frecuencia. También logra combinar voz y despacho
de vídeo en una sola red de banda ancha y proporcionar un tiempo de establecimiento
de llamada de grupo inferior a 300 ms y tiempo de atención preventiva por debajo de
los 150 ms para garantizar una respuesta oportuna para cualquier situación crítica. Otra
de las características es el mecanismo de QoS (Quality of Service) que puede garantizar
la calidad (por ejemplo, el ancho de banda, prioridad, retardo y el rendimiento) de los
servicios del sistema utilizando adecuadamente los recursos de red y satisfacer las
diferentes necesidades de transmisión de diferentes tipos de servicios para los usuarios
de los diferentes niveles. Como se muestra en la Figura 1.3 la solución presenta
diferentes mecanismos de QoS en dependencia del equipo que se utilice.
Figura 1.3. Calidad de servicios
1.2 Introducción a Radio Mobile
En 1998 el ingeniero y radioaficionado canadiense Roger Coudé creó un software gratuito
llamado Radio Mobile. Este programa de simulación de radioenlaces permite analizar y
planificar el funcionamiento de un sistema de radiocomunicaciones fijo o móvil dentro del
CAPÍTULO 1. FUNDAMENTOS TEÓRICOS
24
rango de 20 MHz a 20 GHz. Con esta aplicación se pueden realizar los cálculos y obtener
todos los datos necesarios para realizar radioenlaces funcionales y abandonar la tediosa
tarea que resulta hacerlo manualmente: conseguir las cartas topográficas e ir calculando
todas las curvas de nivel que atraviesa el enlace, para después considerar los demás
aspectos operativos para un correcto enlace. Los cálculos de los radioenlaces se plasmarán
en un mapa de cobertura en cuya generación se utilizan tres elementos básicos: un mapa de
trabajo, elaborado a partir de un modelo digital del terreno (Figura 1.4), un mapa
topográfico (Figura 1.5), elaborado a partir de una cartografía específica (GoogleEarth,
GoogleMaps) y por último un mapa de cobertura, elaborado con el algoritmo de cálculo de
propagación Longley-Rice, implementado en Radio Mobile. El producto final será un mapa
resultado de la fusión de las tres capas anteriores [12], [20].
Radio Mobile utiliza datos de elevación del terreno que se descargan gratuitamente de
Internet para crear mapas virtuales del área de interés, vistas estereoscópicas, vistas en 3-D
(Figura 1.6) y animaciones de vuelo. Los datos de elevación se pueden obtener de diversas
fuentes, entre ellas del proyecto de la NASA Shuttle Terrain Radar Mapping Misión
(SRTM) que provee datos de altitud con una precisión de 3 segundos de arco (100 m). En
cuanto a los parámetros de las unidades transmisoras o receptoras, se pueden modificar sus
valores indicando la potencia, sensibilidad y parámetros de la antena entre otros. Además,
los resultados de la simulación de cobertura pueden ser analizados de forma individual para
cada unidad en caso de ser necesario. El desarrollo de este programa ha alcanzado un grado
de eficacia y excelencia comparable a los programas de pago que resultan muy caros. En
resumen, Radio Mobile es un excelente software gratuito de simulación de radioenlaces que
puede ayudar a valorar y validar planificaciones hechas en papel [12].
CAPÍTULO 1. FUNDAMENTOS TEÓRICOS
25
Figura 1.4. Mapa mundial creado con Radio Mobile utilizando datos de elevación SRTM
[12]
Figura 1.5. Superposición de mapa de elevaciones y mapa topográfico (Mapa de Madrid y
sus alrededores) [12]
Figura 1.6. Vista en 3D generada con Radio Mobile [12]
1.3 Introducción a Atoll
Atoll fue creada por la empresa FORKS y constituye una herramienta de planificación
flexible, escalable, técnico abierto que permite la planificación y optimización de redes
inalámbricas.
Es una aplicación con un entorno gráfico (Figura 1.7) para la planificación de entornos de
radiotelecomunicaciones. Atoll se presenta como un entorno de planificación de radio
CAPÍTULO 1. FUNDAMENTOS TEÓRICOS
26
basado en ventanas, fácil de usar, que da soporte a operadores de telecomunicaciones
inalámbricas durante todo el tiempo de vida de la red [21]. Desde el diseño inicial hasta la
fase de optimización y durante las distintas ampliaciones. Más que una herramienta de
ingeniería, Atoll es un sistema de información técnico abierto, escalable y flexible que
puede integrarse fácilmente en otros sistemas de telecomunicaciones, aumentando la
productividad y reduciendo los tiempos de desarrollo [13], [18], [22], [23].
Figura 1.7. Entorno de trabajo de Atoll
1.3.1 Principales características de Atoll [22], [24]:
• Propiedades avanzadas en el diseño de redes: Herramientas de cálculo de
propagaciones de altas prestaciones, redes multicapas y jerárquicas, modelado de
tráfico como planificación automática de frecuencias, códigos y optimización de
red. Soporta tecnologías hibridas (GSM/UMTS, GSM/GPRS, CDMA/CDMA 2000,
W-CDMA/UMTS,).
• Arquitectura abierta y flexible: Permite compartir datos e integración con otros
sistemas de entornos multiusuarios. Los parámetros de entrada cuentan con
requisitos relacionados con la calidad, la capacidad y la cobertura de cada servicio;
un conjunto integrado de la AFP y las herramientas de los países ACP.
• Cálculos distribuidos y paralelos: Tolera cálculos paralelos en servidores
multiprocesador entre distintas estaciones de trabajo.
CAPÍTULO 1. FUNDAMENTOS TEÓRICOS
27
• GIS de última generación: Sostiene multi-formato / multi-resolución de los datos
geográficos. De alta resolución de zonas urbanas y datos en todo el país son
compatibles y se muestra de forma interactiva, Agrega ingeniería y predicción de
las parcelas.
• Se basa en mapas digitales del terreno. Con este se logra realizar cálculos con la
información que extrae de dichos mapas y bases de datos con información de la red.
1.3.2 Tecnologías soportadas en Atoll [13], [22], [23].
Atoll está formado por un módulo principal, al que se le pueden ir añadiendo módulos de
las diferentes tecnologías inalámbricas que posee. En cada plantilla se proporciona una
estructura de datos adecuada a la tecnología en la que se basa. Las diferentes tecnologías
que Atoll tiene disponibles, dependiendo de la configuración instalada en el equipo, son:
• GSM/GPRS/EDGE: Esta plantilla se utiliza para modelar y planificar tecnologías de
segunda generación (2G), basadas en TDMA (Time Division Multiple Access).
• CDMA2000: Esta plantilla se utiliza para modelar tecnologías de tercera generación
(3G) basadas en CDMA2000 (evolución de CDMA).
• Microwave Radio Links (Enlace de microondas): Permite modelar enlaces radio,
como parte de una red de telecomunicaciones, para cualquier plantilla.
• UMTS HSPA: UMTS, HSDPA y HSUPA (estos últimos conocidos como HSPA) son
sistemas de 3G que se basan en la tecnología WCDMA. Esta plantilla se utiliza para
este tipo de sistemas, puesto que WCDMA y CDMA son incompatibles (a pesar de
ser tecnologías similares).
• LTE: Son sistemas de 4G basados en las técnicas FDMA (Frequency Division
Multiple Access). Son los sistemas móviles de mejor desempeño hasta la
actualidad.[18]
• Wi-Fi: Esta plantilla se utiliza para la planificación de puntos de acceso Wi-Fi en
lugares abiertos o cerrados. Soporta todos los estándares hasta la fecha.
• WiMAX: Esta plantilla ha sido desarrollada en cooperación con los proveedores de
equipos WiMAX. Actualmente, Atoll soporta los estándares IEEE 802.16d y
802.16e.
CAPÍTULO 1. FUNDAMENTOS TEÓRICOS
28
Por tanto, en Atoll hay una gran variedad de tecnologías disponibles a planificar. En
concreto, gracias al módulo LTE que proporciona esta herramienta, se puede planificar y
diseñar redes de cuarta generación para usuarios fijos y móviles. Además se disponen de
bases de datos topográficas de gran resolución que permiten obtener perfiles del terreno y
otros datos que serán utilizados para realizar los cálculos de propagación. Atoll permite
emplear métodos de predicción de propagación radioeléctrica más elaborados y con
cálculos mucho más laboriosos.
1.4 Semejanzas y diferencias entre Radio Mobile y Atoll
Radio Mobile y Atoll son dos potentes herramientas de simulación pero cada una tiene sus
particularidades que la hacen más o menos atractivas para los usuarios. Es por ello que es
de vital importancia conocer sus semejanzas y a la vez sus diferencias para escoger
adecuadamente según nuestras necesidades
1.4.1 Semejanzas
Ambos son simuladores de propagación de radio frecuencias (RF), ambos utilizan mapas
con datos de elevación del terreno, los cuales junto a los datos de las estaciones de
radiocomunicaciones y algunos algoritmos que responden a modelos de propagación
permiten obtener diversos resultados de cobertura y propagación necesarios para comprobar
la viabilidad del sistema. Además se pueden cargar mapas que muestren la distribución
visual de los objetos en el terreno como carreteras, zonas rurales y urbanas, para tener una
mejor visualización y localización del terreno.
1.4.2 Diferencias
Radio Mobile está limitado en el trabajo con sistemas en frecuencias que van de los 20
MHz hasta los 2000 MHz mientras que Atoll trabaja en un rango mayor dependiendo de la
tecnología que se emplee. Atoll permite cargar otros tipos de mapas con mayor cantidad de
datos geográficos y de otra índole que ayudan a tener mejor precisión en las simulaciones
realizadas. Los mapas de altitud de ambos softwares tomados de los sitios recomendados
por los fabricantes tienen diferencias apreciables en cuanto a los valores de altitud del
terreno, los cuales serán expuestos durante el desarrollo de los casos de estudio a tratar en
el presente trabajo. Atoll posee una serie de módulos basados en las diferentes tecnologías
CAPÍTULO 1. FUNDAMENTOS TEÓRICOS
29
inalámbricas que existen, los cuales están optimizados para que los resultados obtenidos
sean más precisos en dependencia de la tecnología seleccionada. Por otra parte Radio
Mobile es un software totalmente gratuito mientras que Atoll necesita de una licencia
pagada. Radio Mobile tiene una interfaz con menor complejidad y más elemental pero no
deja de ser eficiente mientras que Atoll es una interfaz más compleja con más opciones y
parámetros por lo que se necesita de un estudio más profundo de la herramienta. Sin duda
alguna Atoll sería una herramienta a tener en cuenta en el plano profesional donde se
requiera de mayor precisión en los resultados mientras que Radio Mobile sería efectivo para
realizar análisis de sistemas en los cuales no se requiera de tanta exactitud.
1.5 Características de las guías de laboratorio
Según [25] un manual de prácticas de laboratorio podrá ser utilizado en el proceso de
enseñanza y aprendizaje como un medio didáctico, junto con los recursos materiales y
educativos, lo que en conjunto puede cumplir diversas características. Entre las más
frecuentes están:
• Proporcionar explícitamente información del tema en estudio, de sus métodos y
procedimientos.
• Guiar el aprendizaje de los alumnos al instruir, ayudar a organizar la información,
relacionar conocimientos, crear nuevos conocimientos y aplicarlos.
• Ejercitar habilidades, entrenar al alumno en técnicas, métodos y acciones que
exigen una determinada respuesta lógica o psicomotriz.
• Motivar, despertar y mantener el interés por temas específicos.
• Evaluar los conocimientos y las habilidades que se tienen, a partir de ponerlos en
práctica y del cuestionamiento de los resultados obtenidos. Propiciar además, la
corrección de los errores, explícitos o implícitos, de los alumnos.
• Proporcionar simulaciones en actividades previas a la ejecución de la práctica, al
ofrecer entornos para la observación, exploración y experimentación.
En el diseño de una guía de laboratorio, taller o campo para una asignatura se recomienda
considerar los siguientes aspectos:
• Revisión del objetivo general y del contenido de la asignatura.
CAPÍTULO 1. FUNDAMENTOS TEÓRICOS
30
• Consulta de libros o artículos científicos acerca del problema que se plantea
resolver, mismos que deben ser referidos en la bibliografía del manual de prácticas.
• Planificación del número adecuado de prácticas y de horas destinadas a esta
actividad dentro del programa de la asignatura.
• Selección y enunciado de los apartados que permitan describir la práctica, como son
introducción, objetivo, referencias del tema en estudio, instrucciones generales,
metodología, material y equipo, cuestionario, resultados, análisis y discusión.
• Planificación, para cada actividad práctica, del tiempo que ocupará cada una de ellas
contemplando un espacio para discutir sus resultados.
• Bibliografía recomendada, la cual deberá estar disponible en las sesiones de
laboratorio o de campo.
• Evaluación: se deben formular de manera explícita los criterios para determinar el
grado en que el estudiante ha alcanzado el objetivo de la actividad, lo que incluye el
formato para el reporte escrito propuesto y la fecha de entrega.
Por su esencia, el proceso de realización de las prácticas de laboratorio constituye parte
integrante del trabajo de los estudiantes, el cual está constituido por tres etapas:
• Preparación previa a la práctica
• Realización de la práctica
• Conclusiones de la práctica
La preparación previa a la práctica se desarrolla fundamentalmente sobre la base del
estudio teórico orientado por el profesor como fundamento de la práctica, así como el
estudio de las técnicas de los experimentos correspondientes. El desarrollo se caracteriza
por el trabajo de los estudiantes con el material de laboratorio (utensilios, instrumentos,
aparatos, y reactivos), la reproducción de los fenómenos deseados, el reconocimiento de los
índices característicos de su desarrollo, la anotación de las observaciones, entre otras tareas
docentes. Durante las conclusiones el estudiante deberá analizar los datos de la observación
y arribar a las conclusiones y generalizaciones que se derivan de la práctica en cuestión.
En las prácticas de laboratorio predominan la observación y la experimentación en
condiciones de laboratorio, lo que exige la utilización de métodos y procedimientos
específicos para el trabajo. En relación con esto, es significativa la contribución de los
CAPÍTULO 1. FUNDAMENTOS TEÓRICOS
31
métodos y procedimientos utilizados en el desarrollo de habilidades generales de carácter
intelectual y docente (observación, explicación, comparación, elaboración de informes,
entre otras), y, fundamentalmente en la formación y desarrollo de habilidades propias de
cada asignatura que utilice esta forma de organización del proceso de enseñanza-
aprendizaje. La preparación de las prácticas de laboratorio exige del profesor una atención
especial a los aspectos organizativos, ya que su realización se basa fundamentalmente, en la
actividad individual o colectiva de los alumnos de manera independiente.
Al igual que en otras tipos de clases, es necesario durante su preparación tener en cuenta:
• Las etapas del proceso de enseñanza-aprendizaje: Motivación, Orientación,
Ejecución, Evaluación.
• Determinar con precisión las características de la actividad de los estudiantes y las
habilidades que se van a desarrollar.
• Garantizar las condiciones materiales que exige el cumplimiento de los objetivos
propuestos.
• Estructura metodológica de la práctica de laboratorio.
Desde el punto de vista organizativo es necesario distinguir una secuencia o procedimientos
que facilite la dirección, por el profesor, de la realización de la práctica de laboratorio, entre
las que se encuentran las siguientes; orientación de los objetivos y las tareas fundamentales
a desarrollar y las técnicas operatorias básicas que se utilizaran:
• Distribución de materiales
• Trabajo independiente de los estudiantes
• Discusión colectiva de los resultados obtenidos
1.6 Casos de Estudio
Debido a la importancia que se le confiere al estudio de las tecnologías trunking y al uso de
los softwares en la formación del ingeniero actual, se abordarán dos casos de estudio en el
presente proyecto.
Caso de Estudio I: Se analizará el desempeño de la tecnología trunking analógica
implementada por parte de la empresa MoviTel en Santa Clara realizando las simulaciones
pertinentes en la herramienta Radio Mobile.
CAPÍTULO 1. FUNDAMENTOS TEÓRICOS
32
Caso de Estudio II: Se analizará el desempeño de la tecnología trunking digital (eLTE) que
se desea implementar por parte de la empresa MoviTel realizando las simulaciones
pertinentes en la herramienta Atoll. Sirviendo de apoyo al proyecto de inversiones y puesta
en marcha de dicha empresa.
Con la realización de los casos de estudios mencionados se busca crear una guía de estudio
para profesores y estudiantes de las asignaturas de la disciplina de Radio sobre estas
tecnologías, a la vez que sirva de guía para las prácticas de laboratorios de dichas
asignaturas. Además servirá de punto de apoyo para el proyecto de implementación del
trunking digital por parte de la empresa MoviTel.
CAPÍTULO 2. RADIO MOBILE
33
CAPÍTULO 2. RADIO MOBILE
Radio Mobile es una herramienta relativamente sencilla de utilizar y constituye el software
por excelencia utilizado en varias empresas cubanas para la simulación de sistemas de
radio; es por ello que constituye una necesidad el conocimiento de la misma. En el presente
capítulo se abordará el proceso de instalación de Radio Mobile; así como el análisis,
descripción, implementación y evaluación de los resultados del Caso de Estudio I mediante
el uso de dicha herramienta.
2.1 Instalación de Radio Mobile
Existen dos opciones para la instalación de esta herramienta con la diferencia de que en la
segunda variante se garantiza estar utilizando la última versión disponible.
2.1.1 Variante I
Copiar la carpeta de Radio Mobile que se encuentra en la red universitaria hacia el
directorio C:\Archivos de programa o en cualquier otro directorio. El software estará listo
para su uso pero probablemente no estará haciendo uso de la versión más reciente que se
encuentra en la página oficial del fabricante.
2.1.2 Variante II [12], [20]
Todos los archivos necesarios y la explicación necesaria para la instalación de la última
versión del fabricante de Radio Mobile se encuentran en su página oficial de descargas
http://www.cplus.org/rmw/download.html. De ocurrir algún inconveniente en la página
oficial dada anteriormente viene detalladamente explicado los pasos a seguir para su
correcta instalación. El software del programa no incluye un instalador. Los siguientes
pasos permiten completar la instalación del programa:
CAPÍTULO 2. RADIO MOBILE
34
1. Instale el paquete Visual Basic Runtime (Service Pack 6) de Microsoft. Para ello
descargue el archivo vbrun60sp6.exe y ejecútelo. Es posible que tenga que reiniciar
posteriormente su PC.
2. Cree un directorio en el que instalar el programa: C:\Archivos de programa\Radio
Mobile.
3. Descargue los siguientes archivos comprimidos y descomprímalos en el directorio
que ha creado, respetando este orden:
• rmw794.zip archivos ejecutables de Radio Mobile.
• sup.zip suplementos para Radio Mobile.
• net.zip ejemplo de red.
4. Para crear un acceso directo en su escritorio, abra el directorio C:\Archivos de
programa\Radio Mobile, seleccione copiar sobre el icono RMWDLX, sitúese sobre
el escritorio y seleccione pegar acceso directo.
5. Para habilitar la descarga de mapas desde Internet, por ejemplo de GoogleMaps, es
necesario abrir el archivo Map_Link.txt situado en la carpeta en la que ha instalado
Radio Mobile y borrar los apóstrofes de las primeras líneas:
• ´www.expedia.com
• ´virtualearth.net
• ´map.access.mapquest.com
• ´google.com
6. Para obtener funcionalidades extra puede descargar las siguientes librerías (DLL):
• freeimage.zip permite guardar imágenes en formatos jpeg, tiff y png.
• unzip32.zip permite la descarga automática de archivos SRTM
comprimidos.
• geoStarsLib.zip para establecer el Azimut relativo al Norte Magnético.
CAPÍTULO 2. RADIO MOBILE
35
2.2 Caso de estudio I
2.2.1 Descripción del Caso de estudio I
En este caso como se ha dicho anteriormente, se analizará el sistema trunking analógico
implementado por la empresa MoviTel, el cual se encuentra operativo. Este sistema está
basado en el estándar MPT 1327 el cual es un estándar industrial para las redes de
comunicación tipo radio trunking como se describió en el capítulo anterior. MoviTel es una
empresa cubana que se encarga de brindar servicios de radiocomunicaciones través de su
red trunking que se encuentra conectada a la red pública por lo que brinda servicios de
comunicación entre dispositivos de dicha red y con cualquier dispositivo conectado a la red
pública de ETECSA. La red trunking de MoviTel está compuesta por numerosos centros
transmisores a lo largo de la isla. En la provincia de Villa Clara cuenta con 3 transmisores.
En este caso de estudio se analizará el Centro Transmisor ubicado en el Centro Transmisor
de TV Santa Clara, Loma Dos Hermanas, Carretera a Manicaragua Km 2 ½, Santa Clara,
Villa Clara. Dicho transmisor se encarga de dar servicio a la cabecera provincial Santa
Clara, algunos municipios y poblados aledaños. Los equipos utilizados por la empresa son
teléfonos móviles en su gran mayoría por lo que la red estaría compuesta de un centro
transmisor y de los dispositivos móviles para el caso de estudio. A continuación se
muestran las características de estos equipos necesarias para el análisis y la simulación de
este sistema en concreto.
2.2.2 Características de los equipos
Tabla 2.1. Parámetros de simulación de los equipos I.
Equipo Ubicación Pₜ Gₜ hₜ µₒ Lₐ
Transmisor
Dos
Hermanas
22 22 19.32 N
79 57 53.79 W
60 W 12 dBi 60 m -119 dBm 3.5 dB
Teléfono
Móvil
Múltiples
puntos
5 W 3 dBi 1.5 m -89 dBm Despreciables
(0 dB)
CAPÍTULO 2. RADIO MOBILE
36
*Pₜ: Potencia de transmisión
*Gₜ: Ganancia directiva de la antena
*hₜ: Altura de la antena sobre tierra
*µₒ: Umbral de recepción
*Lₐ: Pérdidas adicionales aproximadas (cable + cavidades + conectores)
Tabla 2.2. Parámetros de simulación de los equipos II.
Equipo Tipo de antena Frecuencia
mínima
Frecuencia
máxima
Polarización
Transmisor
Dos Hermanas
Omnidireccional 840.125 MHz 870 MHz Vertical
Teléfono
Móvil
Omnidireccional 840.125 MHz 870 MHz Vertical
Como se ha descrito el centro transmisor está ubicado en la Loma Dos Hermanas la cual
tiene una elevación de 197.42 m sobre el nivel del mar según datos de MoviTel valor muy
cercano a los valores que registra Radio Mobile según su mapa de altitud cargado. Además
la antena está soportada sobre una torre a 60 m de altura sobre tierra, por lo que sería una
altura total de 257.42 m aproximadamente
2.2.3 Implementación del Caso de Estudio I
Con los parámetros de los equipos y la ubicación geográfica del transmisor se puede
comenzar la implementación [12].
Una vez abierto el programa de Radio Mobile, el primer paso es configurar las opciones de
Internet que se encuentra en el menú opciones/Internet (Figura 2.1). Para los cálculos de
propagación, se necesita la altitud relativa del terreno y esta se obtiene de un proyecto de la
NASA en el cual se caracterizó toda la superficie terrestre. Este mapa digital de elevación lo
tiene guardado la propia herramienta pero en caso de no encontrarse se debe definir la zona
de donde se desea descargar los mapas. Se ha elegido la zona de Europa STRM - 3
arcsecond - Site 3 (Se podía haber escogido cualquier otro directorio de internet). Luego se
elige una ubicación donde guardar los mapas que se descarguen, se ha escogido la carpeta
CAPÍTULO 2. RADIO MOBILE
37
srtm3 que se encuentra en el directorio de instalación de Radio Mobile. Por último, se
selecciona la opción de “Bajar desde Internet si un archivo no se encuentra en el disco
local y guardarlo en disco local”.
Figura 2.1. Opciones de Internet, Radio Mobile
Luego se procede a cargar el mapa de altitud: en la barra de menú, Archivo/Propiedades del
mapa (Figura 2.2). La aplicación requiere el punto central del mapa, se le indica las
coordenadas de la ciudad de Santa Clara (Latitud: 22.42 N, Longitud: 79.97 O) ya que
constituye la zona de interés. Se especifica el alto y ancho en pixeles de la imagen final y
cuantos kilómetros va a abarcar esta área. En el apartado de fuente de datos de altitud, se
define la fuente de datos como SRTM y se escoge el directorio de la carpeta que se ha
creado anteriormente.
CAPÍTULO 2. RADIO MOBILE
38
Figura 2.2. Propiedades de mapa, Radio Mobile
Luego se selecciona el botón Extraer y de esta forma se obtiene el mapa de altitud de la
ciudad de Santa Clara y gran parte de Villa Clara (Figura 2.3) necesario para las
predicciones que realiza Radio Mobile basadas en un modelo de propagación, en un mapa
de alturas del terreno y en los parámetros radioeléctricos de los equipos de la red.
Figura 2.3. Mapa de altitud de Santa Clara - Villa Clara
CAPÍTULO 2. RADIO MOBILE
39
Con el mapa de altitud se pueden calcular las pérdidas de propagación del sistema, pero con
este mapa no se identifica con claridad la zona de trabajo, es por ello que esta herramienta
permite superponer otros tipos de mapa. En este caso se utilizarán imágenes del
GoogleMaps que muestran los caminos y la ubicación de poblados y ciudades. Para ello en
la barra de menú Editar/Combinar imágenes (Figura 2.4) se selecciona la opción de
multiplicar para que se fusionen los mapas, en la fuente Internet GoogleMaps y en Uso
Personal Caminos (En estos casos se necesita de una conexión a Internet pero en caso de no
ser posible las imágenes, mapas y redes que se creen se podrán encontrar en la red
universitaria para su acceso y visualización por parte de los estudiantes y profesores).
Figura 2.4. Combinar Imágenes, Radio Mobile
Para finalizar se pulsa el botón Dibujar, aparecerá una ventana que pregunta si se desea
fusionar los dos mapas en una imagen, o mantener el mapa en una nueva imagen. Se
selecciona fusionar en una imagen y de esta forma se obtienen fusionados los mapas y se
observa la región con más claridad para el usuario (Figura 2.5).
CAPÍTULO 2. RADIO MOBILE
40
Figura 2.5. Superposición de Mapa de altitud y Mapa de caminos (GoogleMaps)
Con la superposición del mapa se observan las carreteras y ubicación de los municipios de
la provincia siendo una ayuda para la ubicación espacial del usuario. Luego de tener el
mapa cargado se comienza a colocar los dispositivos de radio del sistema a tratar.
Como se había abordado con anterioridad se dispondrá de un centro transmisor ubicado en
el Centro Transmisor de TV Santa Clara, Loma Dos Hermanas, Carretera a Manicaragua
Km 2 ½, Santa Clara, Villa Clara con latitud 22 22 19.32 N y longitud 079 57 53.79 O. La
altura del punto coordenado es de 194.8 m sobre el nivel del mar aproximadamente según
el mapa de alturas cargado en Radio Mobile (197.42 m según datos de MoviTel), la altura
de la torre utilizada para colocar las antenas es de 210 m y la antena estará ubicada a los 60
m en la torre, resultando una altura total de 254.8 m sobre el nivel del mar (257.42 m
tomando datos de altura de MoviTel). La potencia del transmisor es de 60 W y la ganancia
de las antenas es de 12 dBi. Se tiene un arreglo de 4 antenas, tres antenas transmisoras y
una receptora donde cada una de las tres antenas transmisoras se encargan de manejar un
número determinado de canales debido a que una sola no puede manejar los niveles de
potencia de todos los canales. Para la simulación con una antena transmisora y receptora a
la vez es suficiente y no afectaría los resultados debido a que son antenas omnidireccionales
CAPÍTULO 2. RADIO MOBILE
41
y la única razón por la que existen tres antenas transmisoras y una receptora es para
manejar los niveles de potencia sin dañar las antenas.
Luego de tener los parámetros de los equipos se declara la red a emplear. En la barra de
menú se selecciona Archivo/Nuevas redes/Aceptar. Luego se completan los parámetros de
la red: barra de menú Archivo/Propiedades de redes y se configura como se refiere en la
Figura 2.6. Para ello se ha escogido:
El modo estadístico Intento: 50% del tiempo, 50% de ubicaciones y 70% de situaciones.
• Clima: Continental Sub Tropical.
• Conductividad del suelo: 0,005 S/m (por defecto).
• Permitividad relativa del suelo: 15
• Refractividad de la superficie: 301
Figura 2.6. Propiedades de las redes, Radio Mobile
En la topología se escoge red de voz (Controlador/Subordinado/Repetidor). En la sección
de Sistemas se declaran dos tipos de equipos: uno dedicado al Transmisor y otro a los
CAPÍTULO 2. RADIO MOBILE
42
teléfonos móviles que se van a utilizar en la red. Luego se colocan los parámetros
establecidos tal como se muestra en la Figura 2.7 y 2.8.
Figura 2.7. Propiedades de las redes, sistema transmisor, Radio Mobile
Figura 2.8. Propiedades de las redes, sistema móvil, Radio Mobile
CAPÍTULO 2. RADIO MOBILE
43
En el caso de los miembros se han agregado 4 unidades uno correspondiente al Transmisor
con el rol de control y siendo un sistema de tipo transmisor declarado anteriormente
mientras que los móviles son declarados subordinados y siendo un sistema correspondiente
al de los teléfonos móviles declarado con anterioridad. Al ingresar en la ventana de
propiedades de las unidades (barra de menú /Archivo/ Propiedades de las unidades) se
crean los equipos de la red y se localizan en el mapa mediante su posición geográfica en el
caso del centro transmisor y mediante el uso del cursor en posiciones deseadas los móviles
(Figura 2.9). De esta forma se podrá observar el desempeño de los enlaces en el centro de la
ciudad y en los alrededores.
Figura 2.9. Red trunking MPT 1327, Radio Mobile
Luego se procede a ejecutar las simulaciones del sistema trunking implementado. Se
comienza realizando una simulación de cobertura de radio del tipo Polar simple (barra de
menú/Herramientas). En la ventana emergente que se muestra (Figura 2.10), se escoge cuál
CAPÍTULO 2. RADIO MOBILE
44
sistema de los declarados será la unidad central y cuál la unidad móvil. Se selecciona la red
declarada y en dirección del enlace se toma el peor de los casos para garantizar que la
simulación sea lo más fidedigna posible con la realidad, debido a que en un sentido puede
ser operativo el enlace, pero en el sentido opuesto puede no serlo debido a que los
parámetros radioeléctricos de la unidad central y las unidades móviles presentan diferencias
notables. En la opción Dibujar se escoge Superficie, Arcoiris y Complete.wav para que se
obtenga en forma de escala de colores según el nivel de señal y así obtener una mejor
visualización de los resultados. Se modifica el alcance de la simulación de acuerdo al
interés del usuario (50 Km es un valor aceptable en este caso).
Figura 2.10. Configuración de simulación de Cobertura de Radio polar
Se selecciona el botón Dibujar y se obtiene el área de cobertura sobre el mapa en escala de
colores como se muestra en la Figura 2.11. Se puede observar que el área de cobertura tiene
valores de señal mayores a -49 dBm con el color rojo hasta valores de -89 dBm con el gris
(se escoge el valor del umbral de los móviles debido a que es el peor umbral de los equipos
que conforman la red). El área de cobertura como se puede observar es relativamente
CAPÍTULO 2. RADIO MOBILE
45
grande. En la ciudad de Santa Clara se manifiestan valores por debajo de los -69 dBm lo
que indica una calidad alta en los enlaces que se producen desde esa zona. Ya en las afueras
de la ciudad como los poblados de Hatillo, Universidad y en algunos municipios cercanos
como Ranchuelo, Esperanza y Manicaragua se registran lugares donde la cobertura es
relativamente buena con valores cercanos a los -69 dBm y a la vez existen otros espacios
donde el nivel de señal se encuentra en el rango de -73 a -89 dBm acercándose al límite del
umbral de las unidades móviles lo que provocaría una calidad de la comunicación
relativamente baja, teniéndose una conversación con mucho ruido y con posibilidades de
cortarse la misma en algunos puntos. En otros municipios como Cifuentes (especialmente
en San Diego del Valle), Santo Domingo y Encrucijada existen lugares de cobertura pero
con una calidad baja debido a sus valores de señal próximos al umbral de recepción. Esta
simulación revela que la estación base brindaría una cobertura con una calidad aceptable a
los municipios cercanos a la cabecera de provincia como Ranchuelo, Esperanza y
Manicaragua (algunos sitios de estos municipios); mientras la ciudad de Santa Clara estaría
favorecida por altos niveles de señal brindando un servicio de alta calidad. Se podría pensar
que es una cobertura muy pobre para la provincia pero para ello MoviTel cuenta con otros
dos centros transmisores que complementan y suprimen la mayoría del resto de las zonas
de silencio de Villa Clara.
Figura 2.11. Cobertura de Radio polar
CAPÍTULO 2. RADIO MOBILE
46
Otra de las herramientas de simulación de Radio Mobile es la posibilidad de observar los
enlaces de radio del Transmisor con las estaciones móviles en cualquier punto del mapa
observándose una serie de cuestiones radioeléctricas de gran importancia como la primera
zona de Fresnel y los parámetros de nivel de señal, pérdidas, por ciento de despeje de la
primera zona de Fresnel y otros como se muestra en la siguiente imagen.
Figura 2.12: Enlace de Radio Estación Base - Teléfono Móvil
En este caso se ha analizado el enlace en el sentido de la estación base ubicada en Loma
Dos Hermanas hacia una unidad móvil (llamada Teléfono Móvil) que se encuentra en las
afueras de la ciudad de Santa Clara cercano al poblado el Yabú (ubicado entre Santa Clara
y Hatillo). En ese sentido el nivel de señal es relativamente bueno (-66.9 dBm) lo que
demuestra la predicción hecha en la simulación anterior. Se observan otros parámetros
como el despeje del 100 % de la primera zona de Fresnel hasta una distancia de 8.83 Km y
la distancia de 9.3 Km entre ambas unidades. El despeje de la primera zona de Fresnel es de
mínimo un 70 % debido al parámetro Peor Fresnel que indica un máximo del 30 % de la
CAPÍTULO 2. RADIO MOBILE
47
primera zona de Fresnel obstruida; garantizándose que el radioenlace sea operativo ya que
se necesita de un mínimo del 60 % de despeje para ello. Se puede visualizar las pérdidas del
espacio libre y las pérdidas totales, entre otros parámetros.
Si se desea ver las características del mismo enlace pero en sentido contrario solo se debe
seleccionar Invertir en la barra superior de la ventana y se podrá observar el mismo enlace
en el sentido opuesto tal y como se muestra en la Figura 2.13.
Figura 2.13. Enlace de Radio Teléfono Móvil - Estación Base
Se pueden observar otros enlaces de la estación base con otras unidades móviles ubicadas
en diferentes puntos del terreno cambiando la selección de la unidad móvil en la misma
ventana mostrada anteriormente.
Dentro de otras de las opciones de Radio Mobile se tiene el análisis de cobertura según
zona de Fresnel (Figura 2.14), el cual da una idea de los lugares donde la primera zona de
Fresnel está despejada en un por ciento que se desee especificar como se muestra a
continuación. En este caso se ha escogido un mínimo del 60 % de despeje de la primera
CAPÍTULO 2. RADIO MOBILE
48
zona de Fresnel para garantizar la operatividad del radioenlace. Esta herramienta permite
conocer los lugares donde el enlace pueda ser de buena calidad brindando al usuario una
panorámica de las posibles ubicaciones de centros repetidores en caso de que se necesiten
para expandir la zona de cobertura o mejorar la accesibilidad del servicio (Figura 2.15).
Figura 2.14. Configuración de simulación de Cobertura para la zona de Fresnel
Figura 2.15. Cobertura para la zona de Fresnel (60 % mínimo de despeje
de la primera zona de Fresnel)
CAPÍTULO 2. RADIO MOBILE
49
Por último se utilizará la herramienta de cobertura visual (Figura 2.16), la cual muestra las
zonas donde existe línea de vista directa con el transmisor, o sea, la estación base (Figura
2.17).
Figura 2.16. Configuración de simulación de Cobertura Visual
Figura 2.17. Cobertura Visual (con la estación base)
CAPÍTULO 2. RADIO MOBILE
50
2.2.4 Evaluación de los resultados
Con el uso de la herramienta Radio Mobile se ha podido demostrar la operatividad y la
calidad del servicio instalado por la empresa MoviTel en la provincia de Villa Clara
específicamente en el municipio de Santa Clara y municipios aledaños. Se ha visualizado el
tamaño relativamente grande del área de cobertura. Se ha demostrado con más de una
simulación la buena calidad de los enlaces a través de los parámetros radioeléctricos que los
caracterizan en aquellas zonas de interés. Todo ello sirve de referencia para una
comparación con el segundo sistema a comparar que en este caso será el trunking digital
(eLTE) de Huawei y que será tratado en el próximo capítulo.
CAPÍTULO 3. ATOLL
51
CAPÍTULO 3. ATOLL
Atoll es una herramienta de simulación de sistemas de radio con un gran número de
funcionalidades y ventajas utilizado por numerosas compañías de telecomunicaciones a
nivel mundial, por lo que su estudio sería de gran ayuda en el proceso de formación
profesional del Ingeniero en Telecomunicaciones y Electrónica. En el presente capítulo se
explicará el proceso de instalación de dicho software, así como el análisis, descripción,
implementación y evaluación de los resultados del Caso de Estudio II basado en el uso de
Atoll.
3.1 Instalación de Atoll
Ejecutar el paquete de instalación llamado Atoll.Std.x64.3.3.0.7383 y seleccionar el botón
Siguiente hasta completar el proceso de instalación. En caso de ocurrir algún error instalar
la aplicación AccessDatabaseEngineX64 y continuar con la instalación. Antes de cerrar la
ventana de instalación marcar la opción de reiniciar más tarde. Luego copiar el patched
titulado sx32w.dll en el directorio de instalación de Atoll (C:\Program Files\Forsk\Atoll) y
reemplazar el existente. Ahora el software está listo para su uso.
3.1.1 Insatalación de Global Mapper 16
Para instalar la herramienta Global Mapper, utilizada en la generación de mapas de altitud
para el software ATOLL:
1 Ejecute el paquete de instalación titulado global_mapper_16_1_setup_64bit.exe y
seleccione siguiente hasta completar el proceso de instalación.
CAPÍTULO 3. ATOLL
52
2 Luego de finalizar el proceso copie el ejecutable Patch-REPT.exe en el directorio de
instalación (C:\Program Files\GlobalMapper16_64bit) y ejecútelo con permisos de
administrador, seleccione el botón Patch y espere a que termine el proceso.
3 Luego finalice dicha aplicación. Ya estará listo para su uso.
3.2 Análisis del Caso II
3.2.1 Descripción del Caso II
En este caso se estudiará el sistema trunking digital que se desea implementar por la
empresa MoviTel y que se encuentra en fase de aprobación y de prueba [15], [26]. Este
sistema está basado en el estándar chino eLTE que es una adaptación del estándar de
comunicaciones móviles LTE para permitir el uso de la tecnología trunking en redes de
cuarta generación o LTE. Este estándar trae un gran número de ventajas y servicios
adicionales que lo hacen atractivo para empresas de comunicaciones como MoviTel. Esta
nueva adquisición sería un paso de avance en el área de las comunicaciones y a la vez se
rejuvenecería la tecnología trunking la cual constituye una vía alternativa segura para casos
de emergencias, de ahí su mayor importancia. En este caso se busca establecer en un
principio centros transmisores en las cabeceras provinciales de todo el país y luego ir
añadiendo nuevos transmisores en cada provincia hasta dar cobertura al territorio cubano
casi en su totalidad. Debido a que se brindan servicios de banda ancha y que los
transmisores digitales y equipos móviles empleados generalmente no son tan potentes en
comparación con los analógicos la zona de cobertura es menor por lo que se necesitan más
transmisores para cubrir cierta área geográfica. En este caso se analizará la propuesta
inicial que es instalar un centro transmisor en la misma ubicación donde radica el
transmisor del sistema MPT 1327 pero a una altura de 70 m sobre tierra en este caso. Para
esta tecnología se ha escogido al fabricante Huawei y dentro de los equipos que se esperan
incorporar se encuentra el terminal móvil EP630 y la estación base. Los parámetros de
dichos equipos serán utilizados para la simulación de dicho sistema.
CAPÍTULO 3. ATOLL
53
3.2.2 Características de los equipos
Tabla 3.1. Parámetros de simulación de los equipos
*Pₜ: Potencia de transmisión
*BW: Ancho de banda del canal
*Gₜ: Ganancia directiva de la antena
*hₜ: Altura de la antena sobre tierra
*µₒ: Umbral de recepción
*Lₐ: Pérdidas adicionales aproximadas (cable + cavidades + conectores)
La estación base estará ubicada en la Loma Dos Hermanas (22 22 19.32 N, 79 57 53.79 W)
la cual tiene una elevación de 204 m sobre el nivel del mar según el mapa de alturas
cargado en Atoll (197.42 m según datos de MoviTel). Además la antena está soportada
sobre una torre a 70 m de altura sobre tierra, por lo que sería una altura total de 274 m
aproximadamente. (267.42 m según datos de MoviTel)
3.2.3 Implementación del Caso II
Primeramente para comenzar con el trabajo en Atoll se necesita contar con un mapa de
altitud del terreno, para ello se explotarán las ventajas que ofrece la plataforma Earth
Explorer (Figura 3.1).
Equipamiento Bandas de frecuencia BW µₒ Pₜ Gₜ
Terminal Móvil
EP630
EP630-C71: 800 MHz
10 MHz
-97 dBm
24 dBm
3 dBi
Estación Base 800 MHz
10 MHz -110 dBm 49 dBm 17 dBi
CAPÍTULO 3. ATOLL
54
Figura 3.1. Plataforma Earth Explorer
Esta plataforma no solo permite visualizar cualquier región del planeta sino también
permite descargar diferentes tipos de mapas entre ellos mapas de altitud necesarios para
realizar la simulación. Para ello es necesario una conexión a internet y acceder al enlace
http://earthexplorer.usgs.gov. Luego se introduce la ciudad o región de interés, en este caso
Villa Clara, Cuba y se selecciona Show. El área de interés se focaliza ubicando puntos y
formando un polígono cerrado en el mapa (Figura 3.2).
Figura 3.2. Selección de la región de Villa clara en la plataforma Earth Explorer
CAPÍTULO 3. ATOLL
55
Se selecciona el tipo de mapa a descargar: Digital Elevation /Aster Global DEM. En la
pestaña results se descargan las diferentes partes que conforman el mapa.
Luego de tener las partes del mapa descargados se procede a generar un mapa con la
herramienta Global Mapper, para poder visualizarlo en Atoll y poder explotar al máximo la
información contenida en ellos. Encontrar mapas digitales para esta herramienta es
complejo y en muchas ocasiones costoso por lo que se utiliza Global Mapper para generar
dichos mapas. (Estos mapas se podrán encontrar en la red universitaria para facilitar el
trabajo a estudiantes y profesores).
Se descomprimen los archivos descargados y se obtienen dos archivos con extensión .tif
por cada comprimido (Figura 3.3).
Figura 3.3. Partes del mapa comprimido y descomprimidos
Se seleccionan todos los archivos con nombre terminado en dem y se arrastran al espacio de
trabajo de la aplicación. De esta forma se genera el mapa de la región tal y como se observa
en la Figura 3.4.
CAPÍTULO 3. ATOLL
56
Figura 3.4. Mapa generado en Global Mapper (a partir de las partes del mapa descargados
desde la plataforma Earth Explorer)
Se selecciona en la barra de menú Tools/configure y en la pestaña Projection de la ventana
emergente escoger UTM y aplicar los cambios (Figura 3.5).
Figura 3.5. Selección de la zona de trabajo en Global Mapper
CAPÍTULO 3. ATOLL
57
Preparadas las condiciones se procede a exportar el mapa: barra de menú/ file/export/export
elevation grid format y escoger en la ventana emergente Vertical Mapper Grid File.
Seleccionar Ok hasta escoger el directorio de exportación. Esperar a que termine el proceso
de generación y se obtiene el mapa necesario para Atoll compuesto por dos ficheros de
extensión .grd y .tab.
Contando con el mapa de altitud necesario para la simulación se comienza con el proyecto
en Atoll. Primeramente iniciar el programa, iniciar un proyecto nuevo y seleccionar una
plantilla de las predefinidas en el software que responde a la tecnología que vamos a
implementar. Para ello ubicar en la barra de menú File/New/From a document template y
seleccionar LTE. Esta es la tecnología que se va a emplear debido que eLTE es una ligera
modificación del estándar LTE para implementar la tecnología trunking sobre redes de
cuarta generación. Para incorporar el mapa: barra de menú/Document/Properties. En la
ventana emergente, pestaña Projection, escoger la zona de interés (WGS 84/UTM 17N) y en
Display seleccionar WGS 84 (Figura 3.6). Esta zona contiene el área de trabajo, o sea,
municipio Santa Clara de la provincia de Villa Clara.
Figura 3.6. Selección de la zona de trabajo en Atoll
CAPÍTULO 3. ATOLL
58
Seleccionar el botón de Aceptar y cargar el mapa generado en Global Mapper con
extensión .grd seleccionando el archivo en la barra de menú /file/import/ (Buscar ruta del
mapa). De esta forma se obtiene el mapa de elevaciones en escalas de grises (Figura 3.7).
Figura 3.7. Mapa de alturas en escalas de grises, Atoll
Luego de tener cargado el mapa en escala de grises se puede visualizar en escala de colores
según la altitud del terreno (Figura 3.8); para ello ubicarse en la ventana de exploración, dar
click derecho sobre Digital Terrain Model, seleccionar Properties, en la ventana emergente,
pestaña Display, opción Display Type, escoger Value Intervals. Aplicar los cambios.
Figura 3.8. Mapa en escalas de colores según datos de elevación del terreno, Atoll
CAPÍTULO 3. ATOLL
59
Luego de tener el mapa de alturas se pueden incorporar otros mapas donde se visualice con
mayor claridad la región de interés. Pueden ser mapas escaneados o imágenes satelitales
que muestran como se observa realmente la zona y brindan una mejor perspectiva de los
fenómenos físicos y naturales que existen en la región. Para ello habilitar en la ventana de
exploración la opción online maps y dar click derecho sobre dicha opción, añadir uno
nuevo. En este caso se han seleccionado Open StreetMap Standard Map (Figura 3.9),
Google Hybrid (Map + Satellite) (Figura 3.10) y Google Hybrid (Map + Terrain). Estos
mapas se pueden superponer o visualizar solamente uno a conveniencia del usuario (Figura
3.11).
Figura 3.9. Open StreetMap Standard Map, Atoll
CAPÍTULO 3. ATOLL
60
Figura 3.10. Mapa Satelital (Google Hybrid), Atoll
Figura 3.11. Superposición del mapa DTM y el mapa satelital, Atoll.
Para agregar el sitio donde estará emplazada la estación base, seleccionar la pestaña
Network en la ventana de exploración, click derecho sobre sites y agregar uno nuevo.
CAPÍTULO 3. ATOLL
61
Proceder a llenar los campos del sitio como son Ubicación, Nombre y en la pestaña Support
llenar el campo de altura del soporte con los datos que se mencionaron en el epígrafe
referente a ¨Características de los equipos¨.
Luego agregar un nuevo transmisor, para ello ubicar la ventana de exploración, click
derecho en Transmitter/New. Especificar las coordenadas del transmisor o emplazarlo en
un sitio creado. Se selecciona el sitio creado (Loma Dos Hermanas). Crear tres transmisores
con las mismas características pero con la única diferencia que sus antenas están
direccionadas a 120 grados de diferencia entre ellas. Para ello en las propiedades de cada
transmisor cambiar el valor de mechanical azimuth a 0, 120 y 240 grados respectivamente
ya que se utiliza un arreglo de tres antenas con un lóbulo principal de aproximadamente
120 grados para ofrecer una cobertura aproximadamente uniforme sobre el terreno. Luego
modificar los parámetros de dichos transmisores. Entre los principales parámetros que se
encuentran accesibles en la pestaña Cells están: la banda de frecuencia que en este caso es
la E-UTRA Band 20 – 10 MHz (Banda de 800 MHz con un ancho de banda de canal de 10
MHz), máxima potencia que es de 49 dBm y el parámetro Min RSRP (dBm) que hace
referencia a la sensibilidad del receptor, la cual es de hasta -110 dBm. En la pestaña
Transmitter se modifica el valor de la altura de la antena sobre tierra la cual es 70 m, en
antena principal se escoge la opción 65 deg 17 dBi 6Tilt 1800 MHz debido a que su
ganancia y el patrón de radiación es muy cercano al de las antenas empleadas en la realidad
por el fabricante Huawei y se toma un valor aproximado de 3 dB de pérdidas totales de
transmisión y recepción como valor típico en estos sistemas. Luego de tener los
transmisores configurados se puede comenzar a realizar distintas predicciones para
comprobar el desempeño del sistema trunking eLTE configurado.
Nota: Los parámetros de los dispositivos móviles no se configuran debido a que el
simulador realiza sus predicciones en base a los valores estandarizados los cuales tienen
que ser cumplidos por todos los dispositivos que utilicen la tecnología correspondiente al
estándar en cuestión.
En la imagen 3.12 se observa una primera predicción donde se puede seleccionar el área de
cobertura correspondiente a cada transmisor. De esta forma el usuario puede conocer la
efectividad de cada uno de los transmisores sobre la región de interés permitiéndole
CAPÍTULO 3. ATOLL
62
conocer la necesidad o no de cambios en el número de transmisores y/o la dirección de los
mismos. En este caso se observa como el transmisor que se encuentra apuntando en
dirección a la ciudad de Santa Clara es el que mayor área de cobertura brinda por lo que en
caso de no contar con los tres transmisores podría ser una opción implementar solamente
dicho transmisor ya que es el que se ocupa de brindar servicio a la cabecera provincial, lo
cual constituye la prioridad.
Figura 3.12. Coverage by Transmitter (DL), Atoll.
En la figura 3.13 se observa un análisis del nivel de señal sobre el terreno para ello ir a la
ventana de exploración seleccionar la pestaña Network, click derecho en predicciones,
agregar una nueva predicción y seleccionar Coverage by signal level.
En este tipo de predicción se pueden modificar parámetros como la resolución de la
simulación y el valor de nivel de señal mínimo deseado el cual se fija en el valor de
sensibilidad de los receptores o móviles (-97 dBm), luego seleccionar la opción de calcular
y de esta forma se muestra la región de cobertura sobre el terreno según el código de
colores establecido (Figura 3.14).
CAPÍTULO 3. ATOLL
63
Figura 3.13. Coverage by Signal Level (DL), Atoll.
Figura 3.14. Código de colores, Coverage by Signal Level (DL), Atoll
En la simulación anterior se muestran valores de señal en el rango de -67 a -82 dBm para la
región sur central debido al predominio de los colores naranja y verde. Para esta región de
la ciudad la calidad de los enlaces descendentes será de gran aceptación; ello podrá ser
comprobado en el resto de las predicciones. En la zona norte de Santa Clara los valores de
señal oscilan entre -82 y -92 dBm debido a la presencia de los colores 5 y 6 de la escala de
colores. Para esta zona los enlaces serán aceptados pero con una disminución de las
CAPÍTULO 3. ATOLL
64
velocidades de transmisión del enlace descendente apreciables para el cliente. A las afueras
de la ciudad los valores de señal son próximos al umbral de recepción por lo que la
experiencia del usuario deberá ser de baja aceptación.
En la figura 3.15 se muestra el área efectiva del servicio teniendo en cuenta ambos sentidos
del enlace por lo que se simula en correspondencia al peor de los casos. Se observa que no
logra alcanzarse un área de servicio completa de la ciudad, presentándose caídas del
servicio en toda la región cercana a la zona de circunvalación norte.
Figura 3.15. Effective Service Area Analysis (DL+UL), Atoll
En las Figuras 3.16 y 3.18 se muestran los valores aproximados de throughput (velocidad
de transferencia efectivo) del enlace descendente y ascendentes respectivamente. Los
códigos de colores que responden a los valores de throughput de cada enlace se muestran
en las Figuras 3.17 y 3.19.
En el enlace descendente se obtienen valores de más de 35 Mbps en la zona sur y central de
la cabecera provincial, observado por el predominio de los colores amarillo, naranja y rojo.
Por otro lado en las regiones este y oeste los valores oscilan entre 10 y 25 Mbps
comprobados a partir de la observación de los colores 7, 8 y 9 de la escala de colores. En la
región norte las zonas de coberturas se benefician de velocidades de 20 a 35 Mbps
observándose los colores 5, 6 y 7 del código de colores correspondiente.
CAPÍTULO 3. ATOLL
65
En el enlace ascendente se observa una disminución apreciable de las velocidades de
transmisión y es algo típico en estos sistemas debido a la diferencia en cuanto a parámetros
radioeléctricos entre la estación base y los dispositivos móviles como es lógico. En este
caso los valores de throughput son de hasta 2 Mbps (predominio de los colores 10 y 11 del
código de colores) prácticamente en toda la ciudad excepto en la zona sur donde se pueden
experimentar aumentos de hasta más de 10 Mbps al sur de la circunvalación próximo a la
estación base (predominio del color 1 del código de colores) y de hasta 9 Mbps, en el rango
de 3 a 9 Mbps, en la zona sur de la ciudad dentro y próximo a los límites de la
circunvalación (predominio de los colores del 3 al 8 del código de colores)
Figura 3.16. Coverage by Throughput (DL), Atoll
CAPÍTULO 3. ATOLL
66
Figura 3.17. Código de colores, Coverage by Throughput (DL), Atoll
Figura 3.18. Coverage by Throughput (UL), Atoll
CAPÍTULO 3. ATOLL
67
Figura 3.19. Código de colores, Coverage by Throughput (UL), Atoll
En las Figuras 3.20 y 3.22 se muestran las predicciones de calidad en cuanto a probabilidad
de error de bit de los enlaces descendentes y ascendentes respectivamente. En las Figuras
3.21 y 3.23 se muestran los códigos de colores que responden a cada una de estas
predicciones. Se puede observar que la calidad de ambos enlaces es alta ya que
prácticamente en toda la ciudad los valores de BER (Bit Error Rate) están entre 0 y 0.05
(predominio del color 5), los cuales son valores típicos de radioenlaces de alta calidad. En
los enlaces ascendente y descendente, como es lógico, en las zonas de menor cobertura
como la zona norte existen regiones donde los valores de BER pueden ascender hasta 0.1
(regiones donde predomina el color 4 del código de colores)
CAPÍTULO 3. ATOLL
68
Figura 3.20. Coverage by Quality Indicator (DL), Atoll
Figura 3.21. Código de colores, Coverage by Quality Indicator (DL), Atoll
CAPÍTULO 3. ATOLL
69
Figura 3.22. Coverage by Quality Indicator (UL), Atoll
Figura 3.23. Código de colores, Coverage by Quality Indicator (UL), Atoll
CAPÍTULO 3. ATOLL
70
3.2.4 Evaluación de los resultados
A partir de los distintos tipos de predicciones realizadas tanto para el enlace de subida
como de bajada se ha observado que la zona de cobertura no cubre el área de la ciudad de
Santa Clara en su totalidad pero sí un gran por ciento de ella. Principalmente en la zona sur
los niveles de señal, probabilidad de error de bit, throughput y calidad, en general, son de
buena aceptación pero al norte de la ciudad estos indicadores se empobrecen en cierta
medida, por lo que se debería estudiar una alternativa posible para mejorarlos como podría
ser colocar otra estación base en otro lugar cercano a la ciudad, preferentemente al norte de
la misma. Las aplicaciones que se esperan incluir (video-llamada, transmisión de datos a
alta velocidad, acceso a Internet, GPS, entre otras) deberían de contar con una calidad
aceptable ya que como se demostró con las predicciones anteriores, específicamente de
throughput, los valores en el enlace ascendente son de hasta 2 Mbps en prácticamente toda
la ciudad, y para el enlace descendente, que es el que mayor velocidad de transmisión de
datos necesita debido a las aplicaciones de transmisión de datos a alta velocidad y acceso a
internet, son mayores a 10 Mbps en toda las zonas de cobertura dentro de la ciudad de
Santa Clara. Dichos valores de velocidad de transmisión permiten tener al usuario una muy
buena experiencia durante el uso de los diferentes servicios incluso el de video-llamada que
requiere de un ancho de banda relativamente grande cuando se trata de alta definición.
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
71
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Conclusiones
A partir de los objetivos propuestos y los resultados alcanzados con la realización de este
trabajo de diploma se puede llegar a la conclusión:
• Se cuenta con un material que aborda las cuestiones más importantes en relación
con los softwares Radio Mobile y Atoll describiendo la instalación y explotación de
los mismos en el diseño y simulación de sistemas de radio, y específicamente los
sistemas trunking analógicos y digitales.
• A partir de las diferentes simulaciones de los sistemas MPT 1327 y eLTE realizadas
en Radio Mobile y Atoll respectivamente se ha demostrado que el sistema analógico
brinda servicio a una mayor área geográfica en comparación con el sistema digital,
pero carece de las nuevas potencialidades de la tecnología trunking eLTE como son:
videollamada, transmisión de datos a alta velocidad, acceso a Internet, GPS, entre
otras.
• Radio Mobile y Atoll son dos herramientas con grandes potencialidades en el marco
de las tecnologías de comunicaciones inalámbricas por lo que son aplicables en la
docencia de las disciplina de Radio. Por una parte Radio Mobile cuenta con una
interfaz sencilla y fácil de operar, los resultados son bastantes acertados en
proyectos que no requieran de mucha exactitud en sus predicciones y es un
herramienta gratis y de libre acceso por toda la comunidad. Mientras que no es muy
eficiente en el modelado de tecnologías digitales por lo que su mejor uso seria para
enlaces analógicos como el caso del sistema MPT 1327. Carece de un enfoque más
preciso en la configuración, cálculos y predicciones de un sistema según la
tecnología empleada. Es por ello que Radio Mobile es efectivo en la docencia de las
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
72
asignaturas de la Disciplina de Radio donde el objetivo de estudio sean tecnologías
analógicas. Por la otra parte, Atoll presenta una interfaz relativamente compleja pero
con un mayor número de funcionalidades como la posibilidad de escoger módulos
según la tecnología mejorando el proceso de modelado y simulación de nuestro
sistema. Además cuenta con varios modelos de propagación, con posibilidad de
cargar mapas de densidad poblacional, clima, zonas urbanas y rurales y otros mapas
geográficos; así como tiene un gran número de parámetros a configurar
relacionados con los parámetros radioeléctricos de los equipos. Por ello Atoll es una
herramienta con vistas al desarrollo profesional del ingeniero y es efectiva en todas
las asignaturas de la disciplina de Radio ya que tiene potencialidades tanto en las
tecnologías analógicas como digitales.
Recomendaciones
Con el objetivo de dar continuación al presente trabajo se plantean las siguientes
recomendaciones:
• Incluir en el nuevo plan de estudios E el uso de la herramienta Atoll como
complemento a Radio Mobile principalmente en las asignaturas dedicadas a
tecnologías digitales recientes.
• Incorporar nuevas prácticas de laboratorio mediante el uso de estas herramientas de
simulación.
• Realizar el estudio de nuevos softwares y valorar su aplicabilidad en las asignaturas
de la disciplina de Radio.
• Que el presente trabajo sirva como fuente de estudio a estudiantes y profesionales
interesados en las tecnologías trunking y el empleo de Radio Mobile y Atoll como
simuladores de sistemas de radio.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
73
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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pp. 49–56, 2012.
[30] R. Q. Shaddad et al., «Planning and optimization of LTE radio access network for
urban area at Taiz City, Yemen», en International Conference of Reliable Information
and Communication Technology, 2017, pp. 285–293.
ANEXOS
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ANEXOS
Anexo I Estaciones Base en Villa Clara del sistema Trunking MPT 1327
ANEXOS
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Anexo II Topología Red Trunking Analógica
ANEXOS
78
Anexo III Arquitectura lógica de red de la solución eLTE de Huawei
ANEXOS
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Anexo IV Equipamiento de Huawei para la red Trunking eLTE. Propuesta para Cuba
Anexo V Propuesta de diseño de la red de MoviTel