CAPTULO # 2: Aspectos tericos asociados a la transmisin por medio de

microondas ....................................................................................................................... 52.1 Onda electromagntica............................................................................................. 5 2.1.1 Proceso de propagacin..................................................................................... 5 2.1.2 Ecuacin de ondas............................................................................................. 6 2.2 Radiacin electromagntica ..................................................................................... 6 2.2.1 Dualidad ondacorpsculo................................................................................. 7 2.3 Espectro electromagntico ....................................................................................... 8 2.4 Particularidades de la radiacin electromagntica y el espectro electromagntico... 11 2.4.1 Interaccin entre radiacin electromagntica y conductores ............................ 11 2.4.2 Estudios mediante anlisis del espectro electromagntico................................ 11 2.4.3 Radiacin no ionizante y radiacin ionizante................................................... 11 2.4.4 Penetracin de la radiacin electromagntica .................................................. 12 2.4.5 Refraccin....................................................................................................... 12 2.5 Dispersin

............................................................................................................. 13 2.6 Microondas............................................................................................................ 14 2.6.1 Generacin...................................................................................................... 15 2.6.2 Usos................................................................................................................ 15 2.6.3 Bandas de frecuencia de microondas ............................................................... 16 2.7 Telecomunicaciones............................................................................................... 19 2.7.1 Historia ........................................................................................................... 19 2.7.2 Consideraciones de diseo de un sistema de telecomunicacin........................ 21 2.7.3 Comunicacin punto a punto........................................................................... 22 2.7.4 Comunicacin punto a multipunto................................................................... 22 2.7.5 Comunicacin multipunto ............................................................................... 22

CAPTULO # 3: Funcionamiento de Internet por medio de microondas.................... 363.1 Descripcin del funcionamiento de Internet por microondas .................................. 36 3.1.1 Etapas del servicio de comunicacin ............................................................... 36 3.2 Diagrama de bloques de un enlace de microondas que transmite Internet ............... 38

3.3 Equipo para ubicacin en interiores (All Indoor).................................................... 40 3.4 La unidad divisora (RF externos) ........................................................................... 40 3.5 Equipo de exteriores .............................................................................................. 41 3.6 El multiplexor primario.......................................................................................... 43 3.6.1 Muestreo......................................................................................................... 43 3.6.2 Cuantizacin ................................................................................................... 44 3.6.3 Compansin: ................................................................................................... 45 3.6.4 Codificacin.................................................................................................... 46 3.7 Multiplexacin de tiempo ...................................................................................... 47 3.8 Muldem (Multiplexing Secundario y Servicio)....................................................... 48 3.9 Multiplexacin y demultiplexacin ........................................................................ 48 3.10 Canales de cabecera ............................................................................................. 48 3.11 Canales de datos y supervisin............................................................................. 49 3.12 Engineering order wire......................................................................................... 49 3.13 Correccin de error en adelanto (Forward Error Correction FEC) ........................ 50

3.14 Mdem ................................................................................................................ 51 3.15 Moduladores........................................................................................................ 51 3.15.1 Tipos de modulacin ..................................................................................... 51 3.15.2 FSK (Frequency-Shift Keying)...................................................................... 52 3.15.3 QAM (Modulacin de Amplitud en Cuadratura) ........................................... 53 3.16 Demoduladores.................................................................................................... 55 3.16.1 Tipos de demoduladores................................................................................ 55 3.16.2 Ecualizacin adaptiva.................................................................................... 55 3.17 Diagrama de bloques bsico de un mdem........................................................... 56 3.18 Transmisor........................................................................................................... 56 3.19 Receptores ........................................................................................................... 57 3.20 Diagrama de bloques de un transceiver bsico...................................................... 57

IE-0502 Transmisin de Internet por medio de microondas

3.21 Ramificacin ....................................................................................................... 583.21.1 Duplexer ....................................................................................................... 58 3.21.2 Ramificacin hot-standby.............................................................................. 59 3.21.3 Ramificacin de diversidad de frecuencias .................................................... 60 3.21.4 Ramificacin en diversidad de espacio .......................................................... 61 3.21.5 Ramificacin de diversidad hbrida ............................................................... 62 CAPTULO # 4: Pasos para la creacin de una red por medio de enlaces de

microondas ..................................................................................................................... 644.1 Planeamiento de un enlace de microondas para transmitir datos............................. 64 4.1.1 Diagrama de la topologa: ............................................................................... 65 4.1.2 Ubicacin geogrfica de los puntos terminales del enlace................................ 66 4.1.3 Latitud, longitud y elevacin de los sitios seleccionados.................................. 66 4.1.4 Azimut y distancia entre los puntos ................................................................. 66 4.1.5 Grfico de relieve............................................................................................ 68 4.1.6 Distancia efectiva por curvatura de la Tierra y Zona de Fresnel....................... 68 4.1.7 Opciones de antenas........................................................................................ 71 4.2 Viabilidad del enlace ............................................................................................. 73 4.2.1 Planteamiento del problema ............................................................................ 74 4.3 Clculo de los parmetros del enlace...................................................................... 75 4.3.1 Prdida en la trayectoria de espacio libre (Lp) ................................................. 75 4.3.2 Prdidas por lluvia .......................................................................................... 75 4.3.3 Prdidas por vegetacin .................................................................................. 78 4.3.4 Ganancia de las antenas................................................................................... 79 4.3.5 Margen de Desvanecimiento (Fm)................................................................... 80 4.3.6 Potencia de ruido a la entrada del receptor se define por:................................. 81 4.3.7 Umbral del Receptor, o Sensibilidad del Receptor........................................... 81 4.3.8 Potencia del transmisor ................................................................................... 82 4.3.9 Altura de las torres .......................................................................................... 82

4.4 Caso de estudio: Diseo del enlace Cerro de Alajuela Oficinas de la Uruca de laCNFL ......................................................................................................................... 84 4.4.1 Descripcin del enlace .................................................................................... 84 4.4.2 Diagrama de la topologa: ............................................................................... 85 4.4.3 Ubicacin geogrfica de los puntos terminales del enlace................................ 86 4.4.4 Latitud, longitud y elevacin de los sitios seleccionados.................................. 87

4.4.5 Azimut y distancia entre los puntos ................................................................. 87 4.4.6 Grfico de relieve............................................................................................ 89 4.4.7 Distancia efectiva por curvatura de la Tierra y Zona de Fresnel....................... 90 4.4.8 Opciones de antenas y equipo ......................................................................... 92 4.4.9 Clculo de los parmetros del enlace ............................................................... 93 4.4.10 Prdida en la trayectoria de espacio libre (Lp) ............................................... 93 4.4.11 Prdidas por lluvia ........................................................................................ 93 4.4.12 Prdidas por vegetacin................................................................................. 94 4.4.13 Ganancia de las antenas................................................................................. 94

v

I

IE-0502 Transmisin de Internet por medio de microondas

4.4.14 Margen de Desvanecimiento (Fm)................................................................. 944.4.15 Umbral del Receptor, o Sensibilidad del Receptor......................................... 95 4.4.16 Potencia del transmisor ................................................................................. 95 4.4.17 Altura de las torres ........................................................................................ 95 4.4.18 Viabilidad del enlace..................................................................................... 96 CAPTULO # 5: Problemas asociados al funcionamiento de los enlaces de Internet

por medio de microondas ............................................................................................... 985.1 Seleccin de la frecuencia de operacin ................................................................. 98 5.2 No disponibilidad de lnea vista ............................................................................. 98 5.3 Desvanecimiento de la seal .................................................................................. 99 5.3.1 Curvatura de la Tierra ..................................................................................... 99 5.3.2 Distancia entre las antenas ............................................................................ 100

5.3.3 Condiciones climticas de la regin .............................................................. 100 5.3.4 Superficie sobre la cual se da el enlace .......................................................... 100 5.3.5 Tipo de vegetacin ........................................................................................ 101 5.4 Peligro de radiacin electromagntica .................................................................. Capitulo II

Marco terico

Factibilidad Factibilidad se refiere a la disponibilidad de los recursos necesarios para llevar a cabo los objetivos o metas sealados, la factibilidad se apoya en 3 aspectos bsicos: Operativo. Tcnico. Econmico.

Estudio de Factibilidad.

Sirve para recopilar datos relevantes sobre el desarrollo de un proyecto y en base a ello tomar la mejor decisin, si procede su estudio, desarrollo o implementacin. Objetivo de un Estudio de Factibilidad. 1.- Auxiliar a una organizacin a lograr sus objetivos. 2.- Cubrir las metas con los recursos actuales en las siguientes reas.

a). Factibilidad Tcnica.

Se refiere a los recursos necesarios como herramientas, conocimientos, habilidades, experiencia, etc., que son necesarios para efectuar las actividades o procesos que requiere el proyecto. Generalmente nos referimos a elementos tangibles (medibles). El proyecto debe considerar si los recursos tcnicos actuales son suficientes o deben complementarse.

- Mejora del sistema actual. - Disponibilidad de tecnologa que satisfaga las necesidades.

b).- Factibilidad Econmica. Se refiere a los recursos econmicos y financieros necesarios para desarrollar o llevar a cabo las actividades o procesos y/o para obtener los recursos bsicos que deben considerarse son el costo del tiempo, el costo de la realizacin y el costo de adquirir nuevos recursos.

c).- Factibilidad Operativa. Se refiere a todos aquellos recursos donde interviene algn tipo de actividad (Procesos), depende de los recursos humanos que participen durante la operacin del proyecto. Durante esta etapa se identifican todas aquellas actividades que son necesarias para lograr el objetivo y se evala y determina todo lo necesario para llevarla a cabo.

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.

Los radios 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 frecuencias 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. Conceptos de Diseo:

Los radio enlaces de microondas se realizan slo si existe una vista del receptor (LOS, Line Of Sight), proveen conectividad de una manera sencilla y prctica entre dos o ms sitios. La lnea de visin (LOS) implica que la antena en un extremo del radio enlace debe poder "ver" la antena del otro extremo.

El diseo de un radio enlace de microondas LOS involucra cuatro pasos bsicos: Eleccin del sitio de instalacin. Relevamiento del perfil del terreno y clculo de la altura del mstil para la antena. Clculo completo del radio enlace, estudio de la trayectoria del mismo y los efectos a los que se encuentra expuesto. Prueba posterior a la instalacin del radio enlace, y su posterior puesta en servicio con trfico real. Estructura de un radio enlace:

Un radio enlace est constituido por estaciones terminales y repetidoras intermedias, con equipos transceptores, antenas y elementos de supervisin y reserva.

Adems de las estaciones repetidoras, existen las estaciones nodales donde se demodula la seal y de la baja a banda base y en ocasiones se extraen o se insertan canales. Al tramo terminal estacin nodal se lo denomina seccin de conmutacin y es una entidad de control, proteccin y supervisin.

En cuanto a los repetidores se los puede clasificar en activos o pasivos.

Activos: En ellos se recibe la seal 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 demodulacin y son transceptores.

Pasivos: Se comportan como espejos que reflejan la seal y se los puede dividir en pasivos convencionales, que son una pantalla reflectora y los pasivos backback, que estn constituidos por dos antenas espalda a espalda. Se los utiliza en ciertos casos para salvar obstculos aislados y de corta distancia. En la siguiente figura se ejemplifica un radio enlace con una estacin repetidora.

Los enlaces son estructuralmente sistemas en serie, de tal manera que si uno falla se corta todo el enlace. Por ello se le exige una alta disponibilidad y confiabilidad utilizndose la redundancia de equipos frente a las averas y tcnicas de diversidad frente a los desvanecimientos. Esto tambin implica que es necesario sistemas de supervisin y control que realice automticamente la aplicacin de estas tcnicas.

Como adems las estaciones funcionan en forma no atendida, para la ejecucin de la supervisin y conmutacin al equipo de reserva, junto con la informacin til se transmiten seales auxiliares de telemando y telesupervisin.

Supervisin

El conjunto de medios que se ponen a disposicin de la adecuada explotacin en las condiciones definidas como operativas, que pretende obtener la mxima informacin posible sobre el estado del radio enlace en un momento determinado y facilitar las operaciones de mantenimiento, se ha generalizado el

telecontrol y el telemando puesto que por economa las estaciones funcionan de manera no atendida.

Comprende el sistema de supervisin canales telefnicos de servicio utilizables por el personal de mantenimiento, as como cierto nmero de seales que proporcionan informacin del estado de los equipos.

Las informaciones que se transmiten debern permitir localizar con exactitud el equipo que ha sufrido averas y adems debe existir la posibilidad de telemando es decir, enviar seales desde la central al equipo en cuestin. Tambin se hace necesario transmitir las seales de control del sistema de conmutacin.

Esto implica disponer de varios circuitos equivalentes a cuatro hilos, utilizndose un radio canal bidireccional que opera en la frecuencia de los equipos de reserva y que normalmente se aprovechan parte de las instalaciones del equipo principal.

CARACTERSTICAS DE RADIO-ENLACES DE MICROONDAS

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 figura 4.1.

Configuraciones

El equipo modulador de radio microonda puede ser dividido a grandes rasgos en tres categoras: interior, la unidad divisora, y todo lo externo. El

multiplexor primario es usualmente externo a la radio.

Equipo para ubicacin en interiores (All Indoor)

Los equipos tradicionales de microondas estn albergados en un bastidor metlicos o racks de 19 pulgadas (21 en U.S.A.) en la sala de equipos de

transmisin. Conexin va cable coaxial o gua de onda transporta la seal de RF a la antena montada en una torre. El equipo es a menudo de construccin modular, para propsitos de mantenimiento. Diferentes diseos son normalmente requeridos para diferentes capacidades y bandas de frecuencia. Los equipos para ubicacin en interiores son apropiados para rutas de gran distancia que requieren una alta potencia de salida y arreglos para ramificacin de multifrecuencia. Un diseo tpico es mostrado en la figura 4.2

Figura 4.2 Tpica configuracin todo interno.

La unidad divisora (RF externos)

El equipo de microonda modulador se ha puesto fuera del acercamiento tradicional que consiste en estantes grandes de equipo montado adentro. Lo abastece para el acceso de redes donde el espacio es limitado y el equipamiento

comnmente es preferido. Basado en alta frecuencia (por ejemplo 23GHz) la arquitectura del enlace que tiene el sistema de circuitos elctricos de RF montado externamente para evitar las propias prdidas en la gua de onda, el equipo est ahora disponible en ms frecuencias y capacidades en una disposicin montada de divisin. En sta disposicin la banda base y circuitera del modem es montada en una unidad interior, la cual es normalmente independiente de la frecuencia.

Esto est conectado al exterior de la unidad que alberga a la circuitera de RF por medio de un cable coaxial de bajo costo. El cable transporta la seal de banda base o la frecuencia Intermedia adems de la energa y las seales que realizan las tareas rutinarias. Los sistemas de modulacin de fase requieren una seal de frecuencia intermedia para la conexin de subida y bajada. Mientras que los sistemas FSK pueden transportar una seal de banda base alta y baja por el cable. La unidad exterior es a veces independiente de la capacidad. La configuracin de la unidad de divisin se muestra en la figura 4.3.

Figura 4.3 Tpica configuracin de unidad dividida.

Equipo de exteriores (Outdoor) Por medio de la transmisin por radio microonda que est siendo usada en las micro-celdas backhaul (concentracin de transmisores en puntos de transmisin para ser emitida ms tarde) en redes celulares, hay un requerimiento para estar capacitado para montar un radio enlace en la trayectoria de borde del gabinete.

La antena necesita ser fsicamente pequea y el radio enlace no provocar mucha potencia. La operacin del equipo de radio es por ejemplo: el equipo estacin con tasas de lnea El o T1 que puede ser alimentado directamente dentro del radio y puede ser relocalizado en el mismo recinto. Una obvia consecuencia de una transmisin de radio externa es que, si hay un requerimiento para

extender el circuito E1 a otra localizacin, se requiere un cable multipar para transportar las seales de trfico, alarma, administracin, y energa. Un ejemplo de equipo total externo es mostrado en la figura 4.4.

Figura 4.4 Tpica radio todo externo (outdoor).

Diagrama de bloque de un sistema bsico de radio. Los diversos bloques que constituyen un sistema de radio son mostrados en figura 4.5.

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.

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.

Muestreo

El proceso de muestreo es ejecutado por multiplicacin de la seal analgica con una seal peridica de pulso de muestreo. El proceso es ilustrado por la figura 4.6, la cual muestra las seales de la voz analgica original y el pulso de muestreo adicionalmente as como tambin la seal muestreada resultante en ambos dominios del tiempo y frecuencia.

Es importante darse cuenta de que el proceso de muestreo no causa distorsin. La seal original est limitada en banda y por esto, siempre que sea muestreada lo suficientemente rpido, puede ser completamente reproducida en

los pulsos analgicos. Despus del muestreo la seal ser presentada como las bandas superior e inferior alrededor de las armnicas de la seal muestreada.

Usando un filtro pasabajo, la seal original puede ser extrada fuera. El teorema de muestreo de Nyquist dice que ningn contenido de informacin se destruye en una seal limitada en banda siempre y cuando la seal de muestreo sea por lo menos al doble del ms alto componente de frecuencia en la seal. Si la frecuencia de muestreo esta incrementado ms all de esta, las bandas laterales sencillamente se movern separadamente ms all, haciendo la seal original ms fcil para extraerla fuera pero no aumentando la calidad de la seal.

Una frecuencia de muestreo de 8 KHz ha sido escogida por la ITU-T con una tolerancia de 50 ppm, La mayor frecuencia, asumiendo un perfecto filtro pasa bajo es de esta manera 4 KHz (la mitad de 8 KHz). Los filtros no son perfectos, por lo tanto, esta frecuencia permite para una banda de seguridad de 600 Hz. El filtro que limita la seal de audio a 3400 Hz es l amado un filtro anti-aliasing.

Figura 4.6 Seales muestreadas en los dominios del tiempo y frecuencia.

Cuantizacin

La cuantizacin es el proceso de obtener un valor discreto de un valor analgico. Recordar que el proceso de muestreo convierte una seal analgica de onda continua en una serie de pulsos analgicos. Estos pulsos contienen toda la informacin presente en la seal original de banda limitada. En el proceso de cuantizacin los valores de los pulsos analgicos son acotados dentro de niveles discretos.

Este proceso es requerido en orden a tener un nmero limitado de valores muestreados para codificarlos en una palabra digital. Ocho 16 niveles son requeridos para un dilogo comprensible y 128 niveles son requeridos para una

alta calidad de dilogo. Esto es una aproximacin de direccin nica y causa distorsin, una vez que el muestreo se ha sido cuantizado, es imposible reproducir una rplica de la seal original. La distorsin causada por este proceso provoca ruido de cuantizacin.

Si fueran escogidos unos niveles de cuantizacin uniformes, una seal con un valor alto podra tener una mejor relacin S/N que una con un valor pequeo. En realidad lo opuesto es deseado. Pulsos de gran amplitud son fcilmente escuchados y, en consecuencia, pueden tolerar un alto nivel de ruido. Este problema es resuelto por compasin.

Compasin

Figura 4.7 Curva de compasin de ley A.

Compasin es un acrnimo para comprimir y descomprimir. Un algoritmo no lineal es usado por medio del cual ms valores de cuantizacin son adjudicados a los valores muestreados pequeos, de esta manera se est logrando una relativa relacin de error constante para todas las muestras. En la Regin 1 de la ITU

(Europa y frica), la curva de cuantizacin de ley A es usada para acotar las muestras. Esto es una caracterstica de 13 segmentos cuyas caractersticas son definidas por la ITU [1].

En la Regin 2 (Amrica), una ley de 15 segmentos llamada la ley es usada. La parte de valores positivos de la caracterstica de compasin de la ley A es mostrada en la figura 4.7. El algoritmo de la ley A fue implementado en los 60s cuando la circuitera no poda lograr una curva logartmica. Una aproximacin lineal de esta manera fue usada.

Esto se puede ver en la figura 4.7 donde la mitad del rango de los valores de voltaje de entrada es acotado dentro de 16 niveles de cuantificacin. Los siguientes ocho estn determinados ms all de 16 niveles, y as sucesivamente. Los valores de amplitud pequea son de este modo determinados con muchos ms valores cuantizados, resultando en una perfeccionada relacin S/N. Usando esta aproximacin, la relacin S/N de todas las muestras, grandes y pequeas, est ms uniforme. Codificacin

El Proceso de cuantificacin usando la ley A genera un total de 256 valores (1128). Esto puede ser codificado en forma binaria usando ocho bits (256 - 28) de la curva de compasin, mostrada en la figura 4.8.

Figura 4.8 Cdigo de bits de ley A de la curva de compasin.

El bit de signo especifica si la muestra tiene un valor de amplitud positiva o negativa. Los siguientes tres bits especifican en cul de los ocho intervalos se sita el valor. Los ltimos cuatro bits especifican a cul de los 16 valores est cerca al valor de la muestra actual. El proceso de codificacin resulta en un cdigo de ocho bits (byte) que es una representacin de un canal de audio.

Multiplexacin de tiempo El proceso final es cronometrar de manera mltiple las seales en una trama. El muestreo es hecho en 8 KHz, que es, 8000 muestras/seg para cada canal de audio. El intervalo de muestreo puede ser calculado de: T = 1/f = 1/8000 = 125s

La duracin de cada pulso es 3.9 s; por lo tanto, es posible transmitir muestras de otros canales de audio en el intervalo de tiempo entre varias muestras. Antes de la segunda muestra del primer canal est disponible para transmitir, 32 muestras (125s/3.9s) que pueden ser intercalados en ese

tiempo. Esto es conocido como multiplexacin por divisin de tiempo. Cada muestra consiste de ocho bits ocupados que es conocido como una porcin de tiempo dentro de la trama. Con una velocidad de muestreo de 8 KHz, una porcin de tiempo de 8 bits as tiene una transmisin de bit a razn de 64 Kbps.

Esto

es

una

razn

fundamental

dentro

de

los

sistemas

de

telecomunicaciones y es conocido como E0 (Europa) o T0 (U.S.). Una trama con 32 intervalos tiene una transmisin de bit a razn de 2048 Kbps (2Mbps).

Usualmente solo 30 intervalos son disponibles para uso de canales debido a que el intervalo 0 es usado para la sincronizacin de la trama y el intervalo 26 para sealizacin. Esta seal de 30 canales (o a veces 31 canales) es conocida como E1, En los Estados Unidos una tasa de trama se basa en el sistema Bell que usa canales de 2464 Kbps ms una trama de bit extra que conforman una seal de 1.544 Mbps. Esto es conocido como T1 o DS-1 (seal digital, nivel 1).

Equipo Multiplexor primario

Un multiplexor primario usado para los circuitos de voz es a veces llamado un banco de canal y convierte 30 (o 24) canales de voz dentro de una trama E1 (o T1). Con datos que se ponen ms predominantemente en las redes, una mezcla de voz y dato es a veces requerido para ser multiplexado dentro de la tasa de la trama. Los multiplexores flexibles con un rango de interfaces de voz y dato son disponibles de esta manera. Opciones de voz o interfaces de conmutacin. Las interfaces de datos incluyen opciones sncronas, asncronas, ISDN, X.25, o ADPCM. Los ms sofisticados multiplexores realizan la limpieza del circuito y permite la conexin cruzada y las caractersticas de gestin.

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 esrequerido. La entrada a un sistema de radio es usualmente uno o ms de las proporciones de lneas normales tales como E1, T1, E3, o STM1. 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.

Multiplexacin y Demultiplexacin

En las radios digitales muy tempranas, multiplexacin se hizo externamente a la radio. El requerimiento para transporte mltiple E1s, sin embargo, llevado a las fabricaciones de la radio incluso el multiplexacin secundaria funcione en la propia radio.

Una aplicacin tpica es una radio de 4 por 2Mbit/s (4E1) donde multiplexar 2 a 8Mbit/s es construir en la radio. Una seal de 8Mbit/s compuesta, qu no necesitan tener una interfaces de PPU normal, As reduciendo costo y complejidad, est internamente disponible a la radio a ser modulada y transmitida al otro extremo. En la direccin opuesta, la seal de 8Mbit/s es demultiplexada en los cuatro flujos de E1 con una interface normal segn PPU G.703, donde la comparacin con SDH es hecha.

Canales de Cabecera

El sistema de radio tenga otra seal que esta necesita transmitir. Esto podra ser para uso interno de la funcin de gobierno de la casa de la radio; los canales de datos extra para datos o los sistemas de supervisin, un alambre de

orden de ingeniera (EOW),aade correccin de errores en adelanto (FEC), como discutido debajo. Hace esto, un canal de cabecera de radio complementaria es usualmente agregada a la seal produce una proporcin agregada que excede la frecuencia de lnea de la ITU.

Esta seal es una seal propietaria que podra ser diferente para cada fabricante. Esto obviamente agrega ancho de banda a la seal banda base y por consiguiente se mantendr tan pequeo como sea prcticamente posible para que la seal agregada se ubique dentro del ancho de banda requerido. Un ejemplo de una cabecera complementaria de radio formando una seal agregada propietaria es mostrado en la figura 4.9

Figura 4.9

Canales de Datos y Supervisin

Ms sistema de radio puede llevar un nmero limitado de canales de datos en la capacidad de la cabecera de radio. Varios canales de datos de baja velocidad y de alta velocidad sncrono o asncronos, se crean. El dato es llevado usualmente en uno o dos canales de cabecera de 64kbits que determina que opcin puede ser usada simultneamente.

Engineering Order Wire

Un EOW es disponible en ms equipos habiliten al personal de mantenimiento s capaz de comunicarse sobre la radio sin usar equipos de mutiplexacin. Un auricular normal, usualmente de frecuencias mltiples de tono dual (DTMF), normalmente se usa con una interfaces anlogas de dos alambres El canal de cabecera normalmente se l eva sobre un canal de 64Kbit/s para una seal de audio de 300 a 3400Hz. Si calidad alta de transmisin no es requerida, ms que un canal del alambre pedido puede proporcionarse sobre un canal de 64Kbit/s de seal usando una proporcin reducida del ancho de banda del audio (usualmente 300 a 2400Hz).

Uno necesita tener el cuidado para no caerse en forma de cascada demasiados EOWs en la ruta porque el ruido de cuantizacin del proceso de conversin anlogo digital puede hacer el ruido del canal. Sealizacin puede proporcionarse usando E&M por circuitos de seis alambres y en banda DTMF para circuitos de dos alambres y seis alambres. Correccin de error en adelanto (Forward Error Correction FEC)

El FEC es normal en la mayora de los sistemas de radio de microondas moderno encuentra la alta calidad del objetivos proporcin del error de fondo. FEC es una tcnica de deteccin y correccin de error eso puede ocurrir sobre el enlace, basado en codificacin de bloques, usa bits extra lleva en cabecera de radio hace la deteccin de errorCorreccin de error que usa algunos de la

codificacin de espaldera, donde la codificacin es echa en la fase modulacin sin adicionar bit de cabecera, no es discutida aqu.

Simplemente

FEC basado en adicionar bits de cabecera se hace transmitiendo este cdigo al

realizando un algoritmo matemtico en el bit y

extremo opuesto, s un diferente cdigo es recibido, un error ha ocurrido. Solo un nmero limitado de combinacin de bit son permitidos por la tcnica de codificacin; as, no slo enlate los errores se descubra pero un nmero limitado de errores pueda ser corregidos.

Un cdigo Reed-Solomon con 20 bytes de correccin de 244, por ejemplo, corrija a 10 bytes en cada bloque. FEC no proporcione mucha mejora bajo la condicin de desvanecimiento pero tiene la actuacin excelente contra el error del goteo, como se muestra en la figura 4.10. Modernos sistemas de radio pueden lograr las proporciones de errores residuales comparable al sistema de fibra

Canales Laterales (Wayside)

En el medio a la aplicacin de capacidad alta, tal como sistemas de 34Mbit/s, uno quiere a menudo evitar tener que instalar un caro multiplexor de 2 a 34 en un sitio si acceso un solo canal E1 es requerido. Por esta razn, la fabricacin de la radio a menudo oferta que un solo use canales que llev en la cabecera de radio que puede ser transportada a un sitio de nodo y entonces incorporado en el trfico principal.

Figura 4.10 Curva tpica del FEC mostrando mejora en el sistema Filtro de banda base

Filtro de banda base se hace para limitar el ancho de banda de la seal. La formacin de la seal de banda base es muy importante. El ancho de banda infinito se exigira asegurar que los pulsos de la entrada no estaban apagados de forma alguna, cual es obviamente no posible o deseable. Un filtro prctico que resulta en puntos del cruce por cero sen la frecuencia de Nyquist es un filtro de cosenos levantado. El ancho de banda de una seal de nivel mltiple con forma de banda base puede ser calculado de BW = [baseband bit rate/log2M ] .(1 + )

(4.2)

Donde es el factor de rolloff de filtro y M es el M-ary valor de modulacin (p.e.: 16-QAM, M=16). Como implicado antes es importante que la filtracin de la seal no resulta en interferencia entre smbolos de llevando y arrastrando las colas de la seal. Un filtro de Nyquist con un factor de rolloff de 0.5 es usualmente usado eso asegura que las colas de los pulsos adyacentes son en demodulacin durante cero. Esta forma de pulsos de Nyquist con la cola cruzando por cero en el punto de muestreo (sampling) es ilustrado en la figura 4.11

Figura 4.11 Paso de banda tpico de un pulso con forma de onda tipo Nyquist

Diagrama de bloque del Muldem bsico

Los varios bloques que constituyen la seccin de la modulacin de un sistema de la radio tpica se muestran en la figura 4.12

Modem

Un 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 una IF o RF. modulacin de la seal banda base hacia portadora de

Moduladores

Tipos de modulacin Dos tipos importantes de modulacin existen para el sistema de radio digital, es decir, modulacin directa y modulacin indirecta. Modulacin directa es cuando no existe portadora de IF. La seal banda base es directamente aplicada al modulador, as reduciendo costo y complejidad. Modulacin indirecta involucra primero convirtiendo la seal banda base, a una IF y entonces convirtiendo esto entonces a una frecuencia de RF. Existen tres tipos importantes de modulacin digital: amplitud, fase, o frecuencia modulada. Desde que es una seal digital, esta modulacin cambia la seal entre dos estados. En modulacin de amplitud, codificando on-off (OOF)es

usado cuando el valor de la amplitud es cambiado entre cero y alguna amplitud predeterminada; en modulacin de fase (PSK) la fase es cambiada por 180 grados; y en modulacin de frecuencia la frecuencia son cabidas entre dos valores de frecuencias, los dos ms comnmente usa mtodos de modulacin para los equipos de radio de microondas son basado en multilevel FSK y n-QAM, cules son basadas en una combinacin de mtodos previamente discutidos. Estos esquemas usan modulacin de mutisimbolos reduce el ancho de banda los requisitos esquemas de modulacin de multisimbolos, mientras requiriendo uno ms alto.

FSK FSK es rentable y esquema de modulacin robusto. Esto no es sensible a la amplitud y variaciones de fase (ruido y fluctuacin) y de no requiere el transmisor backoff. La potencia de salida de transmisin superior es as posible. La seal puede ser directamente modulada hacia la portadora sin la necesidad para una frecuencia IF, as simplificando la circuitera y reduciendo costos. Incoherente (nonphase synchronous ) reservas pueden ser utilizadas. Detectores de frecuencia modulada tiene la circuitera ms simple porque ellos son remotamente menos afectado por la amplitud y variaciones de la fase que los esquemas coherentes. Un modem econmico puede as se proporcione con la ganancia del sistema adecuada

QAM Demoduladores coherentes proporcionan mejora los umbrales del receptor; por consiguiente, para maximizar la ganancia del sistema, la modulacin de fase es a menudo escogido a pesar del costo agregado y complejidad. Para ancho de banda medio eficiente a sistemas de alta capacidad, QAM es la modulacin

preferida. Permtanos empezar por considerando un sistema tecla mayscula de la bifase bsica (B-PSK). Una seal portadora es cambiada en fase por 180 grados representa el hilo binario de 0s y 1s. S una grfica este en un diagrama de fase esto aparecera como mostrado en la figura 4.13.

Figura 13: Modulacin PSK Para partir en dos el ancho de banda con modulacin multi-smbolo, un segundo modulador B-PSK puede ser empleado operando en el primer

cuadrante. Si el flujo binario entrante fuese dividido en dos enviando los bits alternados al par de moduladores B-PSK, cuatro fases diferentes alternativas

existen, como se muestra en la figura 4.14. Note que en QPSK la fase cada vector tiene la misma amplitud; esto es solo la fase que es diferente. En la prctica, es algunas veces llamado afinando cambios de diferentes fases (DPSK) desde este no es el valor de la fase absoluta que es usado la diferencia de fase entre dos estados de fase. Ahora considero 16QAM. En este caso el flujo entrante se divido en cuatro fases con cada modulador de fase manipulando cuatro bits incluyendo los valores de los cuatro bits es mostrado en la figura 4.15 La fase de los vectores no solo difieren en fase pero tambin en amplitud as partiendo en dos el requerimiento en ancho de banda comparado con QPSK. En otras palabras el mnimo S/N de transmisin de radio requerido en

demodulador es grande con nivel de modulacin. La decisin de la modulacin es as un dficit entre el ancho de banda estrecho y desempeo. La alta capacidad del sistema SDH usa 128 QAM cual permite un 155Mbit/s de seal ajusta un canal de ancho de banda de 28MHz.

Figura 4.14b Diagrama de constelacin de 16 QAM

Demoduladores

Tipos de Demoduladores Dos principales tipos de demoduladores son usados para detectar seales digitales: detectores de envolvente y demoduladores coherentes. Los detectores de envolvente usan un simple diodo detector para extraer la envolvente de la seal. Para sistemas basados en fase tal como PSK QAM no hay variacin de envolvente, por consiguiente, demodulacin coherente (sncrona) es requerida.

En este mtodo la seal portadora modulada entrante es mezclada con una rplica exacta (en fase y frecuencia) de la portadora de FI. Un filtro pasa-bajo es usado luego para recuperar la seal de bandabase. La rplica de la portadora requerida es generada usando un lazo Costas, el cual usa un PLL para estabilizar la frecuencia de la portadora extrada de la seal de RF entrante, convertida a FI. Adems, para esta seal de FI recuperada, una seal de reloj de banda base es recuperada para el proceso de demodulacin. Este tipo de demodulacin es ms costoso debido a la complejidad para obtener la sincronizacin de fase, pero esto da como resultado un mejor nivel de umbral para el recetor.

Ecualizacin Adaptiva

Para vencer los efectos del fading dispersivo, causado por condiciones de multi-trayectoria, radios para tiros largos frecuentemente usarn ecualizadores para reducirlos efectos del desvanecimiento. Los ecualizadores estticos basados en frecuencia pueden ser usados a frecuencias de FI para ecualizar la respuesta en frecuencia.

Esto usualmente es realizado usando circuitos simples de pendiente y choque (bump). Por ejemplo, si tres filtros notch son usados para detectar el nivel de amplitud a lo largo del ancho de banda del recetor, una pendiente o notch puede ser detectado. Para generar la pendiente opuesta o choque, la respuesta puede ser ecualizada. Una tcnica ms poderosa que puede ecualizar la respuesta en fase es hecha en el dominio del tiempo, esta es l amada ecualizacin adaptiva transversal (TAE).

El concepto bsico es usar una serie de registros de desplazamiento como una lnea de retardo. La distorsin de la seal retardada puede ser detectada, y agregando el factor de retardo correcto y colocando la seal de retorno en si misma, la distorsin puede ser ecualizada.

Esta necesita ser hecho para la condicin de fase mnima y no mnima; adems, los taps de retroalimentacin y alimentacin directa son requeridos. En el pasado, una combinacin de lneas de retrazo analgica y digital fue usada para retardos positivos y negativos respectivamente, causando una curva desigual para las dos condiciones. Desde que las lneas de retraso se usan, la curva es usualmente la misma para ambas condiciones. A mayor nmero de taps en los ecualizadores, mejor el rendimiento del mismo.

Diagrama de Bloques Bsico de un MODEM

La construccin de varios bloques que forman el modelo de un sistema de radio tpico es mostrada en la figura 4.16

Transceivers

La seccin de RF que abarca el mdulo de transmisor y receptor conocido como transceivers.

es

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.

Figura 4.16 Diagrama de Bloques de l a seccin MODEM de un sistema de radio.

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 Los bloques de construccin de la seccin del transceiver de un sistema de radio tpico son mostrados en la figura 4.17

Figura 4.17 Diagrama de Bloques de la seccin del Transceiver de un sistema de radio

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 l amado 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, como se muestra en la figura 4.18.

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

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 3db, sin embargo, en la Un diagrama de una

prctica esta prdida es tpicamente de 3.5dB a 4dB. configuracin hotstandby es mostrada en la figura 4.19

Figura 4.18 Configuracin 1+ 0 (Con duplexor en ramificacin)

Figura 4.19 Diagrama de Bloques de ramificacin HSB

Ramificacin de Diversidad de Frecuencias 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. El diagrama de

ramificacin es mostrado en la figura 4.20.

Ramificacin en Diversidad de Espacio

Figura 4.20 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. La configuracin tpica de ramificacin para una diversidad de espacio es mostrada en la figura 4.21

Figura 4.21 Diagrama de Bloques de ramificacin SD

Ramificacin de Diversidad Hbrida Para un rendimiento extra en trayectoria 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 costo 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. La distribucin es mostrada en la figura 4.22

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. Esto se muestra en la figura 4.23

Figura 4.22 Diagrama de bloques de diversidad de hbridos con tres antenas

Figura 4.23 Diagrama de bloques de diversidad de Espacio con cuatro receptores

Caractersticas del Equipo

Los

planificadores

del

enlace

necesitan

estar

enterados

de

las

caractersticas del equipo de radio para especificar el equipo correcto y usar los parmetros correctos en el diseo de radio enlace. Las caractersticas ms importantes que normalmente se incluye en una hoja de especificaciones son discutidas en la seccin siguiente.

Detalles de RF

Rango de Frecuencia

El equipo de radio est diseado para operar sobre cierto rango de frecuencia. Equipo no sintetizado ser sintonizado en el canal actual que est siendo usado antes de entregar para localizarlo. Equipo sintetizado puede ser sintonizado mediante programacin para el canal de frecuencia del lugar; sin

embargo aun cuando operar sobre un gran rango de frecuencias, no siempre cubrir la banda de frecuencia, entonces ms de un transceiver podra ser requerido. Diferentes transceivers son usualmente requeridos para las bandas altas y bajas. El rango del equipo del transceiver debera ser chuequeado contra el plan de frecuencia que est siendo usado. Uno debera determinar que se tiene que hacer para sintonizar el radio en un canal de frecuencia especfico. Este adems incluir diferentes requerimientos de ramificacin.

Separacin Tx/Rx

El mnimo espaciamiento permisible por el radio ser especificado. Esta es una funcin del filtrado de RF y el aislamiento de ramificacin. El planificador de radio necesita chequear la especificacin del equipo con el plan de frecuencias que se est usando.

Espaciamiento de Canales

Uno necesita chequear que el espaciamiento de canal requerido es soportado por el equipo. El filtrado y la tcnica de demodulacin determinarn el espaciamiento del canal. Los filtros del canal, los cuales forman parte de la ramificacin, son a menudo requeridas en las frecuencias bajas ( 7 GHz) para encontrarse en los lmites de ancho de banda fijados por la ITU.

Estabilidad de Frecuencia

La estabilidad de la portadora RF es normalmente especificada en partes por milln (ppm). Un ppm corresponde a 1Hz en 1MHz o 1KHz en un giga Hertz. Si la estabilidad de una portadora de 7 GHz es dada como 3 ppm, el desbalance permitido es 21KHz.

Caractersticas del Transmisor

Potencia de Salida del transmisor

La potencia de salida del transmisor es usualmente especificada en el mdulo de salida de transmisin o en la brida (flange) de la antena en dBm. En el ltimo caso, las prdidas de ramificacin de transmisin ya estn incluidas. Uno debera chequear si estn especificadas las figuras tpicas o garantizadas. Las figuras tpicas tienden a ser de 3dB a 4db mejores que las garantizadas.

Control de Potencia Transmitida

La potencia de salida de transmisin puede a menudo ser atenuada usando fijaciones de software en la radio. Un control adaptivo de potencia de transmisin llamado Control Automtico de Potencia de Transmisin (ATPC) es usado para disminuir la interferencia atenuando la potencia de transmisin bajo condiciones de no desvanecimiento y entonces aumentando la potencia durante el fading. Esto se hace monitoreando el nivel de recepcin y devolviendo esta informacin al transmisor. Si reduciendo el EIRP. Durante el fading, esta atenuacin es removida, de esta manera, restaurar el margen de fading en el diseo completo incluye vencer efectos del fading.

Espectro de Salida y Emisiones Espurias

Para reducir la interferencia en otros sistemas, las emisiones espreas de un transmisor necesitan ser reducidas con un adecuado filtrado. Las mscaras de salida del transmisor y la emisin esprea limitan relativamente a la frecuencia de portadora especificada en los estndares del equipo.

Caractersticas del Receptor

Del Receptor

El umbral del receptor es un parmetro crtico de obtener dado que este es uno de los principales parmetros usados para determinar el margen de fading. Estrictamente hablando, este es un valor de 10-3 que es usado para el margen de desvanecimiento (fading) dado que las interrupciones totales (outages) estn basados en SES. Los usuarios a menudo prefieren el valor de 10-6 como un nivel de calidad mnimo para datos. Uno debera usar los valores de umbral garantizado en los clculos. Uno puede estar claro si los valores son relativos a la brida de la antena o especificada a la entrada del receptor. Los valores de umbral del receptor son valuadas en dBm. Ellos siempre sern alrededor de -70dBm a 90 dBm. valores negativos, tpicamente

Nivel Mximo de Recepcin

Para saltos cortos, uno necesita estar seguro de no exceder el mximo nivel de entrada del receptor. Si el nivel de la seal es muy fuerte, pueden ocurrir errores debido a la saturacin de los circuitos del receptor. Si los niveles son extremos, daos irreversibles podran ocurrir. Los fabricantes de equipos especificarn el mximo nivel de sobrecarga del receptor. Niveles mximos son valuados es dBm, tpicamente alrededor de 15dBm.

Margen de Fading Dispersivo

El margen de fading dispersivo (DFM) son usualmente valuados por 10-6 y 10-3. Como con los valores umbral del receptor, el valor de 10-3es el correcto para

usar en el margen

de fading. Los ecualizadores adaptivos mejoran

dramticamente los valores del DFM. El valor del DFM para equipos debera tpicamente ser 10db mejor que el margen de fading plano requerido. Los valores de DFM son valuados en decibeles y varan de alrededor de 35 dB (sin ecualizadores) a algo mejor que 70dB.

Relacin C/I

El planeamiento de frecuencia requiere algunos parmetros de equipo para el clculo de la interferencia. La relacin C/I mnima que el demodulador puede tolerar es importante, como lo es la red de filtros de discriminacin (NFD). Esto es cubierto en detalle en el captulo 7. Los fabricantes normalmente proporcionarn curvas o tablas de valores para esos parmetros. En sistemas digitales, las interferencia en el umbral es mas crtico que interferencias bajo condiciones de no desvanecimiento; adems se requieren los valores de umbral a interferencia (T/I).

Interfases Digitales

Es importante especificar la interfase de bandabase que el equipo de radio requiere porque existen diferentes estndares. La interfase normal de radio cumple con la ITU-T G.703 y puede ser una conexin coaxial de 75ohm desbalanceado o una conexin de cable de par trenzado de 120 ohm balanceada. Esto frecuentemente necesita ser especificada antes de entregar el equipo; sin embargo, en algunos equipos, ambas opciones son soportadas y se puede seleccionar mediante software. Los radios de alta capacidad con STM-1 tienen

una conexin ptica para ser conectada a un ADM. Una opcin elctrica es a menudo incluida adicionalmente.

Interfase de Administracin y Alarma

Los equipos modernos son configurables mediante software usando una PC. Usualmente, un enlace puede ser fijado, configurado y monitoreado sin tener que hacer algn ajuste fsico al equipo. Otro avance reciente es el uso de un navegador Web estndar para acceder al radio enlace usando una conexin Ethernet. Proveyendo a cada radio terminal una direccin IP, los radios pueden ser accesados sobre Internet, apareciendo en formato HTML en el display.

Esto permite a uno acceder a algn elemento en la red de manera remota con una PC. Obviamente se requiere seguridad, para asegurar que slo personal autorizado tenga acceso a esta informacin. Adems se requiere una conexin a un sistema de administracin de red. Estos das esto es usualmente una conexin Ethernet.

La mayora de radios adems tienen varias entradas y salidas de alarmas. Las entradas son requeridas para llevar las alarmas de un equipo externo colocado sobre el sistema de radio. Esta puede ser adems una estacin de alarmas tal como una alarma de puerta o una luz en la torre. Algunas veces se provee salidas confiables para controles, por ejemplo, uno puede querer apagar una alarma visual o audible en una estacin. Las interfaces de alarma y

administracin son usualmente alcanzables del panel frontal del equipo en conectores tipo DB o tipo Ethernet (10 Base t).

Detalles del Sistema de Energa Elctrica

Rango de Voltaje de Entrada

La mayora de equipos de telecomunicaciones de microondas operan con 48 V DC; sin embargo muchos sitios todava tienen fuentes de poder de 24 V DC. Algunos equipos de radio tienen un amplio rango de entrada que acepta fuentes de 24 48 V en ambas polaridades. Sin embargo, un convertidor externo de energa puede ser requerido para el equipo que no cubre este rango. El equipo instalado en reas urbanas no tiene fuente DC, entonces se puede necesitar conversores para que el equipo opere con la fuente de energa principal. Una pequea batera de reserva debera ser incluida en caso ocurra un corte de energa.

Consumo de Potencia

Para concluir los requisitos para las fuentes de alimentacin de estaciones y capacidad de batera, uno necesita agregar el consumo total de todos los equipos. Los valores de consumo de potencia necesitan ser considerados. Estos valores son dados en Watts.

Compatibilidad Electromagntica

Se est volviendo ms importante el cumplir con las especificaciones del medio ambiente. En Europa, es obligatorio que el equipo cumpla estrictamente con los estndares de compatibilidad electromagntica (EMC). Adems, se han

fijado lmites en aspectos como rango operacional de temperatura, proteccin (contra agua, humedad y polvo), golpes y vibracin, transporte y almacenamiento.

Certificacin de los Equipos

En muchos pases existen entidades reguladores de telecomunicaciones (En Per el MTC requiere que el equipo est homologado) quienes frecuentemente insistirn que el equipo sea aprobado antes de ser instalado en una red, esto usualmente incluye proveer conformidad de equipos para estndares internacionales, con particular nfasis en aspectos relacionados al medio ambiente, EMC (Compatibilidad Electromagntica), y espectros de transmisin. El planificador de radio debera asegurarse que el equipo que est siendo usado est aprobado certificado para su uso en los pases que as lo demanden o soliciten.

Sistema de Tierra Se requiere una muy buena tierra del orden de 2 ohmios o menos para la adecuada operacin de los equipos.

Sistema Elctrico de emergencia Se emplea grupo electrgeno con encendido automtico ante la presencia de un fal o en el suministro elctrico principal.

Proteccin Elctrica de los equipos a) Contra Transitorios b) Contra Descargas Atmosfricas c) Contra disturbios en el voltaje de alimentacin

d) UPS

Ventajas de los radioenlaces de microondas Instalacin ms rpida y sencilla. Conservacin generalmente ms econmica y de actuacin rpida. Puede superarse las irregularidades del terreno. Puede aumentarse la separacin entre repetidores, incrementando la altura de las torres. Desventajas de los radioenlaces de microondas Restriccin a tramos con visibilidad directa para los enlaces. Necesidad de acceso adecuado a las estaciones repetidoras Las condiciones atmosfricas pueden ocasionar desvanecimientos intensos y desviaciones del haz, lo que implica utilizar sistemas de diversidad y equipo auxiliar requerida, supone un importante problema en diseo. Principales aplicaciones datos telgrafo/tlex/facsmile canales de televisin. video telefona celular

Pasos para la creacin de una red por medio de Enlaces de microondas

Los enlaces de microondas son de gran utilidad y prcticos debido a que no requieren de instalaciones fsicas entre las estaciones de Tx y Rx, como cable coaxial o fibras pticas, por lo que no requieren de

adquisiciones

de derecho de vas entre las estaciones ni de instalaciones la compra o alquiler de

subterrneas o cableado sobre postes, slo requieren

un pequeo terreno. Cuando la distancia entre Tx y Rx excede los 6 Km es necesario tomar en cuenta el radio de curvatura de la tierra por lo que se tiene que elevar las alturas de las antenas Tx y Rx.

En el anlisis y diseo de enlaces de comunicaciones por microondas es necesario hacer un estudio sobre las condiciones de la trayectoria del enlace, que involucran la distancia entre las antenas, condiciones

climatolgicas [Frey, 1987], rugosidad de la superficie, perfil topogrfico, vegetacin [Seville, 1995]. Con base un margen de desvanecimiento a estas variables se debe considerar 1969] o factor de

[Barnett-Vignant,

acolchonamiento para garantizar la disponibilidad del enlace.

Tambin es necesario considerar la atenuacin que presenta la seal al propagarse por la lnea de transmisin del equipo Tx y Rx hacia las antenas, as como las prdidas por propagacin en el espacio libre y por diversidad, entre otras. Tambin se tiene que definir el tipo de antena, as como su eficiencia y ganancia. Una vez calculadas todas las atenuaciones y ganancias involucradas en el enlace se puede calcular la ganancia mnima que deber tener el sistema.

Planeamiento de un enlace de microondas para transmitir datos

sta seccin provee una serie de pasos a seguir con el fin de determinar la confiabilidad del tramo lnea vista de un enlace. Lo primero que se debe realizar es planificar lo que se quiere hacer, es decir de la topologa, esto, para identificar el enlace as como los puntos terminales del mismo. En caso de que no exista obstruccin alguna entre los puntos terminales del enlace, se pueden obviar los pasos que involucran clculos de prdidas por stos. A continuacin, se tiene una lista de pasos a seguir a la hora de iniciar el diseo de un enlace de microondas para transportar datos: 1. Seleccionar la ubicacin geogrfica de los dos puntos terminales del enlace (azoteas, antenas, etc.). 2. 3. Determinar la azimut y distancia entre los puntos. Realizar un grfico del relieve del terreno entre los puntos

seleccionados. 4. Obtener el offset (compensacin) de elevacin debido a la curvatura de la Tierra y la zona de Fresnel. 5. Aadir la compensacin de elevacin al grfico en los relieves obtenidos. 6. Determinar la viabilidad del enlace, mediante los clculos de prdidas y ganancias.

Diagrama de la topologa:

El diagrama de la topologa es un simple esbozo de lo que se quiere implementar, se debe realizar de manera simple, con el fin de que cualquier persona involucrada, ya sea con el diseo, instalacin o mantenimiento del enlace sea capaz de comprenderlo y de referirse bajo los mismo trminos. ste esbozo debe incluir el nombre de los puntos del enlace, as como cualquier otra informacin que se crea necesaria para una correcta descripcin.

Figura # 4.1: Ejemplo de diagrama de una topologa.

Ubicacin geogrfica de los puntos terminales del enlace

Una vez realizado el esquema de la topologa a implementar es necesario escoger los lugares para disponer las antenas de los enlaces. Para ello es necesario primero que todo tener en cuenta que las obstrucciones en la lnea vista no deben existir, o deben mnimas, esto con el fin de minimizar las prdidas.

Aparte de buscarse que no existan obstrucciones, es conveniente tener un mapa de la zona en la que se extender el enlace, esto para encontrar una ruta por la cual la seal sea capaz de viajar sin ser obstaculizada. Dicho mapa debe de contar con lneas de contorno de elevacin, con el fin de poder utilizarlo para determinar la altura de los puntos, as como para verificar que se existe lnea vista entre ambos extremos.

Latitud, longitud y elevacin de los sitios seleccionados

Para determinar la longitud, latitud y altura de los sitios donde se colocarn las antenas, es necesario el empleo de mapas topogrficos de dichas regiones, as como del trayecto por el cual se establecer el enlace. Dichos datos son de mucha importancia, debido a que a partir de ellos se determina la distancia entre ambas antenas, as como el ngulo con el que stas estarn dispuestas.

Azimut y distancia entre los puntos

Existen distintas formas de medir la distancia entre dos puntos. En caso de que los dos puntos del enlace puedan ser vistos en un mismo mapa, es posible determinar la distancia entre los puntos mediante el simple uso de una regla y aplicando la escala del mapa, en caso contrario se realizan los clculos a partir de las coordenadas geogrficas. Las ecuaciones para calcular la distancia y la azimut se dan a continuacin:

Si se tienen los valores de latitud y longitud en grados minutos y segundos, la ecuacin para convertirlos a grados decimales es la siguiente:

Dnde: D son los grados decimales. D es la porcin en grados de la coordenada. M es la porcin en minutos de la coordenada. S es la porcin en segundos de la coordenada.

Para calcular la distancia se tiene: [ ( ) ( ) ( ) ( ) ( )]

Dnde:

Es la distancia en grados del arco (modelo esfrico de la Tierra). Lat1 es la latitud del sitio 1 en grados decimales. Lat2 es la latitud del sitio 2 en grados decimales. Lon1 es la longitud del sitio 1 en grados decimales. Lat2 es la longitud del sitio 2 en grados decimales.

Ahora, la distancia en kilmetros es:

Por ltimo, se tiene que la azimut se obtiene a partir de:

*

(

) (

( )

) ( )

(

)

+;

Grfico de relieve

El procedimiento para levantar un grfico de relieve es bastante sencillo. Se debe extender una lnea sobre un mapa que tenga lneas de

contorno de altura (si se ocupan dos o ms mapas, la lnea debe ir siempre en direccin al extremo del enlace) y aparte se lleva un registro de la elevacin en funcin de la distancia a lo largo de sta lnea, a partir del primer punto del enlace.

Tabla # 4.1 DistanciaCentmetros del mapa

Altitud kilmetros Metros

Metros

A partir de los datos recopilados en la tabla anterior, se realiza un grfico de la elevacin del terreno, se debe seleccionar una escala conveniente, con el fin de representar adecuadamente las posibles obstrucciones en el camino. Es importante prestar atencin a aquellas potenciales elevaciones encontradas entre los puntos de radio, debido a que hay que tomar en cuenta que rboles as como posibles edificaciones deben ser aadidas a la altura del terreno.

Distancia efectiva por curvatura de la Tierra y Zona de Fresnel

Debido a la curvatura de la Tierra, y a la refraccin de las ondas de radio por los objetos, la elevacin de potenciales obstrucciones ploteadas en el grfico anterior, no necesariamente representan la elevacin efectiva con respecto al camino que sigue la seal de microondas, es decir la distancia entre una eventual obstruccin y el trayecto de la seal puede ser menor. Los efectos de refraccin son significativos en un rea alrededor del trayecto de la seal, la cual es conocida como Zona de Fresnel.

ZONA DE FRESNEL

X

Figura # 4.2: Curvatura de la Tierra y Zona de Fresnel. [20]

Los mximos efectos ocasionados por la curvatura de la Tierra, as como de la Zona de Fresnel ocurren en el punto intermedio del enlace y el radio de la zona de Fresnel en dicho punto se puede calcular a partir de la siguiente ecuacin:

Dnde: r es el radio en metros de la Zona de Fresnel. D es la distancia total del enlace.

f es la frecuencia de la seal en gigahertz.

Dicho radio para el peor de los casos puede ser sumado a todos los valores encontrados de altitud. Si despus de aadir dicha elevacin no se obstruye la lnea vista del enlace, no se requiere de mayores clculos, pero si por el contrario, s se encuentra una obstruccin, es necesario realizar un anlisis ms profundo de la zona donde se encuentra el problema. Para encontrar el radio de la Zona de Fresnel en un punto en particular de la distancia del enlace se aplica la siguiente ecuacin:

Dnde: Fn es la ensima Zona de Fresnel en metros. d1 es la distancia del punto a un extremo en metros. d2 es la distancia del punto al otro extremo en metros. es la longitud de onda en metros de la seal transmitida.

A continuacin, se muestra una tabla, con las correcciones aproximadas a la hora de tomar en cuenta la Zona de Fresnel. Es importante recordar que la Zona de Fresnel est en funcin de la frecuencia utilizada y de la distancia entre las antenas.

Tabla # 4.2: Correcciones por efecto de la Zona de Fresnel. [20]

Incrementar la altura a la cual una o las dos antenas van a ser colocadas. Incrementar la potencia de transmisin al utilizar antenas ms grandes ya sea en uno en ambos extremos del enlace con el fin de equiparar las prdidas por obstruccin con ganancia de la antena.

Encontrar un sitio alternativo que ofrezca un enlace viable.

Opciones de antenas El siguiente paso es determinar qu tipo de antena se va a utilizar en la instalacin. Las ganancias por tipo de antena se pueden observar en la siguiente tabla:

Cabe destacar que la antena a utilizar se debe escoger dependiendo de la distancia a abarcar por el enlace y por la frecuencia a utilizar. En ste trabaj se ahondar en el uso de antenas parablicas debido a su versatilidad y desempeo. En todas las antenas de ste tipo, el terminal alimentador se coloca en el punto focal, de tal forma que tanto la seal reflejada como el elemento reflector estn en fase.

Antena de grilla: Son utilizadas en frecuencias relativamente bajas (menores a los 2.4 GHz) su principal ventaja es que ofrecen una carga de viento mucho menor sobre la torre, por lo que su construccin puede ser menos rigurosa. En el aspecto elctrico, funcionan igual a las antenas de plato slido. La longitud de

onda se escoge de tal forma que las rejillas no afecten su comportamiento elctrico. Su limitacin es que slo soportan una polarizacin.

Figura n Antena de grillahttp://www.netkrom.com/es/prod_ant_NLOS_900Mhz_ParabolicGrid.html

Antenas de plato slido: Normalmente son construidas a partir de placas de aluminio. Los reflectores no son propiamente dependientes de la frecuencia, pero a mayor frecuencia, se requiere de una mayor perfeccin en el acabado de la superficie del plato, por lo que en la prctica, stos son especificados por la banda de frecuencia del enlace.

Figura n Antenas de plato slidohttp://spanish.alibaba.com/product-gs/ku-45cm-satellite-dish-332747292.html

Antena de plano focal: Con el fin de mejorar la eficiencia de la antena, se extiende el reflector parablico hacia el plano del foco, lo que implica que el rea de apertura es incrementada, es decir, se aumenta el rea iluminada, lo que a su vez representa un aumento en la ganancia. En la prctica, la eficiencia de la antena cae conforme se disminuye el rea iluminada por la misma, la antena de plano focal trabaja ste problema. Su principio de funcionamiento se observa a continuacin:

Figura # 4.5: Antena de plano focal. [17]

Tipo de antenas dependiendo de la distancia: Helicoidal 0 a 8 Km

Plato de 0.6 m 8 a 32 Km (sin obstrucciones) Plato de 1 m 16 a 80 Km (con obstrucciones parciales)

Viabilidad del enlace Una vez que se definieron los parmetros del enlace con los cuales se va a trabajar, es necesario determinar tanto las prdidas como las ganancias comprendidas a lo largo del trayecto, esto con el fin de encontrar si el enlace ser capaz de transmitir los datos eficientemente, es decir, que el mismo sea viable. Una vez calculadas todas las atenuaciones y ganancias involucradas en el enlace se puede calcular la ganancia mnima que deber tener el sistema.

Dnde: Gs es la ganancia del sistema [dB]. Pt es la potencia de transmisin [dBm]. Cmin es el umbral del receptor [dBm]

Se puede determinar que la ganancia del sistema deber ser mayor o igual que todas las prdidas involucradas en el enlace menos las ganancias de las antenas, es decir:

Figura # 4.6: Diagrama de bloques del enlace de microondas. [16]

En la figura 4.6 muestra el diagrama a bloques del enlace de microondas indicando las principales variables que se involucran en el sistema de comunicacin. Ganancias Prdidas Lp son las prdidas en la trayectoria de espacio libre [dB]. Lf son las prdidas en la lnea de transmisin (Tx y Rx) [dB]. Lb son las prdidas por diversidad [dB]. Fm es el margen de desvanecimiento [dB]. Alluvia es la atenuacin por lluvia [dB]. AVeg es la atenuacin por vegetacin [dB]. Gt es la ganancia de la antena Tx [dB]. Gr es la ganancia de la antena Rx [dB.

4.3 parmetros a calcular al hacer un estudio de factibilidad de un enlace 4.3.1 Prdida en la trayectoria de espacio libre (Lp) Las prdidas por trayectoria en el espacio libre Lp, se definen como las prdidas que ocurren cuando una onda electromagntica es transmitida en el vaco. Pero en realidad no existe prdida de energa al transmitir las ondas

electromagnticas, el efecto que ocurre realmente es una dispersin de la seal segn se aleja del transmisor. Por eso es mejor llamar a este fenmeno prdidas por dispersin. La ecuacin 1.2 muestra las prdidas por dispersin. [1] ( ) ( ) (1)

Expresando la ecuacin en decibeles se deduce lo siguiente: ( ) ( ) (2)

Si la frecuencia se expresa en Mhz, la ecuacin queda de la siguiente forma: ( )( ) ( ( ) )

( ( )

) ( ) (4)

(

) (3)

Dnde: Lp = Prdidas por trayectoria en el espacio libre D = Distancia a la que viaja la seal f = Frecuencia de transmisin c = Velocidad de la luz.

Ruido de precipitacin atmosfrica, producido por la lluvia intensa.

La lluvia es un fenmeno capaz de afectar a las comunicaciones por satlite debido a que sta acta como una cortina entre el transmisor y el receptor. Esto sucede tanto en el enlace de subida, como en el enlace de bajada. Siempre que una seal atraviese una zona de lluvia, se generar un problema de atenuacin, esto es debido a la absorcin de energa de las ondas electromagnticas por parte de las gotas de agua, la cual puede reducir considerablemente la potencia de la seal.

Las gotas de agua puede llegar a convertirse en hielo o nieve, la atenuacin debida a este fenmeno se llama atenuacin por hidrometeoros y aumenta con la frecuencia. El hielo ubicado en las antenas terrenas tambin puede afectar la comunicacin de las ondas de radio de los satlites, esto ocurre por el efecto de

reflexin, ya que el hielo puede ser capaz de reflejar la seal en otra direccin que no sea el foco de la antena.

Prdidas por lluvia

Para frecuencias mayores a 10 GHz, existen otros factores que afectan la propagacin de las seales de microondas, como la absorcin por gases y vapor de agua [Freeman, 1987], la atenuacin por lluvia [Pratt, 1986] y la atenuacin por vegetacin [Seville, 1995] y [Al-Nuaimi, 1998], entre otras. lluvia R, se puede calcular la

Considerando una tasa de distribucin de atenuacin especfica como [Pratt, 1986]:

[Dnde: Es la Atenuacin por lluvias [dB/Km] R es la tasa de lluvia de la regin [mm/h].

]