UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOSFacultad de Ingeniera Electrnica y Elctrica

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS(UNIVERSIDAD DEL PERU, DECANA DE AMERICA)

FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRONICA Y ELECTRICA

CURSO:MICROONDASPROFESOR:ING. VALLEJOS LAOS, JAIMETEMA:TRABAJO N 01:ESQUEMAS DE PROTECCIN EN SISTEMAS DE RADIOENLACES POR MICROONDASHORARIO:LUNESS 19:00 22:00ALUMNOS:ZAMORA VARGAS, EDWAR ANTONIOSOLIS MIANO, ELVISDONGO NUEZ,YELSIN, BRIANLIMA, 28 DE ABRIL DEL 2014

INTRODUCCIN Para el diseador de enlaces de radio, es muy importante conocer cmo trabajan los Sistemas de radio, porque las caractersticas de los equipos afectan dramticamente el rendimiento total de la red. Los estndares de rendimiento de un Radio-enlace son derivadas de los estndares basados en la ITU-T, que definen los lmites para los enlaces circuitos de extremo-a-extremo. Se har un intento en este captulo para proporcionar un entendimiento bsico de lo que pasa con la seal de un usuario final a otro. Se ha escogido un canal de la voz para ilustrar esto; por consiguiente, el concepto de PCM ha sido incluido. El trayecto de un circuito de voz sobre un sistema de radio se muestra en la figura 3.1.

ESQUEMAS DE PROTECCIN EN SISTEMAS DE RADIOENLACES POR MICROONDASEn este captulo se tratar de las comunicaciones por ondas radioelctricas entre dos terminales, tanto a nivel analgico como digitales. Se han aadido los calificativos de terrenales y servicio fijo con el fin de distinguir de los radioenlaces mviles (que sern estudiados en el captulo de sistemas mviles) y de los radioenlaces por satlite. Qu es un RadioEnlace?Se denomina radio enlace a cualquier interconexin entre los terminales de telecomunicaciones efectuados por ondas electromagnticas. Si los terminales son fijos, el servicio se lo denomina como tal y si algn terminal es mvil, se lo denomina dentro de los servicios de esas caractersticas.Se puede definir al radio enlace del servicio fijo, como sistemas de comunicaciones entre puntos fijos situados sobre la superficie terrestre, que proporcionan una capacidad de informacin, con caractersticas de calidad y disponibilidad determinadas. Tpicamente estos enlaces se explotan entre los 800 MHz y 42 GHz.

Bsicamente un radioenlace de microondas constituye en tres componentesfundamentales Transmisor:Es el responsable de modular una seal digital a la frecuencia utilizada paratransmitir. Receptor:Es el encargado de capturar la seal transmitida y llevarla de nuevo a la seal.

Canal areo:Representa un camino abierto entre el receptor y el transmisor.De acuerdo con el tipo de seal que transportan, los sistemas de microondas sepueden clasificar en: microondas analgicas microondas digitales.Las microondas analgicas fueron las primeras que se instalaron y tenan la finalidad de transmitir canales telefnicos y de televisionVENTAJAS DE LOS ENLACES MICROONDAS Ms baratos-Instalacin ms rpida y sencilla. Conservacin generalmente ms econmica y de actuacin rpida. Puede superarse las irregularidades del terreno. La regulacin solo debe aplicarse al equipo, puesto que las caractersticas delmedio de transmisin son esencialmente constantes en el ancho de banda detrabajo. Puede aumentarse la separacin entre repetidores, incrementando la altura de lastorres.DESVENTAJAS DE LOS ENLACES MICROONDAS Explotacin restringida a tramos con visibilidad directa para los enlaces (necesitavisibilidad directa) Necesidad de acceso adecuado a las estaciones repetidoras en las que hay quedisponer. Las condiciones atmosfricas pueden ocasionar desvanecimientos intensos ydesviaciones del haz, lo que implica utilizar sistemas de diversidad y equipoauxiliar requerida, supone un importante problema en diseo.

Los radio enlaces, establecen un concepto de comunicacin del tipo dplex, de donde se deben transmitir dos portadoras moduladas: una para la Transmisin y otra para la recepcin. Al par de frecuencia asignadas para la transmisin y recepcin de las seales, se lo denomina radio canal.Los enlaces se hacen bsicamente entre puntos visibles, es decir, puntos altos de la topografa.Cualquiera que sea la magnitud del sistema de microondas, para un correcto funcionamiento es necesario que los recorridos entre enlaces tengan una altura libre adecuada para la propagacin en toda poca del ao, tomando en cuenta las variaciones de las condiciones atmosfricas de la regin.Para poder calcular las alturas libres debe conocerse la topografa del terreno, as como la altura y ubicacin de los obstculos que puedan existir en el trayecto.

Que es MicroondasSe denomina microondas a las ondas electromagnticas definidas en un rango de frecuencias determinado; generalmente de entre 300 MHz y 300 GHz, y una longitud de onda en el rango de 1 m a 1 mm.El rango de las microondas est incluido en las bandas de radiofrecuencia, concretamente en las de UHF (ultra-high frequency - frecuencia ultra alta) 0,33 GHz, SHF (super-high frequency - frecuencia super alta) 330 GHz y EHF (extremely-high frequency - frecuencia extremadamente alta) 30300 GHz.

La banda SHF tiene como caractersticas ms relevantes: Haces muy directivos Se requiere muy poca potencia de Tx Se afectan mucho por la atmsfera Las antenas utilizadas son parablicas Poseen gran ancho de bandaDIAGRAMA DE UN SISTEMA DE RADIOENLACE POR MICROONDAS.

DIAGRAMA DE BLOQUES DE UN RADIOENALCE POR MICROONDAS

El servicio de usuario final (voz o dato) est alimentado al multiplexor primario donde es convertido a una seal digital de 64 Kbps y multiplexado dentro de una seal E1 (o T1). Esta seal es entonces convertida a la capacidad de transmisin global por un multiplexor secundario. Una cabecera es adicionada a la tasa de datos de transmisin para transportar diversos servicios, y esto agrega propiedad, la seal de radio banda base es entonces modulada y convertida a la frecuencia de portadora de RF. La seal es entonces alimentada a la antena para transmitirla. En la direccin de recepcin la seal es capturada por la antena y filtrada por medio de una unidad de ramificacin para ser alimentada al receptor donde es convertida a una seal de FI y demodulada. Los servicios son quitados de la tasa de bits de transmisin y las diversas seales demultiplexadas retornan a su forma original. El multiplexor primario convierte la informacin digital de regreso al dato original o seal de audio.

A continuacin se muestra el diagrama de bloques encontrado en la transmisin de microondas, donde inicialmente, la seal se toma y se convierte de analgico a digital, donde es multiplexada, codificada, sincronizada, modulada y finalmente irradiada al espacio.

Por otra parte, se tiene a continuacin el diagrama de bloques del circuito receptor de la seal de microondas, ste es el encargado de tomar la seal irradiada al espacio por medio de un transmisor, y convertirla en informacin til. Se compone de una antena, la cual es la encargada de tomar la seal, luego, sta se remodula, se sincroniza, decodifica, se demultiplexa y por ltimo se pasa por un convertidor analgico digital. Se tiene que ste proceso es el inverso del proceso de transmisin, y se puede observar a continuacin:

EL MULTIPLEXOR PRIMARIO Podra requerirse infinidad de anchos de banda para transmitir una voz humana sobre un sistema de transmisin sin ninguna distorsin. La voz humana no lo hace, sin embargo, tiene una igual distribucin de energa. Cuanto ms de esta energa es distribuido a travs del espectro de frecuencia desde aproximadamente 100 Hz a 6000 Hz. La mxima densidad espectral ocurre en aproximadamente 450 Hz para la voz de un hombre y 550 Hz para una mujer de edad adulta. Se ha encontrado que limitando el ancho de banda de la seal de voz a 300 Hz< f < 3400Hz, una seal de voz de alta calidad puede ser transmitida. Esto es conocido en telefona como un canal de audio. En sistemas digitales nuestro objetivo es convertir la seal de voz analgica en una seal digital. El proceso que es usado es conocido como modulacin de cdigo de pulsos (PCM). El proceso PCM tiene cuatro componentes: muestreo, cuantizacin, codificacin, y multiplexacin de tiempo.

MULDEM (MULTIPLEXING SECUNDARIO Y SERVICIO) El rendimiento de E1 (o T1) normal de un multiplexor primario no es solo la seal usada en las redes de transmisin. En algunos casos un multiplexor secundario externo es requerido. La entrada a un sistema de radio es usualmente uno o ms de las proporciones de lneas normales tales como E1, T1, E3, o STM-1. El sistema de radio necesita transportar estas seales transparentemente al otro extremo del enlace. En otras palabras, esto no debe manosear a la seal de cualquier manera. La primera cosa que la radio necesita hacer es crear una seal compuesta de las varias entradas, que esto puede modular y transmitir al otro extremo, esto necesita multiplexar las varias entradas y agregar cualquier cabecera que es requerida.

MODEM / TRANSCEIVERSUn modem es un palabra es acortado de modulador-demodulador. La seal de banda base tiene que ser transportado sobre un portador de frecuencia de radio y esto se hace por modulacin de la seal banda base hacia portadora de una IF o RF.

DIAGRAMA DE BLOQUES BSICO DE UN MODEM

TRANSCEIVERS La seccin de RF que abarca el mdulo de transmisor y receptor es conocido como Transceiver.Transmisor Una vez que las seales entrantes son multiplexadas y combinadas con los canales de cabecera, la seal de banda base es modulada como se mencion anteriormente, luego esta seal es convertida o subida a portadoras de RF y amplificada mediante un amplificador de potencia. Los transceivers modernos son sintetizados, significando que un oscilador de referencia es usado para derivar la frecuencia RF usando un oscilador local que es controlada por voltaje (VCO). Usando el VCO sintetizado, las frecuencias del transceiver pueden ser seleccionadas por software a travs de un amplio rango. El amplificador de Potencia es diseado para ser lineal tanto como sea posible.; sin embargo, de todas maneras se introducir algo de distorsin. Para mantener la distorsin a un nivel mnimo, la seal es predistorsionada antes de la amplificacin, lo que produce la cancelacin de la distorsin total en el amplificador de potencia. La linealidad es importante, aunque los amplificadores de potencia pueden amplificar hasta su nivel de saturacin, un transmisor back-off es aplicado apropsito para mejorar la linealidad y consecuentemente el umbral del receptor. El transmisor usualmente tiene adems un circuito de control automtico de ganancia (AGC) para mantener la potencia de salida constante ante variaciones de temperatura que puedan ocurrir.

RECEPTORES En la direccin del receptor, la portadora modulada es convertida o bajada a una frecuencia de FI antes de la demodulacin, Esto se logra mezclando la seal de RF con la de un oscilador local VCO sintetizado. Un circuito AGC asegura que la salida de FI se mantiene constante aunque vare el nivel de la seal de RF. Esta seal del AGC usualmente es usada para medir la fuerza de la seal recibida.

Diagrama de Bloques de un Transceiver Bsico

RAMIFICACIN La unidad de ramificacin es un trmino genrico para describir la circuitera de las interfaces de la antena al transceiver. Se incluye filtros, combinadores y aisladores. DUPLEXER La misma antena es usada para transmitir y recibir. La unidad de ramificacin filtra la seal y combina las dos seales sobre una antena. El filtrado de la seal de transmisin es hecho para asegurar que el espectro transmitido no cause interferencia en los canales adyacentes. Varios estndares limitan el espectro de transmisin permisible para cada banda de operacin. En la direccin de recepcin, la seal es filtrada para eliminar alguna seal parsita, siendo transferida luego a la circuitera de demodulacin, y limitar el ruido trmico, el cual es proporcional al ancho de banda del receptor. El filtrado de RF en este nivel es medianamente bsico ya que en sistemas de radio modernos, el espectro de RF es limitado por un filtro pasabanda, formando as la seal en el espectro requerido. La combinacin de las seales de transmisin y recepcin sobre una misma antena es logrado por un dispositivo llamado Circulador. La combinacin del circulador y filtro es usualmente llamado duplexor o diplexer. Un circulador transfiere la seal con muy baja prdida al puerto deseado mientras que brinda un alto aislamiento para la seal no deseada en el otro puerto. Adems la seal de transmisin es transferida a la antena con muy baja prdida y muy poca fuga en el receptor con la misma situacin en la direccin de recepcin. Es muy importante para el planificador de radio, entender las prdidas por ramificacin e incluirlos en los clculos de diseo. Uno necesita chequear cuidadosamente las hojas de especificaciones para determinare si la potencia de salida, por ejemplo, incluye o no perdidas por ramificacin. No ser posible predecir exactamente el nivel de recepcin esperada si las prdidas por ramificacin no se incluyen. RAMIFICACIN HOT-STANDBY (HSB) En una configuracin de hot-standby slo un par de frecuencias es usado para los dos sistemas de radio. Entonces no es posible transmitir simultneamente por ambos sistemas. Un conmutador de transmisin es requerido para transmitir una u otra seal. Realmente ambos transmisores transmiten una seal, pero slo uno esta conmutado hacia la antena. La otra seal es transmitida a una carga ficticia. Esto podra reducir la seal de transmisin por encima de 0.5 dB. En la direccin de recepcin, la seal es fraccionada en dos trayectos y ambas seales son demoduladas con la mejor seal que ha sido seleccionada Dividir la seal en dos trayectos significa que cada seal es reducida por 3 db, sin embargo, en la prctica esta prdida es tpicamente de 3.5 dB a 4 dB.

RAMIFICACIN DE DIVERSIDAD DE FRECUENCIAS (HSB-FD)En diversidad de frecuencias ambos transmisores son transmitidos simultneamente y cada seal es alimentada a su respectivo receptor sin un conmutador de transmisor o un receptor hbrido. Las prdidas son significativamente menores que con la configuracin hotstandby. Las prdidas por circulador y filtros son tpicamente de dolo 0.1dB cada uno.

RAMIFICACIN EN DIVERSIDAD DE ESPACIO (HSB-SD)En la Figura 3.19. Diagrama de bloques de ramificacin FD Con diversidad de espacio, solamente un par de frecuencias es usado. Slo un transmisor necesita ser conectado, sin embargo, para tener proteccin del equipo tanto como proteccin de trayectoria, la ramificacin de transmisin es frecuentemente igual a la configuracin hotstandby. Usualmente la cima de la antena es usada para la trayectoria de transmisin. En la direccin de recepcin se usan dos antenas y cada una alimenta a su respectivo receptor. Una antena de transmisin y dos de recepcin son requeridas en cada direccin. Entonces, se requerir un total de cuatro antenas.

RAMIFICACIN DE DIVERSIDAD HBRIDA Para un rendimiento extra en trayectorias bastante largas o dificultosas, la diversidad de frecuencias y diversidad de espacio pueden ser combinadas. Esto es llamado diversidad hbrida. En un sistema de frecuencia 1 a 1 puede ser cost bastante efectivo porque slo se requiere tres antenas para dar espacio completo y mejora en la diversidad de frecuencias en ambas direcciones. Esto es realizado para transmitir la seal desde el segundo trayecto de diversidad de frecuencias en la antena ms baja en el final.

El mejor acondicionamiento de diversidad puede ser obtenido usando cuatro antenas y cuatro receptores, dado que hay tres trayectos separados (con sus correspondientes factores de mejora) que pueden ser considerados.SISTEMAS DE PROTECCINCon el objetivo de mejorar la indisponibilidad del radioenlace digital, se puede establecer cierta redundancia en los equipos.El Sistema N + 1 En el sistema N + 1 tanto el lado de transmisin como el lado de recepcin se conmutan a la ruta de reserva cuando ocurre una falla en una de las N rutas activas. En la Fig. 9.24(a) se muestra el Sistema N + 1 en condiciones normales de operacin. Por la ruta de reserva se transmite una seal piloto para verificar constantemente su disponibilidad. Cuando ocurre una falla en la ruta activa, Fig. 9.24(b), esta falla es detectada por el receptor de la correspondiente ruta, punto (1). Esta informacin se transmite al lado de transmisin a fin de conmutar la ruta en falla hacia la ruta de reserva. Cuando la seal transmitida ha sido trasladada a la ruta de reserva, punto (2), el conmutador de recepcin opera y completa la conmutacin de la ruta en falla a la ruta de reserva, punto (3).

El Sistema 1 + 1 En el Sistema 1 + 1 se tiene una ruta activa y una de reserva, pero la forma de conmutacin permite definir dos tipos de Sistema 1 + 1: el Sistema 1 + 1 de Trayectoria Gemela (Twin Path) y el Sistema 1 + 1 de Reserva en Caliente (Hot Standby). La configuracin del Sistema 1 + 1 de Trayectoria Gemela se muestra en la Fig. 9.22(a). En el Sistema 1 + 1 de Trayectoria Gemela se transmite la misma informacin sobre las rutas activa y de reserva, y el conmutador se coloca en el extremo receptor. Se utiliza dos frecuencias: una en la ruta activa y otra en la de reserva. Cuando en el lado de recepcin se detecta una falla en la ruta activa, el conmutador pasa automticamente a la ruta de reserva. La configuracin del Sistema 1 + 1 de Reserva en Caliente se muestra en la Fig. 9.22(b).

En el Sistema 1 + 1 de Reserva en Caliente (Hot Standby) se transmite solamente una salida de transmisor, generalmente el transmisor activo. Los transmisores y receptores trabajan a la misma frecuencia por lo que solamente se utiliza una sola frecuencia de transmisin. Si en el lado de recepcin se detecta una falla en la va activa, el conmutador R pasa al receptor de reserva. Si la falla es detectada en el lado de transmisin, el conmutador T pasa al transmisor de reserva. En la Fig. 9.23 se muestra las estaciones terminales de un Sistema 1 + 1 Hot Standby tpico.

COMPAAS TRABAJANDO EN ESTA REA

Se tienen a los siguientes fabricantes de sistemas de radio enlace va microondas SAGEM, HARRIS, NEC, ERICSSON WNI-Global y MARCONI.

En esta ocasin veremos cmo es la configuracin de proteccin del Challenger Serie IP perteneciente a WNI Global.

Sistema de Microondas Digitales PDHEl equipo de la serie Challenger de Microondas Digitales de WNI Global proporciona una plataforma PDH para usos universales, ofreciendo una capacidad mediana y pequea para la transmisin de datos. Tambin, este producto se caracteriza por la conveniencia, la flexibilidad, y la capacidad de crecimiento para satisfacer las necesidades presentes y futuras del clienteCaractersticas del Sistema - Amplio rango de bandas de frecuencia - Capacidad de 4, 8, 16, 24 E1s, con interfaz Ethernet incorporada - Configuracin va software del Nmero de E1s activos, y capacidad Ethernet - Capacidad ajustable va software [BW] - Funcin de conexin cruzada en repetidores y en Punto-a-2 Puntos - Opcin de interfaces E3 V.35 - Baja Latencia con Ethernet hasta 50Mbps - Configuraciones Multi-sistemas: - 1+0,1+1(HSB,FD,SD), Repetidor Este & Oeste, & P -a- MP [2 CPE] - Actualizacin de la Proteccin, en sitio, con la incorporacin de mdulos - Capacidad PDH/Ethernet actualizada en sitio, va software - Pruebas de bucles de RF, Banda-base, E1s, anlogo/digital, va software - Monitoreo de BER, incorporado - Ajuste de retraso [Delay] para conmutacin sin errores [hitless] - Amplio rango de temperaturas de Operacin - Amplio rango de voltaje DC de entrada y bajo consumo. Funcin de ATPC - Protocolo SNMP para gestin de la Red - Hasta 300 metros de separacin entre IDU y ODU [largo cable de FI] - Unidad de bajo perfil y atractivo

Configuraciones de Sistema

El equipo Challenger de Microondas Digitales se puede configurar en varios sistemas, segn la necesidad especfica, tal como sistema no protegido 1+0, sistema protegido 1+1 con reserva en caliente, etc., para los cuales se puede mejorar la disponibilidad y la calidad de transmisin del enlace, incorporando una proteccin adicional con el uso de diversidad del espacio y diversidad de frecuencia. Adems, puede tambin ser configurado bajo la modalidad 2+0 como respuesta a uso tpico, particularmente como un repetidor entre Este & Oeste, o dos puntos a un sitio comn. Configuracin No protegida, 1+0:

Cada terminal incluye:

- Una Unidad de RF Radio (ODU) - Un conjunto de Antena - Una Unidad de Interior (IDU) - Un ensamble de cable coaxial de 50 para interconectar IDU and ODU [FI]

Configuracin Protegida, 1+1 La Serie Challenger-IP de Microondas Digitales soporta la configuracin 1+1 HSB (reserva en caliente) y de Proteccin con Diversidad de Frecuencia y de Espacio. Cuando el nivel de la seal de recepcin del enlace principal se degrada o se produce una falla de hardware, el sistema cambiar al enlace de reserva lo que asegura automticamente la continuidad del trfico. HSB operando en la misma Frecuencia, monitoreado

Cada terminal incluye: (cada sitio) Dos Unidades de RRF(ODU) Un conjunto de Antena Un acoplador de RF [Divisor/combinador] Una unidad de Interior IDU, con Proteccin Dos tramos de cable coaxial [FI, 50 conectorizado]

FD (Diversidad de Frecuencia)

Modo incluye: un terminal con dos antenas)

Dos Unidades de RF (ODU) Dos conjuntos de Antena Una unidad de Interior IDU, con Proteccin Dos tramos de cable coaxial [FI, 50 conectorizado] para interconectar IDU y ODU.

FD (Diversidad de Frecuencia)

Modo incluye: (un terminal con una antena dual)

Dos Unidades de RF (ODU) Un conjunto de Antena, [Dual] Un acoplador de RF [Divisor/combinador] Una unidad de Interior IDU, con Proteccin - Dos tramos de cable coaxial [FI, 50 conectorizado] para interconectar IDUs y ODUs.

SD (Diversidad de Espacio).

Modo incluye: (en cada terminal)

Dos Unidades de RF (ODU) Dos conjuntos de antena Una unidad de Interior IDU, con Proteccin Dos tramos de cable coaxial [FI, 50 conectorizado] para interconectar IDUs y ODUs

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