Radioenlace en La Banda de 5 Ghz

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PROYECTO EN 5 GHZ

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Unidad 17: Enlaces de Larga DistanciaAutor: Ermanno Pietrosemoli. Fundacin EsLaRed

Tabla de contenido1. Sobre este documento......................................................................................................................... 2 1.1 Grados de dificultad...................................................................................................................... 2 1.2 Informacin sobre los iconos......................................................................................................... 2 2. Introduccin......................................................................................................................................... 2 3. Qu se necesita para un enlace de larga distancia?......................................................................... 3 4. Alineacin de Antenas......................................................................................................................... 6 4.1 Alineacin cuando podemos ver el otro extremo del enlace.......................................................... 6 4.2 Alineacin cuando NO podemos ver el otro extremo del enlace................................................. 10 4.3 Wi-Spy al rescate......................................................................................................................... 15 4.4 Google Ayuda............................................................................................................................... 16 4.5 Tiempos de propagacin.............................................................................................................. 17 5. La banda de 5 GHz........................................................................................................................... 21 6. Conclusiones..................................................................................................................................... 22 7. Recursos adicionales......................................................................................................................... 23 7.1 En Lnea....................................................................................................................................... 23 7.2 Libros y Artculos......................................................................................................................... 24 8. Declaracin de Derechos de Propiedad Intelectual........................................................................... 24

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TRICALCAR | www.wilac.net/tricalcar - Primera versin. Julio 2007

1. Sobre este documentoEste material es parte del paquete de materiales del proyecto TRICALCAR. Para informacin sobre TRICALCAR consulte el mdulo de introduccin de estos materiales, o www.wilac.net/tricalcar/. Este material fue desarrollado originalmente en castellano para el proyecto TRICALCAR.

1.1 Grados de dificultadEl grado de dificultad de esta unidad es medio .

1.2 Informacin sobre los iconosEn los contenidos encontraremos 5 tipos de iconos, cuyo significado se describe a continuacin: Concepto terico clave Recomendacin practica importante Ejercicio Propiedad intelectual Propiedad intelectual

2. IntroduccinAunque la tecnologa WiFi fue diseada para redes de rea local, su impacto en los pases en desarrollo es mucho ms significativo en aplicaciones de larga distancia. En pases desarrollados se han instalado cables de fibra ptica que soportan grandes anchos de banda y que satisfacen las necesidades de comunicacin de la mayor parte de las ciudades. La penetracin de la fibra ptica en el mundo en desarrollo no alcanza a suplir las necesidades y el costo de expandirla est a menudo fuera del alcance de las empresas de telecomunicaciones que no perciben la viabilidad de recuperar su inversin en un plazo razonable. Las tecnologas inalmbricas, en cambio, han tenido mucho xito en los pases en desarrollo, baste con notar que en Amrica Latina la penetracin de la telefona mvil ya excede el 50% en toda la regin y en algunos pases supera el 70%. Esto demuestra contundemente que los costos de infraestructura son inferiores cuando no se instalan cables, sobre todo en reas de baja densidad de poblacin. Dentro de las tecnologas inalmbricas, hay muchas variantes que se han utilizado con mayor o menor xito dependiendo de las aplicaciones. Las empresas de telecomunicaciones han instalado radioenlaces de microondas en la mayora de los pases. Esta es una tecnologa madura, que ofrece altos grados de confiabilidad y disponibilidad dePg: 2

TRICALCAR | www.wilac.net/tricalcar Versin final. Octubre 2007

servicio que puede llegar al 99,999%. Sin embargo, estos enlaces cuestan decenas de miles de dlares y requieren de personal altamente entrenado para su instalacin. Tambin se han instalado con mucho xito sistemas satelitales que son muy adecuados para regiones de baja densidad de poblacin. Sin embargo, la solucin satelital sigue siendo costosa para trfico bidireccional sobre todo donde no existen otras alternativas asequibles. Desde los ochenta los radioaficionados desarrollaron tcnicas para transmisin de datos sobre enlaces de radio de bajo costo. Conocidas como Packet Radio, estas tecnologas han sido utilizadas exitosamente para proveer acceso a Internet en zonas remotas, con enlaces de cientos de kilmetros en VHF y miles de kilmetros en HF. Desafortunadamente, la velocidad de transmisin es muy limitada para las necesidades actuales. En cambio, la tecnologa de Espectro Esparcido, al ser aplicada a frecuencias en el rango de las microondas, permite realizar enlaces de alta velocidad a un costo muy bajo. As, desde 1995 la hemos utilizado en la red de datos de la universidad de los Andes en Mrida, Venezuela para establecer enlaces a 11 km de distancia usando antenas Yagi fabricadas en el Laboratorio de Comunicaciones. Posteriormente, se ha seguido incrementando el alcance hasta que en abril de 2007 logramos demostrar transmisin a 382 km con equipos WiFi modificados y dotados de antenas de alta ganancia. Esto posiciona la tecnologa WiFi como la ms econmica para transmisin de datos a alta velocidad, con las modificaciones que analizaremos en esta unidad.

Los enlaces WiFi trabajan en bandas que no requieren licencia, lo que implica que tampoco tienen ninguna proteccin del ente regulador. Antes de hacer una inversin en este tipo de tecnologa examine el estado del espectro en la regin y en la banda que piensa utilizar. En las ciudades, la banda de 2, 4 GHz est muy congestionada. En zonas rurales generalmente hay menos problemas.

3. Qu se necesita para un enlace de larga distancia?Son cinco las reas que hay que modificar en los dispositivos WiFi para aplicarlos a larga distancia: mejorar el presupuesto de potencia, aumentar la ganancia de las antenas, disminuir las prdidas en los cables de antena, mejorar la sensibilidad del receptor y tomar en cuenta el efecto del tiempo de propagacin de las seales de radio que es de 33, 3 microsegundos por kilmetro.

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Figura 1: Una antena para enlace a larga distancia.

Figura 2: Potencia en dBm versus la trayectoria en un radioenlace (Presupuesto de Potencia)

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Si observamos la figura 2 donde se muestra la potencia versus la trayectoria en un radioenlace concluimos que para llegar al receptor con un margen adecuado podemos modificar cualquiera de los siguientes factores: 1) Aumentar la potencia de transmisin 2) Aumentar la ganancia de las antenas 3) Disminuir las prdidas en los cables de antena 4) Mejorar la sensibilidad del receptor

No hemos hecho mencin a las prdidas por absorcin debida a la lluvia. Estas prdidas son muy pequeas en la banda de 2,4 GHz y se pueden considerar depreciables. Son un poco mayores a 5 GHz.

Aumentar la potencia de transmisin puede llevarnos a violar las normas vigentes en el pas. Aumentar la ganancia de las antenas es, con mucho, la forma ms efectiva para mejorar el alcance. Para ello, el requisito ms importante es que el radio a utilizar est dotado de conectores que permitan utilizar una antena externa. En la unidad de antenas y cables se detalla como seleccionar las antenas y cables adecuados para cumplir con los requisitos. Disminuir las prdidas en los cables de antena sigue siendo importante, y la manera ms fcil de conseguirlo es colocar el radio en el exterior, pegado de la antena, para lo cual se requiere una caja a prueba de intemperie y, posiblemente, suministrar la energa al radio mediante mediante la tcnica de PoE (Power over Ethernet). Mejorar la sensibilidad del receptor significa escoger un modelo que tenga mejores prestaciones o conformarse con trabajar a velocidades de transmisin ms bajas, donde la sensibilidad es mejor.

Nosotros nos concentraremos en utilizar antenas altamente directivas, suponiendo que ya se han tomado en cuenta los otros factores mencionados.

Al utilizar antenas altamente directivas a distancias grandes se requiere emplear mtodos que nos permitan alinearlas correctamente. A continuacin describiremos estos mtodos.

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4. Alineacin de AntenasVamos a suponer que existe lnea visual y adecuado despeje de la primera zona de Fresnel en la trayectoria que nos proponemos salvar. En la unidad de simulacin de redes en exteriores se describe cmo alcanzar estos objetivos.

4.1 Alineacin cuando podemos ver el otro extremo del enlaceCuando podemos ver el otro extremo del radioenlace, la tarea de alinear las antenas se reduce a constatar que estamos utilizando la misma polarizacin en ambos extremos y alinear visualmente ambas antenas. Podemos utilizar una herramienta como netstumbler o su equivalente que mida la intensidad de la seal rec