RADIOENLACES DE MICROONDAS

AUTORES: FABRICIO CRISTYAN ALBIS LIQUITAYA DANA ARTEAGA MUJICA MIGUEL ANGEL CONZA DAVID BUTRÓN MONTECINOS ANTONIO RADA LOMA

INTRODUCCIÓNLA GRAN MAYORÍA DE LOS SISTEMAS ACTUALES DE RADIO DE MIC ROONDAS ES DE MODULAC IÓN DE FRECUENCIA, QUE ES DE NATURALEZA ANALÓGIC AANTECEDENTESHE INRICH HERTZ GUILLERMO MARCONI RE GINALD AUBRE Y FE SS ENDE N

TARJE TA POS TALDEAPROXIMADAMENTE 1 91 0 MOSTRANDO LA TORRE DE 12 8M DE ALTO EN BRANT. ROCK TARJETA POSTALDE

• Durante la década de los años '70 se desarrollan los enlaces desde 2 a 34 Mb/s (primera generación de enlaces de radio digital).

• En 1980 se instalan los primeros enlaces de 140 Mb/s con modulación 16 QAM. A mediados de la década se instalan los enlaces de 140 Mb/s-64QAM (segunda generación).

• Los enlaces para la red sincrónica SDH comienzan a partir de 1993 (tercera generación) y han sufrido sucesivos up-grade de hardware y software para adaptarlos a las nuevas necesidades de empresas en el mercado desregulado mundial.

RadioenlaceLos radioenlaces, establecen un concepto de comunicación del tipo dúplex , de donde se deben transmitir dos portadoras moduladas: una para la Transmisión y otra para la recepción. Al par de frecuencias asignadas para la transmisión y recepción de las señales, se lo denomina radio canal. 

ClasificaciónPrimera Generación de Radioenlaces: Se desarrollan los enlaces desde 2 a 34 Mb/s, el cual define la capacidad del enlace, es decir la capacidad de información que puede transmitirLos radioenlaces de primera generación tenían finalidad de transmitir canales telefónicos y de televisiónLa multiplexación por división de frecuencia (MDF) o (FDM), del inglés Frequency Division Multiplexing, es un tipo de multiplexación utilizada generalmente en sistemas de transmisión analógicos.

Segunda generación de Radioenlaces: En los radioenlaces de segunda generación la modulación viene siendo digital, y los más utilizados son las de cuadratura como QPSK Y QAM.

Tercera generación de radioenlaces Existen radioenlaces digitales de baja, media y gran capacidad, estos últimos en jerarquía SDH.SDH es un sistema digital síncrono, un estándar internacional diseñado para proveer una infraestructura sencilla, económica y flexible para redes de telecomunicaciones, podiendo transmitir aproximadamente 2.5 Gb/s

Según sean sus terminales se dividen en:Radioenlace de servicio fijo

Radioenlace de servicio móvil

Características

• Tecnología dúplex• Necesitan estar en puntos topográficos altos para poder enlazarse• Las principales frecuencias utilizadas en microondas se encuentran alrededor de los 12 GHz, 18

y 23 GHz, con alcance entre 1 y 25 km. El equipo de microondas que opera entre 2 y 6 GHz puede transmitir a distancias entre 30 y 50 kilómetros.

• Sistema de transmisión de punto a punto• Vista espaciada entre antenas de 40-50 Km• Mientras más alta la frecuencia de operación mayor es la cantidad de canales que pueden ser

obtenidos por multiplexación.• Se realizan sólo si existe una vista de línea (LOS, Line Of Sight), es decir que tanto el emisor

como el receptor puedan “verse”.• Capacidades hasta de 140 Mbps (dependen de la frecuencia de operación).• Estructuralmente los enlaces son sistemas en serie

ComponentesBásicamente un enlace de vía de microondas tiene 3 componentes:Transmisor. Responsable de modular una señal a la frecuencia utilizada para transmitir.Receptor. Encargado de capturar la señal transmitida y llevarla de nuevo a señal.Canal aéreo. Representa un camino abierto entre el transmisor y el receptor.

EstructuraEn la estructuración física de los radioenlaces se requiere tenerEstaciones terminales. Se requieran dos frecuencias por radiocanal

Estaciones nodales. Las estaciones intermedias pueden ser nodales o repetidoras. Aquí se demodula la señal y se baja a banda base. Se pueden extraer o se introducir canales (drop-in). Al tramo terminal estación nodal se lo denomina sección de conmutación y es una entidad de control, protección y supervisión.

Repetidoras. Se encargan de retransmitir la señal tal y como es recibida. Se dividen en activos y pasivos.

Activos: En ellos se recibe la señal en la frecuencia de portadora y se la baja a una frecuencia intermedia (FI) para amplificarla y retransmitirla en la frecuencia de salida. No hay demodulación y son transceptores.

Pasivos: Se comportan como espejos que reflejan la señal y se los puede subdividir en:Pasivos convencionales, que son una pantalla reflectora (de fibra de vidrio o aluminio)

Pasivos back-back, que están constituidos por dos antenas espalda a espalda. Se los utiliza en ciertos casos para salvar obstáculos aislados y de corta distancia.

Calculo de RadioenlaceEl diseño de radioenlaces es una disciplina que involucra toda una serie de cuestiones tales como la elección de la banda de frecuencias, el tipo de antenas y los equipos de radiocomunicación, el cálculo del balance de potencias, la estimación de los niveles de ruido e interferencia o el conocimiento de las distintas modalidades y fenómenos de propagación radioeléctrica, entre otras.

AntenaLa definición formal de una antena es un dispositivo que sirve para transmitir y recibir ondas de radioAsimismo, dependiendo de su forma y orientación, pueden captar diferentes frecuencias, así como niveles de intensidad.• Generalidades

Convierte los datos en ondas EM (Electro Magneticas)Posiblemente: El dispositivo mas importante en la redTipos: Omnidireccionales y Direccionales

 • Ganancias y perdidas

Se utiliza la unidad dB, definida como 10log(G)0dB = No ganancia ni perdida+3dB Doble de ganancia+10dB = Diez veces mas ganancia

Impedancia de una Antena.El valor de la impedancia de una antena es la resistencia que ésta presenta en su punto de conexiónDirectividad.De acuerdo a su posición y forma, una antena irradia la energía entregada por el transmisor en una disposición específica• Las antenas omnidireccionales, que son las que irradian las ondas en forma casi uniforme en

todas las direcciones.• Las antenas direccionales, que concentran la energía en una sola dirección.

GananciaTeniendo en cuenta el patrón de radiación, se dice que una antena tiene ganancia no en el sentido que amplifica la señal recibida del transmisor, sino que la concentra hacia una sola dirección, o que hace ver como si la señal fuera emitida con una potencia mayor.

PolarizaciónLa polarización de una antena se refiere a la dirección del campo eléctrico dentro de la onda electromagnética emitida por ésta. Las antenas verticales emiten un campo eléctrico vertical y se dice que están polarizadas verticalmente

Microondas terrestres

Microondas: rango de frecuencias comprendido entre 2 GHz y 40 GHzSon altamente direccionales

Requieren antenas parabólicas en la recepción Las antenas han de estar muy altas para evitar obstáculosConstituyen una alternativa al cable coaxial y a la fibra óptica para comunicaciones a larga distanciaOtras aplicaciones

Transmisión de televisión y voz

Potencia de Transmisión (Tx)La potencia de transmisión es la potencia de salida del radio

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

Pérdidas en los conectores Estime por lo menos 0,25 dB de pérdida para cada conector en su cableado. Estos valores son para conectores bien hechos mientras que los conectores mal soldados pueden implicar pérdidas mayores.

Ganancia de antenaLa ganancia de una antena típica varía entre 2 dBi (antena integrada simple) y 8 dBi (omnidireccional estándar) hasta 21 – 30 dBi (parabólica). Pérdidas de propagaciónLas pérdidas de propagación están relacionadas con la atenuación que ocurre en la señal cuando esta sale de la antena de transmisión hasta que llega a la antena receptora.Pérdidas en el espacio libreLa mayor parte de la potencia de la señal de radio se perderá en el aire

La Pérdida en el Espacio libre es proporcional al cuadrado de la distancia y también proporcional al cuadrado de la frecuencia. Aplicando decibeles, resulta la siguiente ecuación:PEA(dB) = 20log10(d) + 20log10(f) + Kd = distancia.f = frecuencia.K = constante que depende de las unidades usadas en d y f.Si d se mide en metros, f en Hz y el enlace usa antenas isotrópicas, la fórmula es:

Zona de FresnelTeniendo como punto de partida el principio de Huygens, podemos calcular la primera zona de Fresnel, el espacio alrededor del eje que contribuye a la transferencia de potencia desde la fuente hacia el receptor.

ro = Ecuación de la primera zona de Fresnel.

d1 = distancia al obstáculo desde el transmisor [km]d2 = distancia al obstáculo desde el receptor [km]d = distancia entre transmisor y receptor [km]f = frecuencia [GHz]r = radio [m]

Perfil de TrayectoriaK = 4/3, 90% del tiempo, la constante dieléctrica disminuye con la altura alcance 1/3 más allá del horizonte.

K=4/3

K = infinito, trayectoria rectilínea.

K=infinitoK = 2/3, curva hacia arriba, menor alcance, 0.6 de enlaces críticos.

K=2/3

Vista del Horizonte Óptico y el Horizonte de Radio.Calculo de RRCalculo de Altura de Torres Δh.-Δh = h1 - (h1 - h2) - - h0Lado receptor.Los cálculos son casi idénticos que los del lado transmisor.

Amplificadores desde el receptorLos cálculos y los principios son los mismos que el transmisorSensibilidad del receptorLa sensibilidad de un receptor es un parámetro que merece especial atención ya que identifica el valor mínimo de potencia que necesita para poder decodificar/extraer “bits lógicos” y alcanzar una cierta tasa de bits. Margen y Relación S/N.No es suficiente que la señal que llega al receptor sea mayor que la sensibilidad del mismo, sino que además se requiere que haya cierto margen para garantizar el funcionamiento adecuado

AplicacionesEl uso principal de este tipo de transmisión se da en:• Las telecomunicaciones de largas distancias• Enlazar edificios diferentes• Telefonía básica (canales telefónicos)• Datos• Telégrafo/Telex/Facsímile• Canales de Televisión.• Video.• Telefonía celular (entre troncales).• Transmisión de televisión y voz.

Ventajas DesventajasBajo costo Explotación restringida a tramos con

visibilidad directa para los enlacesInstalación rápida y sencillaConservación más económica y de actuación rápida

Necesidad de acceso adecuado a las estaciones repetidoras en las que hay que disponerSupera irregularidades de terreno

La regulación sólo debe aplicarse al equipo

Al ser ondas, las condiciones atmosféricas, así como los fenómenos físicos pueden ocasionar interferencias, por lo que se utilizan sistemas y equipo auxiliar

Capacidad de aumentar separación entre repetidores incrementando altura de torres

Por su estructura serial si una terminal falla se cae la red, por lo que es necesario sistemas de supervisión y control

Al aumentar la frecuencias de operación se incrementa su capacidad de transmisión

Las licencias de operación resultan un poco difíciles ya que las autoridades deben de asegurarse que los enlaces no causen interferencia con los ya existentes

Las estaciones funcionan de manera no atendida

Ventajas y desventajas

ActualidadPor varias décadas las microondas formaron durante décadas el corazón del sistema de transmisión telefónica de larga distanciaConclusiónLa evolución de los radioenlaces tuvo un gran avance, esta evolución se baso en la modulación que utilizan los radioenlaces que viene desde el FDM hasta QAM QSPK Y también la incorporación de jerarquías de red como SDH.Aunque las microondas son lógicamente superiores, ni las distancias, ni la capacidad del medio, ni la velocidad, la convierten en un sistema muy utilizado.Entender los elementos de un enlace, en términos de ganancias o pérdidas, es crucial para implementar una red inalámbrica que funcione en forma confiable. Los cinco temas más importantes que debe recordar de esta unidad pueden ser resumidos como:1. Tener un buen presupuesto de enlace es un requerimiento básico para el buen funcionamiento del mismo.2. Un presupuesto de enlace de una red inalámbrica es la cuenta de todas las ganancias y pérdidas desde el radio transmisor hacia el receptor.3. Las pérdidas más grandes del enlace se producen en la propagación en espacio libre debido a la atenuación geométrica de la señal.4. EIRP o PIRE es un valor que especifica la máxima potencia que está transmitiendo al espacio. 

AnexosAntenas y Torres para Radioenlaces

Antena de Radioenlace y Telefonía Móvil

RRU TELEFONIA MOVIL

Tarjetas Radioenlace y Telefonía Móvil

GABINETE Y BANCO DE BATERIAS

GRACIAS POR SU ATENCIÓN