ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL ESCUELA DE INGENIERÍA ESTUDIO E IMPLEMENTACIÓN DE UN ENLACE INALÁMBRICO ENTRE UN PC Y UN CpNTROLADOR DE POSICIÓN DE UNA CÁMARA DE VÍDEO PROYECTO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE INGENIERO EN ELECTRÓNICA Y TELECOMUNICACIONES WASHINGTON DENIS RODRÍGUEZ FLORES DIRECTOR: DR. LUIS CORRALES QUITO, febrero de 2002 DECLARACIÓN Yo, Washington Denis Flodríguez Flores, declaro, bajo juramento que el trabajo aquí descrito es de mi autoría; que no ha sido previamente presentada para ningún grado o calificación profesional: y, que he consultado las referencias bibliográficas que se incluyen en este documento. A través de la presente declaración cedo mis derechos de propiedad intelectual correspondientes a este trabajo, a la Escuela Politécnica Nacional, según lo establecido por la Ley de Propiedad Intelectual, por su Reglamento y por la normatividad institucional vigente. Washington Denis Rodríguez Flores CERTIFICACIÓN Certifico que el presente trabajo fue desarrollado por Washington Denis Rodríguez Flores, Bajo mi supervisión. 7 Dr. Luis Corrales DIRECTOR DEL PROYECTO CONTENIDO RESUMEN PRESENTACIÓN 1. GENERALIDADES 1.1 ANTECEDENTES.... 1 1.2 LA TRANSMISIÓN DIGITAL 2 1.3 EL ESTÁNDAR RS232-C 7 1.4 ORGANISMOS REGULADORES DE LAS RADIO FRECUENCIAS 10 1.4.1 Consejo nacional de telecomunicaciones 12 1.4.2 Secretaría Nacional de Telecomunicaciones ....12 1.4.3 Superintendencia de Telecomunicaciones ....13 1.5 CONCEPTOS Y APLICACIONES DE RADIOCOMUNICACIONES 1.5.1 Telemando.... 1.5.2 Aplicaciones ICMI 14 , 16 1.5.3 Modulación Spread-Spectrum ..18 1.5.4 Radiocomunicaciones de corto alcance ..........19 1.5.5 Bluethoot 1.6 14 22 NORMAS DICTAMINADAS POR EL CONATEL PARA EL USO DE RADIOFRECUENCIAS EN APLICACIONES ICM, CORTO ALCANCE Y ESPECTRO NSANCHADO , 25 1.6.1 Anchos de banda de emisión y condiciones de uso de los canales 27 1.6.2 Ganancia de procesamiento 1.7 CARACTERÍSTICAS APLICACIONES DE DE ENSANCHADO 28 LOS CORTO RADIOTRANSMISORES ALCANCE Y PARA ESPECTRO 28 1.7.1 Pottencia radiada 29 1.7.2 Requisitos de las antenas 31 1.7.3 Certificación y Verificación ........32 1.8 REGULACIONES EMETIDAS POR EL CONATEL PARA EL USO DE RADIOTRANSMISORES ...33 1.8.1 Potencia máxima de salida 33 1.8.2 Intensidad de campo eléctrico 34 1.8.3 Homologación , 35 1.8.3.1 Equipos de; reducido alcance 35 1.8.3.2 Equipos de gran alcance 36 1.9 PRODUCCIÓN DE VIDEO EN LOS PCs , 36 1.10 PROPUESTA DEL ENLACE 40 2. IMPLEMENTAC1ÓN DEL ENLACE INALÁMBRICO 49 2.1 ímplementación del enlace para la transmisión de video 49 2.2 Implemeníación del enlace para la transmisión de las señales de control 56 3.2 PRUEBAS Y RESULTADOS 64 3.1 Pruebas para la transmisión de video 64 3.2 Pruebas para la transmisión de las señales de control 66 3.3 Pruebas del alcance del enlace 71 4. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 73 4.1 4.2 Conclusiones Recomendaciones ., 73 ..75 BIBLIOGRAFÍA 77 ANEXOS A Distribución de pines DB25 B Bandas de frecuencias y límites de potencia radiada C Descripción del TR300 D Dispositivos utilizados 78 RESUMEN El presente trabajo tiene como objetivo el ¡mplementar un enlace inalámbrico entre un PC y un controlador de posición de una cámara de video, en donde las señales de control son enviadas a través del puerto serial de comunicaciones, y la señal de video ingresa por un puerto o tarjeta digitalizadora. Para determinar los dispositivos que se necesitan en las etapas de transmisión y recepción de las señales de control y de video, se analizan las disposiciones emitidas por los entes reguladores tanto Nacionales como Internacionales, tal es eí caso del CONATEL, Secretaría Nacional de Telecomunicaciones, Superintendencia de Telecomunicaciones, U1T, FCC/etc. Con el margen de operación establecido por estas regulaciones se determina el tipo de aplicación y los dispositivos que pueden ser utilizados. Finalmente considerando la factibilidad de implementar el enlace dispositivos. en forma relativamente económica, se escogen los Estos equipos cumplen con todas las normas y regulaciones, y su operación se basa en el manejo de información que cumpla con los estándares aplicables en su categoría, como son, velocidades de transmisión, configuraciones del puerto serial de comunicaciones, bits de datos, bits de parada, bits de paridad, los tipos de datos que se pueden manejar deben ser estandarizados (ASCII), protocolos de comunicación etc. Para demostrar la factibilidad del enlace implementado, se hace uso de! sistema CVAR, que consiste en un software creado en Visual Basic 4.0 y un hardware basado en un microcontrolador 8751. Este sistema fue diseñado para controlar la posición de una cámara de video desde un PC. A través de un puerto de comunicacionesj la PC se conecta con el sistema de control por medio de un cable serial, en donde la información recibida se traduce en e! estado de activación de los motores de paso que orientan a la cámara de video. En definitiva con el presente trabajo, se está eliminando la necesidad de utilizar el cable serial y se reemplaza por el enlace inalámbrico. Para utilizar e! sistema CVAR, antes descrito, se parte de su fundamento teórico, en el que se plantea la posibilidad de ser utilizado con dispositivos inalámbricos. Pero llegado al caso, el momento de implementar el enlace, se encuentra que en su estructura, tanto del software como del hardware, no se consideró que los dispositivos a ser utilizados están diseñados para trabajar bajo los estándares de comunicaciones. Si bien en el sistema CVAR se utiliza una configuración de! puerto BBBB,8,N,1, en donde BBBB es la velocidad de transmisión, 8 el número de bits de datos, N es la paridad y 1 los bits de parada. Los bits de datos deben pertenecer a un estándar corno es ei ASCII, lo que no se hace en este sistema, pues se envía directamente los códigos de control que activan el estado de movimiento de los motores de paso. Estos códigos, al no ser ASCII definidos, pueden afectar al funcionamiento e incluso a la integridad de cualquier equipo utilizado con esta aplicación. Como e! objetivo del presente proyecto, es implementar un enlace inalámbrico que permita la transmisión y recepción de las señales de video y control desde la PC, se pudo comprobar que el enlace presentado cumple con éste objetivo, ya que con la señal de video no existió problema alguno, mientras que con las señales de control, a pesar de los problemas que presenta el sistema de pruebas antes mencionadas, se encontró dos códigos que permiten generar el movimiento de! motor que describe un barrido vertical, comprobando de esta manera la veracidad del enlace. CAPÍTULO 1. En este capítulo se inicia con una introducción de los sistemas de comunicación digital, emitiendo conceptos básicos sobre los tipos de transmisión digital y sus características, para terminar con una breve descripción de la interfaz RS232. Se ingresa al campo de las radio comunicaciones mencionando los organismos a nivel Nacional, que se encuentran encargados de regular el uso de las radiofrecuencias en el País, como son: El CONATEL, La Secretaría Nacional de Telecomunicaciones y La Superintendencia de Telecomunicaciones. Se realiza a continuación una breve descripción de aplicaciones y conceptos de radio comunicación, que ayudan a entender la aplicación objeto de! presente estudio. Se finaliza el terna de radío comunicaciones indicando las regulaciones sobre el uso de radiofrecuencias y los radiotransmisores, que han sido emitidas por los organismos encargados. El capítulo termina realizando un análisis, en base a lo que hasta e! momento se ha expuesto, del tipo de aplicación, el rango de frecuencias que se puede utilizar y las normas sobre los dispositivos factibles de utilizar en este estudio. CAPÍTULO 2. En este capítulo, se realiza un estudio sobre los dispositivos a utilizar en la etapa de video y en la etapa de transmisión de las señales de control. Se muestran algunas alternativas de dispositivos que podrían servir para el presente estudio, tabulando las ventajas técnicas y económicas de los mismos. Se finaliza el capítulo escogiendo los dispositivos a utilizar en el presente trabajo y detallando el costo total de la implementación del enlace. CAPÍTULO 3. En el presente capítulo, se describen las pruebas y resultados obtenidos en la implementación del enlace inalámbrico, tanto en la etapa de vídeo como en la etapa de transmisión de las señales de control. CAPÍTULO 4. Se resaltan las conclusiones y recomendaciones, obtenidas durante el proceso de investigación y pruebas del presente estudio. PRESENTACIÓN El permanente desarrollo y el alto grado tecnológico alcanzado hasta estos tiempos, ha permitido que las necesidades dianas de las personas y organizaciones, tales como, la pequeña, mediana y gran industria, encuentren más de una solución viable a sus limitaciones en la forma de realizar sus procesos, consiguiendo de esta manera que la organización sea más competitiva en el mercado. Una vez que se ha identificado la verdadera necesidad y el alcance que se pretende obtener con el cambio planteado, el siguiente paso es determinar las diferentes alternativas tecnológicas que cumplan con los requerimientos mínimos establecidos, de tal forma que las soluciones presentadas sean altamente satisfactorias. De la infinidad de necesidades que se pueden identificar en e! día a día de las organizaciones, una de ellas es optimizar el medio de transmisión por el cuál se envía y recibe las señales cíe datos y control en aplicaciones de TELEMANDO, que se lo define como; "La utilización de las telecomunicaciones para la transmisión de señales destinadas a iniciar, modificar o detener a distancia el funcionamiento de los dispositivos de un equipo1". El optimizar el medio de transmisión involucra una serie de factores, inmersos en la estructura global del sistema, y que pueden ser de tipo tecnológico y de tipo legal. Entre los factores de tipo tecnológico, se debe tener en cuenta criterios como: Bandas de frecuencias permitidas para cada tipo de aplicación, niveles máximos de radiación cíe potencia, niveles de interferencia que pueden producir dentro de http:/Avww.conatel.gov.ec/ cada banda de frecuencias, características físicas de los equipos utilizados para la transmisión y recepción, ubicación de los dispositivos, etc. Entre los factores de tipo lega! más importantes se puede anotar los siguientes: Uso de licencias para el funcionamiento de los equipos, homologación y estandarización de los equipos, pago de impuestos por el uso de la banda de frecuencias, permisos de operación, etc. Todos estos factores anotados anteriormente, son dictaminados por entes reguladores a nivel Nacional, como el Conatel, Secretaría Nacional de Telecomunicaciones, Superintendencia de Telecomunicaciones, o por organismos Internacionales, tales como FCC, UIT, etc. Dentro de este ámbito de acción, el cumplimiento de estas regulaciones hace que la propuesta de una solución tecnológica sea altamente viable en su ¡mplementación. CAPITULO 1. GENERALIDADES Las necesidades dianas creadas o determinadas por los seres humanos de este siglo, resultan hoy en día relativamente de fácil solución con la ayuda de los avances tecnológicos y la gran variedad de dispositivos electrónicos existentes en e¡ mercado. El presente proyecto se ha enfocado en dar solución a un tipo de sistema de comunicación en particular; esto es, un sistema de telemando general, en el cual el medio de transmisión de los mensajes de datos y control son adaptados a un medio de transmisión inalámbrico. Además los dispositivos a utilizarse para crear el enlace deben cumplir con las normas y estándares emitidos por los organismos reguladores nacionales e internacionales. La aplicación específica mediante la cual se realizará la demostración de factibilidad de generar un enlace inalámbrico es a partir de la existencia de un sistema de control de posición de una cámara de video controlado desde una PC. De este sistema se tomará el software y el hardware diseñado, y se propondrán dispositivos para la transmisión de las señales de control y la captura de video en forma inalámbrica que cumplan con las regulaciones especificadas en su categoría. 1.1 ANTECEDENTES Desde el inicio de los tiempos los seres humanos han tenido la necesidad de comunicarse e intercambiar información. De acuerdo a la época, ha existido una forma distinta y eficiente de realizar este proceso. En la actualidad los sistemas de transmisión digital han revolucionado el proceso de transmisión y recepción de información, debido a la facilidad, velocidad y seguridad con !a que se puede producir y procesar dicha información. Para facilitar el entendimiento del presente estudio, resulta necesario describir rápidamente algunos conceptos involucrados en un sistema de transmisión digital. 1.2 LA TRANSMISIÓN DIGITAL La transmisión digital es el proceso de intercambiar información en forma binaria entre dos o más puntos a través de un medio de transmisión. Las partes componentes de un sistema de transmisión digital son: Transmisor: Dispositivo que transmite los datos Mensaje: lo conforman los datos a ser transmitidos Medio : es el medio físico por el cual se envían los datos desde el origen hasta su destino Receptor: dispositivo de destino de los datos Ruido Interferencia Distorsión Medio r^^, [rpT&crtfj] Transmisor Figura 1.1 DCE iji^u^ u,] 001110....10111 Mensaje DCE —• Receptor Elementos generales de un sistema de transmisión. Un sistema de transmisión tiene tres aspectos importantes a cumplir: 1. Tomar la información y adaptarla al canal (medio) de transmisión 2. Transmitir la información corrigiendo errores o alteraciones producidas por el medio de transmisión. 3. Restituir la información para que pueda ser interpretada por el destinatario. Con el auge electrónico actual, se puede tener sistemas con mejoras sustanciales, en lo que tiene que ver con el costo, tamaño y contabilidad. Un sistema de transmisión digital queda definido por la intervención de los componentes mostrados en la Figura 1.2 -Interfi Figura 1.2 Partes componentes en un sistema de transmisión Data Communications Equípment. Conocido como DCE. Es el encargado de adaptar la información de acuerdo a las características del medio de transmisión. Data Terminal Equipment. Conocido como DTE, y son dispositivos como la PC o un Terminal. Es el encargado de controlar las comunicaciones, estableciendo formatos, protocolos y'demás parámetros en la comunicación. Interíaz. Es el medio por el cual se ¡nterconecta al DTE con el DCE. Para la transmisión de la información entre distintos puntos a largas o cortas distancias, es necesario seleccionar un medio físico adecuado que garantice la correcta recepción en el destino. El medio a través del cual se realiza la transmisión de la información puede ser: Radio Enlace (RF, Microonda, Infrarrojo, Satelital), Medio sólido (par trenzado, Cable Coaxial, Fibra óptica). Se puede clasificar a los sistemas de transmisión de acuerdo a las características propias de cada sistema, como se lo muestra en la Tabla 1.1 Tabla 1.1 'Clasificación de los sistemas de transmisión Categoría Aplicación Por la explotación del canal , .,, , . „, ,_„...„„.., „,„». „ Half Dúplex Full Dúplex Sincrónico i j \o Serie Paralelo j I „; Transmisión Simplex: La información fluye en un solo sentido. DCE1 Figura 1.3 \x DCE2 Modelo de un sistema de transmisión Simplex. Transmisión Half Dúplex: La transmisión de los datos se produce en ambos sentidos pero alternativamente, es decir en un solo sentido a la vez. Si se está recibiendo datos no se puede transmitir. ^H_ " DCE1 DTE1 TX Figura 1.4 ' •^^-nr ^ DCE2 DTE2 RX Modelo de un sistema de transmisión Half-Duplex. Transmisión Fui! Dúplex: La transmisión y recepción de los datos es en ambos sentidos y al mismo tiempo. • — — ] DT E1 TX FSgura 1.5 - Lli iü&Ej ^ ^—^ DCE1 -4—J * p.gfrggj ^ ^ | LE - DCE2 DT E2 RX Modelo de un sistema de transmisión FuII-Duplex. Sincronismo: La sincronización es el proceso mediante el cual el transmisor informa a! receptor el momento en el cual se están enviando los datos. Transmisión Asincrona: Cada carácter asincrónico de datos incluye señales de arranque y parada al principio y al final. La misión de estas señales consiste en: « Avisar al receptor que está llegando un dato. Darle suficiente tiempo al receptor de realizar funciones de sincronismo antes de que llegue el siguiente carácter asincrónico. Estado de reposo Bits de información tí 11 Start Bit de Parada fe» T Figura 1.6 Secuencia de bits en una transmisión Asincrónica Transmisión Sincrónica: Es mucho más eficiente que la transmisión asincrona. Se inicia enviando un conjunto de bits de sincronismo (SYN), a continuación se envía la información y finaliza con el envío de otro conjunto de bits de fin del bloque (ETB). Los bits de sincronismo, sincronizan los relojes en el transmisor y el receptor, definiendo de esta manera el tiempo de duración de cada bit de información. Las señales de reloj determinan la velocidad a la cual se transmite o recibe los datos. I Bit de Sincronismo Figura 1.7 Carácter Carácter Carácter Carácter Bits de parada Secuencia de bits en una Transmisión. Sincrónica Transmisión Serial y Paralela: En la transmisión serial, los bits de datos son enviados uno a continuación de otro por un solo medio de transmisión. En la transmisión paralela, los datos son enviados simultáneamente a través de cada canal. Requiere de tantos medios de transmisión como bits tenga el carácter de información. TRANSMISOR TRANSMISIÓN SERIAL TRANSMISOR RECEPTOR 1 TRANSMISIÓN PARALELO Figura 1.8 1.3 Modelo de una Transmisión Serial y Paralela EL ESTÁNDAR RS-232-C Adoptado por la Asociación de Industrias Eléctricas (EIA), el estándar RS-232-C recomendado (RS: Recommended Standard) define las líneas específicas y las características de las señales para una transmisión serial. La letra C indica que la versión de esta norma es la tercera de una serie. El estándar para el ¡nterfaz define tres niveles que son: Nivel Mecánico. Especifica las características del tipo de conector (DB macho en el DTE y DB hembra en el DCE). La distancia máxima recomendada es de 15 metros. Puede funcionar bien en recorridos de cable mucho más largos con velocidades menores a 20Kbps, pero siempre habrá riesgo de perdida de datos. Nivel Eléctrico. Determina los niveles de voltaje utilizados en la comunicación. « Un Espacio o O lógico se encuentra entre +3 a +25 V * Una Marca o 1 lógico se encuentra entre -3 a -25 V « La región entre -3 y +3 es una zona indeterminada. « A circuito abierto, no se puede exceder una diferencia de 25 voltios entre una señal y tierra * En condición de corto circuito, la corriente no puede exceder a 500 mA ( Para manejo de corriente mayores a lo establecido es necesario el uso de drívers externos) Nivel funcional. Relacionado con la función de cada señal, señales de control y temporización entre el DTE y el DCE Configuración Nuil modera. Esta configuración es utilizada para conectar directamente dos DTE's. Es comúnmeníe utilizada como la forma más barata o básica de un arreglo de red, o para transferir información entre PC's utilizando protocolos como Zmódem o Xmodem. Para su operación (en su forma asincrónica más básica) se requiere únicamente tres cables (TD, RD y SG), y su teoría de operación es muy fácil de entender. El objetivo es hacer creer que el PC está hablando con un módem en lugar de con otro PC. Todo lo transmitido por el primer PC, debe ser recibido por el segundo a través de TD (linea de transmisión de datos) conectado con RD (recepción de datos). La segunda computadora debe tener la misma configuración; esto es, RD conectado con TD. La seña! de tierra (SG) debe estar conectada por un mismo cable en cada computadora. El DTR (Dafa Terminal Ready) tiene un lazo cerrado con el DSR (Dafa Set Reacfy) y con CD (Carrier Detecf) en cada equipo. Cuando el DTR es puesto en activo, entonces el DSR y el CD inmediatamente se activan. En este punto la computadora piensa que el módem virtual al cual está conectado se encuentra listo y ha detectado la portadora del otro módem. Cuando la computadora desea enviar datos, activa RTS (Request To Sencf) y como se encuentra conectado directamente con CTS (Olear To Send), inmediatamente obtiene una réplica de encontrarse listo para enviar, y así lo hace. D9 D25 j. .u ~* J? 4 6 1 7 8 3 7 > 20 6 8 4 5 pn -^ i'_L_J ""^ DTR — DSR t-\D í-l RTS —CTS 4-1 D25 D9 j --i _¿ 7 / < _," 1— DTR U DSR U CD 20 4 6 8 6 1 r— RTS 4 7 U CTS 5 8 Figura 1.9 Configuración Nuil Módem Se puede ver en el Anexo A la distribución completa de pines del conectar DB25. 1 http://www.beyondlogic.org/rs232.htm 10 labial .2 Analogía de distribución de pines DB25/DB9' 1.4 D-25 Pin No. D-9 Pin No. Abreviación Nombre Pin 2 Pin 3 TD Transmit Data Pin 3 Pin 2 RD Receive Data Pin 4 Pin 7 RTS Request To Send Pin 5 Pin 8 CTS Olear To Send Pin 6 Pin 6 DSR Data SetReady Pin 7 I Pin 5 SG Signal Ground Pin 8 Pin 1 CD Carríer Detect Pin 20 Pin 4 DTR Data Terminal Ready Pin 22 Pin 9 Rl Ring ¡ndicator ORGANISMOS REGULADORES DE LAS RADIOFRECUENCIAS. La utilización de un espectro de frecuencias no puede ser arbitraria y sin control, ya que éste es un recurso limitado al cual tienen derecho todas las personas naturales o jurídicas dentro de determinada zona geográfica en el planeta. Su mal uso puede afectar gravemente al funcionamiento de sistemas que se encuentran legal y debidamente registrados. Por esta razón, existen instituciones a nivel Nacional como Internacional, tales como: UIT (Unión Internacional de Telecomunicaciones), FCC (Federal Commision Communication) que se encargan de emitir estándares y recomendaciones que norman el uso apropiado del espectro de frecuencias. Acogiéndose a estas disposiciones cada Gobierno en su País debe supervisar y administrar el uso adecuado de las mismas. http://www.beyondlogic.org/serial.htm 11 Desde el punto de vista de la atribución3 de bandas, las mismas que se distribuyen desde los 9 KHz hasta los 1000 GHz, la UIT ha realizado la división del mundo en tres Regiones: Región 1, Región 2 y Región 3. Ecuador pertenece a la Región 2. El espectro radio eléctrico se subdivide en nueve bandas de frecuencias, que se designan por números enteros, en orden creciente. En la Tabla 1.3, la distribución de frecuencias excluye el límite inferior e incluye el límite superior. Tabla1.3 Clasificación de Bandas de frecuencia dictaminadas por la UIT4 Banda j Símbolo Rango de frecuencias Subdivisión métrica JAbreviatura VLF 4 5 j 3 a 30 kHz Miriamétricas JB. Mam a ! LF f 30 a 300 kHz Kilométricas JB.km Hectométricas J B.hm —j 6 í MF 7 ; HF 8 ... _ VHF 9 UHF | 300 a 3000 kHz ; 3 a 30 MHz _j ; 30 a 300 MHz j l^.m I 300 a 3000 MHz Decimétricas ¡B.dm Centimétrícas 1 B.cm. j | B.mm ^. .... i 1 ; SHF | 3 a 30 GHz 11 j EHF | 30 a 300 GHz 12 | B.dam Métricas 10 . , , „ ,..,. ..,„ Decamétricas Milimétricas ,„,„„ „„. „—„„ ,*,.™ _—jí _ . . . ¡ 300 a 3000 GHz Decimüimétricas , „,} & ; ' En Ecuador son tres entes gubernamentales encargados de la gestión de las telecomunicaciones. Atribución: es la inscripción en el Cuadro de Atribución de bandas de frecuencias, de una banda de frecuencias determinada, para que sea utilizada por uno o varios servicios de radiocomunicación terrenal o espacial o por el servicio de radioastronomía en condiciones especificadas. Tomado de Plan Nacional de Telecomunicaciones emitido por la Secretaria Nacional de Telecomunicaciones /Sep 2000 4 http://www.conatel.gov.ee/ 12 1.4.1 CONSEJO NACIONAL DE TELECOMUNICACIONES Conocido como CONATEL, es el encargado de administrar y regular las telecomunicaciones en el País, además de ser el representante ante la UIT. Algunas de sus funciones son las siguientes5: * Dictar las políticas del Estado con relación a las Telecomunicaciones; * Aprobar el Plan Nacional de Desarrollo de las Telecomunicaciones; * Aprobar el plan de frecuencias y de uso del espectro radioeléctrico; * Aprobar las normas de homologación, regulación y control de equipos y servicios de telecomunicaciones; * Aprobar los pliegos tarifarios de los servicios de telecomunicaciones abiertos a la correspondiente pública, así como los cargos de interconexión que deban pagar obligatoriamente los concesionarios de servicios portadores incluyendo los alquileres de circuitos; * Establecer términos, condiciones y plazos para otorgar las concesiones y autorizaciones del uso de frecuencias así como la autorización de la explotación de los servicios finales y portadores de telecomunicaciones; * Expedir los reglamentos necesarios para la interconexión de las redes; * Promover la investigación científica y tecnológica en el área de las telecomunicaciones; 1.4.2 SECRETARIA NACIONAL DE TELECOMUNICACIONES Es la encargada de la ejecución de la política de telecomunicaciones en el País. Algunas de sus funciones son6: « Ejercer la representación legal de la Secretaría Nacional de Telecomunicaciones; 5 http://www.conatel.qov.ee/ 6 http://www.conatel.qov.ee/ 13 * Cumplir y hacer cumplir las resoluciones del CONATEL; » Ejercer la gestión y administración del espectro radioeléctrico; * Elaborar el Plan Nacional de Desarrollo de las Telecomunicaciones y someterlo a consideración y aprobación del CONATEL; * Elaborar el Plan de Frecuencias y de uso del espectro Radioeléctrico y ponerlo a consideración y aprobación del CONATEL; * Elaborar las normas de homologación, regulación y control de equipos y servicios de telecomunicaciones, que serán conocidos y aprobados por el CONATEL; ® Conocer los pliegos tarifarios de los servicios de telecomunicaciones abiertos a la correspondencia pública propuestos por los operadores y presentar el correspondiente informe al CONATEL; * Suscribir los contratos de concesión para la explotación de servicios de telecomunicaciones autorizados por el CONATEL; « Suscribir los contratos de autorización y/o concesión para el uso del espectro radioeléctrico autorizados por el CONATEL; * Otorgar la autorización necesaria para la interconexión de las redes; * Promover la investigación científica y tecnológica en el campo de las telecomunicaciones; 1.4.3 SUPERINTENDENCIA DE TELECOMUNICACIONES. Algunas de sus funciones son7: * Cumplir y hacer cumplir las resoluciones del CONATEL; » El control y monitoreo del espectro radioeléctrico; * El control de los operadores que exploten servicios de telecomunicaciones; * Supervisar el cumplimiento de los contratos de concesión para !a explotación de los servicios de telecomunicaciones: 7 http://www.conatel.gov.ee/ 14 * Supervisar el cumplimiento de las normas de homologación y regulación que apruebe el CONATEL; « Controlar la correcta aplicación de los pliegos tarifarios aprobados por el CONATEL; * Controlar que el mercado de las telecomunicaciones se desarrolle en un marco de libre competencia. * Juzgar a las personas naturales y jurídicas que incurran en las infracciones señaladas en esta Ley y aplicar las sanciones en los casos que correspondan; 1.5 CONCEPTOS Y APLICACIONES DE RADIOCOMUNICACIONES Existen múltiples aplicaciones que actualmente utilizan transmisión inalámbrica, y de igual forma su clasificación es rnuy variada, que dependerá de la aplicación, forma de transmisión, uso de rango de frecuencias, etc. A continuación se analizarán los conceptos y aplicaciones de radiocomunicaciones, que más ayuden a determinar y a entender la aplicación objeto de este estudio. 1.5.1 TELEMANDO. Se lo define como; "La utilización de las telecomunicaciones para la transmisión cíe señales destinadas; a iniciar, modificar o detener a distancia funcionamiento de los dispositivos de un equipo 8 ". Un sistema de telemando debe poseer las siguientes características: « fiabilidad « flexibilidad • medios de explotación local y a distancia • funcionamiento en tiempo real http:7www.coriatel.gov.ee/ el 15 « memorización del estado de control del equipo, de modo que este permanezca inalterado en caso de interrupciones del circuito de mando a causa de fallos * utilización de un número mínimo de líneas Las características de transmisión de este tipo de sistemas son las siguientes: « La información del mensaje de telemando va en una palabra de código que tiene cierto número de bits de información, y otros bits suplementarios destinados al procedimiento y a la detección y corrección de los errores de transmisión; * La información del mensaje de televigilancia va en una palabra de código similar a la del mensaje de telemando; * El protocolo de telemando posee un sistema de prioridad de mensajes, por ejemplo, prioridad uno - condiciones de interrupción de emergencia; » La transmisión de estos mensajes puede efectuarse por medio de conexiones punto a punto privadas o de la red pública conmutada; * Se emplean ¡nterfaces normalizados9 por la Asociación de Industriales de la Electrónica (EÍA - Electronic Industries Association) en los equipos a los que se aplica el telemando; * Todo retraso introducido por el telemando y la verificación de la respuesta debe ser aceptable. Una velocidad de transmisión digital de 1 20010 bit/s es suficientemente elevada, incluso para el control del oscilador local de un receptor al que se exige un tiempo de respuesta mínimo (en particular en el servicio móvil marítimo); * El sistema de telemando y televigilancia debe estar protegido contra los cortes de alimentación de energía. Un sistema de telemando por PC permite explotar las estaciones de manera totalmente automática, integrando las funciones de telemando y de televigilancia con 9 Se inclina por la utilización de interfaces seriales. Recomendación UIT-R F762-2 10 ¡as funciones de gestión: estadísticas, planificación de enlaces, tratamiento de mensajes, bases de datos, etc. Puede controlarse cada equipo a partir de un programa corriendo en la PC, o directamente con el teclado. El estado de control y de explotación de cada equipo y las informaciones auxiliares relativas a las estaciones se indican en una pantalla Una impresora deja constancia de los eventos registrando permanentemente los datos de explotación: instrucciones, características de funcionamiento de la estación, mensajes de alarma. El enlace entre el sistema de telemando y televigüancia, por una parte, y los equipos, por otra, sometidos a telemando y televigilancia es un enlace dúplex digital serie basado en las interfaces normalizadas RS 232 C, que utilizan el código ASCII con palabras de 8 bits. Hay tres tipos de mensajes: a) mensaje de telemando; b) mensaje de televigilancia espontánea, enviado desde el equipo al sistema de telemando, para señalar un cambio del estado del equipo; c) mensaje de televigilancia cíclica, enviado periódicamente desde el equipo al sistema de telemando. 1.5.2 APLICACIONES ICM Se entiende por aplicación ICM (Industrial, Científica y Médica) "La aplicación de equipos o de instalaciones destinados a producir y utilizar en un espacio reducido energía radioeléc'trica con fines industriales, científicos, médicos, 17 domésticos o similares, con exclusión de todas las aplicaciones de telecomunicación."11 La asignación de frecuencias para aplicaciones ICM se muestran en la Tabla 1.4 (bandas que son compartidas con otras aplicaciones atribuidas a estas frecuencias) y Tabla 1.5 (bandas de frecuencias atribuidas a aplicaciones ICM). Tabla 1.4 Frecuencias para aplicaciones ICM que requieren autorización 12 6765-6795 KHz 6780 KHz 433,05-434,79 MHz 433,92 MHz en la Región 1 61 -61,5 GHz 61,25 GHz 122-123 GHz 122, 5 GHz 244 -246 GHz 245 GHz La utilización de estas bandas (Tabla 1.4) para las aplicaciones ICM está sujeta a una autorización especial concedida por la administración interesada de acuerdo con las otras administraciones cuyos servicios de radiocomunicación puedan resultar afectados. Los servicios de radiocomunicación que funcionan en las bandas señaladas en la Tabla 1.5, deben aceptar la interferencia perjudicial13 resultante de estas aplicaciones. http:/www.conatel.gov.ec/ Tomado del Plan Nacional de frecuencias emitido por la Secretaría Nacional de telecomunicaciones 1 "3 Interferencia que compromete el funcionamiento de un servicio de radionavegación o de otros servicios de seguridad, o que degrada gravemente, interrumpe repetidamente o impide el funcionamiento de un servicio de radiocomunicación 11 TS Tabla 1.5. Frecuencias atribuidas para aplicaciones ICM M«lr_IJ6W.i. «*$'*•,«'•* ,».«*«"= tu 11 1 >'£ , C-Í^T^! t'^y #, r* »Sffi*iiJWpii"ff»W^^-<i'»»>viM*!*''ffPi'^ i¿S&f$MúS£H& StíSÜSXllBt8& ' *a***S-*& •**•& aBanaaldetfirecueocias?"í ^í/?;ít&^^sB^^uencíai(>entra^^^^H » y — * "f" , * ', ,l ,^.5«'í> 13553-1 3567 KHz 26957-27283 KHz 40,66-40,70 MHz 13560 KHz I i i 27120 KHz 40,68 MHz 915 MHz en la Región 2 i 2400-2500 MHz 2450 MHz ¡ 5725 - 5875 MHz 5800 MHz : 902-928 MHz 24- 24,25 GHz 1.5.3 f,—. ¡V",-^^^», •* * • .-. ^^^íS^sÁ^^w^^^^SS-^^w i24,125 GHz J JJ i MODULACIÓN SPREAD-SPECTRUM Para las Redes Inalámbricas de RadioFrecuencia, la FCC permitió la operación sin licencia de dispositivos que utilizan hasta 1 vatio de potencia, en tres bandas de frecuencia : 902 a 928 MHz, 2,400 a 2,483.5 MHz y 5,725 a 5,850 Mhz. Estas bandas de frecuencia, son compartidas con aplicaciones ICM. La idea es tomar una señal de una banda convencional y distribuir su energía en un dominio más amplio de frecuencia. Así, la densidad promedio de energía14 es menor en el espectro equivalente de la señal original. La idea en las redes inalámbricas es que la señal sea transmitida y recibida con un mínimo de interferencia. Existen tres técnicas para distribuir la señal convencional en un espectro de propagación equivalente: Por secuencia directa: Técnica de modulación que mezcla la información de datos digital con una secuencia seudoaleatoria digital de alta velocidad que expande el espectro. Esta señal es Distribución promedio de la energía de una señal en el dominio de la frecuencia 19 mezclada en un modulador con una frecuencia portadora entregando una señal modulada BPSK15 o QPSK16, para obtener una emisión con baja densidad espectral, semejante al ruido. Por salto de frecuencia: Técnica de ensanchamiento en la cual la frecuencia portadora convencional es desplazada dentro de la banda varias veces por segundo, de acuerdo a una lista de canales seudoaleatoria. Espectro Ensanchado Híbrido. Combinación de las técnicas de estructuración de la señal de espectro ensanchado por secuencia directa y por salto de frecuencia. 1.5.4 RADIOCOMUNICACIONES DE CORTO ALCANCE Actualmente, la demanda para la utilización de dispositivos de radiocomunicaciones para corto alcance se ha incrementado notablemente. Debido a su baja potencia, no pueden exigir protección en contra de otros servicios de radiocomunicaciones, salvo sea el caso de alguna aplicación que así lo requiera y que dependerá definitivamente de las normativas en cada país que vigilará y reglamentará el uso de este tipo de dispositivos en las diferentes bandas de frecuencias. Por lo tanto, para el correcto uso de estos dispositivos se debe tener en cuenta y someter a consideraciones de las organizaciones encargadas (tanto a nivel del país corno a las normas y recomendaciones emitidas por los organismos internacionales 15 16 Binary Phase Shift Keying. Modulación digital por variación de fase con 2 estados Quaternary Phase Shift Keying. Modulación digital por variación de fase con 4 estados encargados de las telecomunicaciones y radiocomunicaciones), todos los parámetros técnicos, de explotación y requisitos del espectro de frecuencias para su uso. Debido al gran avance tecnológico actual, los diversos dispositivos cambian notablemente, optimizando de mejor manera el uso de frecuencias y potencias. Es por eso que las recomendaciones emitidas por las organizaciones tales como la UIT, FCC, también cambian periódicamente, y se recomienda e! mantenerse siempre informado y actualizado, para de esta forma mantener los sistemas siempre dentro del margen permitido. Caso contrario podría darse el caso de que un sistema o aplicación alcance de corto cause interferencias a otros sistemas de radiocomunicaciones autorizado con quienes comparten las frecuencias, y a pesar de que los equipos utilizados sean calificados para su utilización, podría llegar hasta el punto de que exista una orden de cese de operaciones hasta que se solucione el problema cíe interferencia. La UIT ha presentado un cuadro en el cual trata de abarcar la mayor cantidad de bandas de frecuencias dentro de ios cuales trabajan los dispositivos de radiocomunicaciones de corto alcance, pero siempre que se necesite ¡mplementar una apíicación de este tipo es recomendable realizar la investigación de los parámetros permitidos en cada País. Existen algunas restricciones sobre el uso de frecuencias para los dispositivos de radiocomunicaciones de corto alcance; esto es, que no pueden utilizar frecuencias atribuidas a aplicaciones tales como: - Radioastronomía - Móvil aeronáutico - Servicios de seguridad de la vida incluida la radionavegación. 21 Los dispositivos de radiocomunicaciones de corto alcance, que trabajen dentro de las bandas permitidas para aplicaciones ICM, deben aceptar la interferencia perjudicial producidas por estas aplicaciones. Tabla 1.6 Gama de frecuencias permitidas para comunicaciones de corto alcance17 6 765-6 795 kHz 13 553-13 567 kHz 26 957-27 283 kHz 40,66-40,70 MHz 2 400-2 483,5 MHz 5 725-5 875 MHz 24-24,25 GHz 61-61,5 GHz 122-123 GHz 244-246 GHz 9-135 kHz 402-405 MHz 5 795-5 805 MHz 5 805-5 815 MHz 76-77 GHz 17 Utilizada comúnmente para aplicaciones de radiocomunicaciones de corto alcance inductivas Implantes médicos activos de potencia extremadamente baja Recomendación UIT-R SA.1346 Sistemas de control, e información sobre transportes Recomendación UIT-R M.1453 Sistemas de control e información sobre transportes Recomendación UIT-R M.1453 Sistemas de control e información sobre transportes (Radar) Recomendación UIT-R M.1452 Tomado de la recomendación UIT-R 213/1 22 1.5.5 BLUETOOTH Las necesidades de las empresas de informática y de telecomunicaciones por crear una interfaz abierta y de bajo costo, a través de la cual se puedan ¡ntercomunicar en forma inalámbrica diferentes dispositivos, de tal forma que para el usuario final resulte transparente la conexión de todos los periféricos participantes, dio como resultado el Bluetooth. Bluetooth es una especificación abierta que describe la forma en que se pueden ¡nterconectar los periféricos a través de una conexión con dispositivos de corto alcance. Bluetooth está reemplazando a otras tecnologías, tales como la de infrarrojos IRDA (Infrared Data Association), ya que dispositivos con Bluetooth se reconocen y comunican inmediatamente, el canal de transmisión permanece abierto, y no hay la necesidad de la intervención continua del usuario. Esta especificación surgió en 1998, con la participación de empresas como IBM, Ericsson, Nokia, Intel, Motorola, Toshiba y 3Com, dando lugar al denominado SIG (Special Interest Group) y a¡ que actualmente ya más de 1600 empresas en todo el mundo se han incorporado. La frecuencia de operación para esta tecnología es de 2.45 GHz (2,402 hasta 2,480 en saltos de 1 MHz), esta frecuencia ha sido escogida ya que está disponible en todo el mundo y no necesita licencia. Cada dispositivo tiene una dirección única de 48 bits, basada en el estándar IEEE 802.11 para LAN inalámbricas, que le permite formar, temporalmente, parte de una piconet18. Las conexiones son uno a uno con un rango máximo de 10 metros, aunque Piconet Redes inalámbricas de corto alcance, que utilizan la tecnología Bluetooth. Se forma cuando dispositivos de distinta característica se comunican (una PC con teléfono celular) 18 utilizando amplificadores se puede llegar hasta ios 100 metros, pero se introduce alguna distorsión, Para la transmisión de voz se utiliza el método CVSD (Continous Variable Slope Delta Modulatíon) que consigue una calidad de audición bastante buena, incluso con tasas de error de hasta el 4%19 y nunca se retransmiten los paquetes enviados. Los datos se pueden intercambiar a velocidades de hasta 1 Mbit/s en la vl.O de 1999, cuyo documento incluye dos partes: Foundation Core (especificaciones de diseño) y Foundation Profile (guías para la interoperabüidad), y se esperan 2 Mbit/s por segundo en la v2.0, compatible con la anterior). Un esquema de "frequency hopping" (saltos de frecuencia aleatorios) permite a los dispositivos comunicarse inclusive en áreas donde existe una gran interferencia electromagnética (el hecho de que los paquetes sean más cortos y los saltos más rápidos reducen el impacto nocivo de los hornos de microondas u otros dispositivos que trabajen en la misma banda); además de que se provee de mecanismos de encriptación (con longitud de !a clave de hasta 64 bits) y autenticación, para controlar la conexión y evitar que cualquier dispositivo, no autorizado, pueda acceder a los datos o modificarlos. El manejo de la clave se hace a nivel de la capa de aplicación. Bluetooth se ha diseñado para operar en un ambiente multi-usuario. Los dispositivos pueden habilitarse para comunicarse entre sí e intercambiar datos de una forma transparente al usuario. Corno se utilizan 3 bits para la dirección MAC20, hasta ocho usuarios o dispositivos pueden formar una "piconet" y hasta diez "piconets" pueden co-existir en la misma área de cobertura. Dado que cada enlace es codificado y Tornado de http://ww\v.bi uetooth.com/ Control de Acceso al Medio. Protocolo que define las condiciones bajo las cuales las estaciones de trabajo acceden al medio de transmisión. 19 211 protegido contra interferencia y pérdida de enlace, Biuetooth puede considerarse como una red inalámbrica de corto alcance muy segura. Especificaciones generales para el transmisor de la versión V1.0 21.: * Banda de Frecuencia: 2.4 GHz (Banda ISM) « Potencia del transmisor: 1 rnW (O dBm) para 10 metros, y 100 mW (+20 dBm) para 100 metros. « Tecnología: Espectro Expandido (Spread Spectrum) « Canales máximos de voz: 3 por piconet « Canales máximos de datos: 7 por piconet * Velocidad de datos: hasta 721 kbit/s por piconet * Rango esperado del sistema: 10 metros (40 pies) * Número de dispositivos: 8 por piconet y hasta 10 piconets * Seguridad: Si, en la capa de enlace * Alimentación: 2,7 voltios * Consumo de potencia: desde 30 uA en stand by hasta 8-30 mA transmitiendo * Tamaño de! Módulo: 0.5 pulgadas cuadradas (9x9 rnm) * Interferencia: Biuetooth minimiza la interferencia potencia! al emplear saltos rápidos en frecuencia. La topología que se usa en una red puede ser, o bien punto a punto entre dispositivos, o punto multipunto. Cualquier unidad en una piconet puede establecer una conexión con otra piconet para formar lo que se llama una Scatternet22. En una piconet no se requiere ninguna planificación predefinida, como ocurre en una red tradicional. Es una red de igual-a-igual; una vez conectados todos los dispositivos ~po Tomado de http://www.bIuetQoth.com/ Se obtiene cuando varias piconeí, independientes entre sí, intercambian información. 25 tienen igual derecho de acceso, pero hay uno que se define como maestro (su reloj y salto de frecuencia, sirve para sincronizar los otros dispositivos) y los otros como esclavos. El protocolo banda base que utiliza Bluetooth combina las técnicas de conmutación de circuitos y de paquetes y para asegurar que los paquetes llegan en orden, hasta 5 slot se reservan para las transmisiones síncronas. La velocidad para un canal asimétrico de datos puede llegar a 721 kbit/s en un sentido y 57,6 kbit/s en el otro, o 432, 6 kbit/s en ambos sentidos si el enlace es simétrico. Para ahorrar energía los dispositivos Bluetooth establecen el modo "fto/cf en el que no intercambian datos, también pueden activar el modo "sn/'/f en el que se escucha con un nivel bajo; en el modo standby los dispositivos no conectados en una piconet indagan por mensajes cada segundo y medio. Si un dispositivo quiere establecer una conexión con otro y conoce su dirección MAC, le envía un mensaje; si no la conoce envía una petición seguida de un mensaje. El modo "activo" se produce cuando hay un intercambio de información. 1.6 NCKRMAS DICTAMINADAS POR EL CONATEL PARA EL USO DE RADIO FRECUENCIAS EN APLICACIONES ICM, CORTO ALCANCE Y ESPECTRO ENSANCHADO. En Ecuador se han establecidos reglamentos para el uso del espectro radioeléctrico, en estas normas dictaminadas por el CONATEL, se encuentran resoluciones sobre el uso de frecuencias, anchos del canal de transmisión, tarifas para el uso de frecuencias, etc. dependiendo de la aplicación en la cual se está trabajando 26 Para la operación y configuración de sistemas de Espectro Ensanchado y apücaciones de comunicaciones de corto alcance, se establece el uso de frecuencias en las bandas ICM. Tabla 1.7 Bandas de frecuencia y Ancho de canal radíoeléctrico23 BANDAS DE CANAL RADÍOELÉCTRICO FRECUENCIAS : 5KHz F< 30.01 MHZ j 30.01 < F < 1 0 0 0 MHz 25KHz \ 000 <F< 8000 MHz ; 100KHz 500 KHz 8000 <F< 15350 MHz ; ™,j 1 5350 < F < 2 2 0 0 0 MHz ¡ 22000 < F ^ „>, „*>.. Telefonía móvil celular i 1 MHz í j 2 MHz I 30 KHz i ¡ Tabla 1.8 Bandas de frecuencia Permitidas en Ecuador para aplicaciones de espectro ensanchado y comunicaciones de corto alcance Bandas de frecuencias (WlHz) 902 - 928 2400-2483,5 5725 - 5850 La operación de los sistemas en modo de espectro ensanchado de secuencia directa, salto de frecuencia o híbridos, se aprobará con las siguientes configuraciones: Sistemas fijos punto a punto; Sistemas fijos punto - multipunto; 23 Canal radioeléctrico: Es el ancho de banda de frecuencias que sirve de referencia para el cálculo de las tarifas correspondientes a las frecuencias. 27 « Sistemas móviles; 1.6.1 ANCHOS DE BANDA DE EMISIÓN Y CONDICIONES DE USO DE LOS CANALES24. Sistemas de Salto de Frecuencia Los sistemas que empleen salto de frecuencia tendrán sus canales separados como mínimo en 25 kHz. Para los sistemas de salto de frecuencia que operan en !a banda 902 - 928 MHz, si e! ancho de banda a 20 dB del cana! de salto de frecuencia es menor a 250 KHz, el sistema usará por lo menos 50 saltos de frecuencias y el tiempo promedio de ocupación de cualquier frecuencia no podrá ser superior a 0,4 segundos dentro de un período de 20 segundos. SÍ el ancho de banda a 20 dB del canal de salto de frecuencia es mayor o ¡gual a 250 kHz, el sistema deberá utilizar al menos 25 saltos de frecuencias y el promedio de tiempo de ocupación de cualquier frecuencia no deberá ser mayor que 0,4 segundos en un período de 10 segundos. El máximo ancho de banda a 20 dB permitido en un canal de salto es de 500 kHz. Los sistemas que operen con salto de frecuencia en las bandas de 2.400 - 2.483,5 MHz y 5.7.25 - 5.850 MHz deberán utilizar al menos 75 saltos de frecuencias. El ancho cíe banda máximo a 20 dB del canal de salto será de 1 MHz. El promedio de tiempo de ocupación de cualquier frecuencia no deberá ser mayor a 0,4 segundos en un período de 30 segundos. 24 Referencia UIT-R 213/1 28 Sistemas de Secuencia Directa. Los sistemas de espectro ensanchado que operen con secuencia directa, tendrán un ancho de banda a 6 dB de al menos 500 KHz. La densidad espectral pico de potencia de salida a la antena, no deberá ser superior a 8 dBm25 en un ancho de 3 KHz, durante cualquier intervalo de tiempo de transmisión continua. 1.6.2 GANANCIA DE PRO CESAMIENTO26. Los sistemas que empleen secuencia directa deben tener al menos 10 dB de ganancia de procesamiento y los de salto de frecuencia al menos 75 dB. Los sistemas híbridos que empleen una combinación de salto de frecuencia y secuencia directa deberán tener una ganancia de procesamiento de al menos 17 dB. 1.7 CARACTERÍSTICAS DE LOS RADIO TRANSMISORES PARA APLICACIONES DE CORTO ALCANCE Y ESPECTRO ENSANCHADO. Existe una gran cantidad de regulaciones sobre los equipos destinados a las radiocomunicaciones, pero para este estudio se analizará el caso que corresponde a aplicaciones de Telemando mediante dispositivos de corto alcance y remitidos a la región 2. dBm: Unidad de medida de potencia en comunicaciones; e! decíbel referido a un milivatio (o dBm = 1 milivatio y -30 dBm = 0.001 milivatio). 25 La ganancia de procesamiento (Gp} corresponde a la relación entre el ancho de banda de RF (WRF) a la cual se opera por el ancho de banda de la información (Rb). Gp(dB)= 10 logi 0 (W RF / Rb). Resolución 538-20-CONATEL 26 29 Las normas han sido dictadas por algunas entidades tales como: el Instituto Europeo de Telecomunicaciones (ETSI), La Comisión Electrotécnica Internacional (CEI), El Comité Europeo para la Normalización Electrotécnica (CENELEC), la Organización Internacional de Normalización (OSI), Underwrites Laboratories Inc (UL), la Asociación de Industrias y Empresas Radioeléctricas (ARIB), la Comisión Federa! de las Comunicaciones (FCC) parte 15. Cabe destacar que además de las normas técnicas sobre parámetros radioeléctricos de los dispositivos pueden existir otros requisitos, que deban cumplirse antes de que un dispositivo se pueda comercializar en un país, tales como compatibilidad electromagnética, seguridad eléctrica, etc. 1.7.1 POTENCIA RADIADA27 Los límites de la potencia radiada, o intensidad del campo eléctrico o magnético, son los valores requeridos para permitir el uso de dispositivos de corto alcance. Estos niveles de potencia dependen de la banda de frecuencias utilizadas, de la aplicación elegida y de los servicios que están compartiendo o planificados en estas bandas. Tabla 1.9 Límites generales de potencia I Frecuencia Intensidad de campo eléctrico Distancia de medición (MHz) (Micro voltio/metro) (metro) ,., 0,009-0,490 2400/F(kHz)28 —......, „->... A .—,—.,...,— ..,.„.*—.,—- 0,490-1,705 1,705-30,0 ~. i _______ ______., 300 , ._, 30 24000/F(kHz) 30 30 j 30-88 • ¡ 100 3 j 88-216 ; 150 n ! 216-960 i J j 200 3 , Por encima de 960 ••• 500 Tomado de la recomendación UIT 1/BL/7-S Relaciona el valor 2400 dividido para la frecuencia de operación en KHz ' •'- <u_^™* ! 30 Cada transmisor que genera un nivel constante de potencia, produce diferentes niveles de campo eléctrico, que dependen prácticamente de la distancia, el medio de transmisión y la antena, y es este campo eléctrico el que produce interferencias a las comunicaciones radioeléctricas autorizadas. Tabla 1.10 Excepciones a los límites generales , iitff.tf.«.ií.i'-i.»i«aiaimr.ir-'...'.!.i h w r — i '.' Mffl!., i, ...n-,*•'< -"!.'!..'.-J-Wi "-i— 902-928 MHz ... . raüt!",..,f .•«,",•-«' •Mirnt.tt.'.i'v^a'Mi.tjiaiiEüM.-.i.tm.j Aplicación Banda de Frecuencias ... ™_™. mm™_m™_*™™~™_,-,.,..™™, Transmisores de espectro ensanchado Potencia de salida de 1 vatio Sensores de perturbación de campo 500ÜOQuWma3m Cualquiera de 15.24929 50 000 uV/m a 3 m Señales utilizadas para medir las características de un material 500uV/ma30m Señales intermitentes de control 2,4-2,435 GHz 2,435-2,465 GHz I 2,465-2,4835 GHz 5,725-5,785 GHz j Límites de las emisiones \m J Transmisiones periódicas 5000 u V / m a 3 m Transmisores de espectro ensanchado Potencia de salida de 1 vatio Cualquiera de 15.24928 50000 uV/ma3 m Transmisores de espectro ensanchado Potencia de salida de 1 vatio Sensores de perturbación de campo 5000QOuV/ma3m Cualquiera de 15.2492S 50 000 uV/m a 3 m Transmisores de espectro ensanchado Potencia de salida de 1 vatio Cualquiera de 15.24923 50000uV/ma3m , 1 Transmisores de espectro ensanchado Potencia de salida de 1 vatio Cualquiera de 15.24928 ,«, 50000uV/ma3m i i La relación entre la potencia y la intensidad del campo eléctrico depende de algunos factoresj pero la siguiente igualdad es una buena aproximación que permite en forma práctica relacionar estos valores: 29 15.249 Se refiere a las aplicaciones que cumplen con la norma de la parte 15.249 de la FCC : 31 4 X 7T X En donde: « P es la potencia transmitida en vatios * G es la ganancia numérica de la antena transmisora en relación con una fuente isotrópica « R es la distancia del punto de medida desde el centro eléctrico de la antena en m etros * E es la intensidad de campo en volt/metro. « 4 nR2 es el área de la esfera centrada en la fuente de radiación cuya superficie está a R metros de la fuente de radiación. «• 120n es la impedancía característica del espacio libre en ohmios. Utilizando esta ecuación y suponiendo una ganancia de antena unidad (G=1) y una distancia de medición de 3 metros (R=3), se puede desarrollar una fórmula para determinar la potencia a partir cíe la intensidad de campo: = 0,3 E2 1.7.2 ec. (1.2) REQUISITOS DE LAS ANTENAS. Para estos dispositivos existen tres tipos de antenas permitidas para su utilización. * Integradas (sin conector de antena externo). * Específicas (homologadas con el equipo). 32 « Externas (equipo homologado sin antena). La gran mayoría de dispositivos utilizan antenas integradas o específicas, esto se debe a que si bien este tipo de dispositivo puede trabajar dentro de las normas técnicas emitidas con una determinada antena, podría violentar y exceder los límites de potencia fijados si se cambia de antena. Con el fin de evitar este tipo de problemas de interferencia, los transmisores de radiocomunicaciones de corto alcance se diseñan para asegurar que no se pueda utilizar otro tipo de antena que aquel para el cual fue diseñado y homologado por el fabricante para demostrar la conformidad con los niveles adecuados de emisión. Esto significa que normalmente los transmisores de radiocomunicaciones de corto alcance deben tener antenas permanentemente unidas o antenas desmontables con un conector especial. 1.7.3 CERTIFICACIÓN Y VERIFICACIÓN E! procedimiento de certificación requiere que se realicen pruebas para medir los niveles de energía de radiofrecuencia que radia el dispositivo al aire libre o que son conducidos por él en los hilos de alimentación. El procedimiento de verificación requiere que se realicen pruebas en el transmisor sometido a autorización, utilizando un laboratorio que haya calibrado su emplazamiento de pruebas, o, si el transmisor no se puede probar en un laboratorio, se realizarán en el lugar de instalación. Estas pruebas miden la energía de radiofrecuencia que radia el transmisor al aire libre o conducida al transmisor en las líneas de alimentación. 33 1.9 REGULACIONES EMITIDAS POR EL CONATEL PARA EL USO DE RADIOTRANSMISORES30. Los Sistemas de Reducido Alcance que utilicen espectro ensanchado para aplicaciones de transmisión de datos en redes de área local (LAN), telemetría, lectura remota, PBX y teléfonos inalámbricos cuya potencia de salida del transmisor sea menor o igual a 100 milivatios (mW) no requerirán de aprobación expresa. En todo caso, la antena deberá ser omnidireccionaí con una ganancia máxima de 1 dBi31 y encontrarse adherida al equipo. Dentro de los estándares que cumplen con estas especificaciones se encuentran: 802.11 y 802.11 b del IEEE, Biuetooth. 1.8.1 POTENCIA MÁXIMA BE SALIDA. Para los sistemas con salto de frecuencia o secuencia directa que operen en las bandas de 2.400 - 2.483,5 MHz ó 5.725 - 5.850 MHz, la potencia máxima de salida del transmisor autorizado será de 1 vatio. Para los sistemas con salto de frecuencia que operen en la banda de 902 - 928 MHz la potencia máxima de salida del transmisor será la siguiente: *> Sistemas que empleen al menos 50 saltos de frecuencias: 1 vatio * Sistemas que empleen entre 25 y 50 saltos de frecuencias: 0,25 vatios Si la ganancia de la antena direccional empleada en los sistemas fijos punto a punto y punto - rnultipunto que operan en la banda 2.400 - 2.483,5 MHz es superior a 6 30 T-í Tomado de la resolución 538-20-CONATEL-2000 dBi. Unidad de medida comparativa respecto a una antena ¡sotrópica ideal. 34 dBi, deberá reducirse la potencia máxima de salida del transmisor, en 1dB por cada 3 dB de ganancia de la antena que exceda de los 6 dBi. Los sistemas fijos punto a punto y punto - multipunto que operen en la banda 5.725 - 5.850 MHz podrán utilizar antenas con una ganancia superior a 6 dBi, sin reducir la potencia máxima del transmisor. Los sistemas que no sean punto a punto y punto - multipunto, y que empleen antenas direccionales con ganancias superiores a 6 dBi, deberán reducir la potencia máxima del transmisor, mencionada en los párrafos anteriores, en el mismo número de dB que sobrepase los 6 dBi de ganancia de la antena. 1.8.2 INTENSIDAD DE CAMPO ELÉCTRICO. La intensidad de campo máximo permitido para las emisiones de los equipos con tecnología de espectro ensanchado, deben cumplir con los valores indicados en la Tabla 1.11. Tabla 1.11 Bandas de frecuencia e intensidades de campo eléctrico permitido para dispositivos de corto alcance y espectro ensanchado32 Frecuencia Intensidad de Campo de la asignada (MHz) frecuencia Fundamental (mV/m) 902-928 50 2400-2483.5 50 50 5725-5850 ; 32 Tomado de la resolución 538-20-CONATEL-2000 ' Intensidad de campo de 1 las armónicas (mV/M) I 500 | 500 I 500 Todos los equipos de reducido alcance deberán tener adherida la antena a la caja de este y, además, tener una antena con una ganancia máxima de 1 dBi. 1.8.3.2 Equipos de Gran Alcance. La homologación de los equipos de gran alcance se realizará para todos los equipos que tengan una potencia cíe salida de 100 mW o superior y que no tengan su antena adherida al equipo, ó que la ganancia de la antena sea superior a 1 dBi. La homologación se realizará en base a una copia del certificado de homologación que recibió el fabricante del equipo de parte de la FCC de los Estados Unidos, o de alguna Administración de los países de la Comunidad Europea, de Canadá, Japón y otras que considere en el futuro e! CONATEL. 1.9 PRODUCCIÓN DE VIDEO EN LOS PCs. El avance tecnológico de hoy en día ha provocado que los precios de los dispositivos electrónicos se-abaraten considerablemente, a tai punto que es muy común encontrar un PC con muy buenas características de funcionalidad al alcance del usuario. El PC junto a dispositivos adicionales, tales como: Tarjetas de adquisición de datos, tarjetas de captura cíe video, tarjetas de control I/O, etc, se convierte en un instrumento tan potente y útil para el hombre, hasta tal punto que ha Negado a reemplazar a sistemas tradicionales y/o específicos que anteriormente resultaban muy costosos tanto en implementación como en mantenimiento. De la innumerable lista de aplicaciones que se pueden explotar de un PC, una de ellas es la producción de video. Hoy en día está tomando más fuerza por la versatilidad para la captura y edición en una forma relativamente económica, y ha entrado con fuerza en e! inundo cinematográfico y en aplicaciones como: Médicas, espacial, de vigilancia, etc. 37 El video que se presenta en el monitor de un PC puede provenir de un archivo previamente cargado en una unidad de almacenamiento o de una cámara de video externa, eri este caso se trata de una señal en tiempo real y, según el propósito de la aplicación, posteriormente podría ser archivado en el formato requerido. Para el caso de la obtención de una señal de video a partir de una cámara externa, es necesario que la información se encuentre digitalizada. Para esto si se dispone de una cámara analógica su información ingresará al PC por medio de una tarjeta de captura o cligitalizadora de video, o, en el caso de disponer de una cámara digital, la información ingresará directamente al PC a través del puerto paralelo o USB (depende de las características de la cámara). La forma en que se produce el video digital tiene el siguiente proceso: La información de video es provista de una serie de imágenes o cuadros, y se obtiene el efecto de movimiento por el continuo cambio de los mismos. La velocidad de cambio es de 30 cuadros por segundo, dando de esta manera la sensación de movimiento natural. Las imágenes de video están compuestas de información en el dominio tanto de! espacio (provista en cada cuadro) corno en el tiempo (por las imágenes que cambian continuamente). Una cuadro de video digital es muestreado en unidades de pixeles o elementos de imagen. El vaior de luminocidad de cada pixel es cuantificado a ocho bits por pixel para imágenes en blanco y negro, mientras que para imágenes a color, cada pixel mantiene la información de color asociada, por lo tanto, los tres elementos de información de luminocidad designados como rojo, azul y verde, son cuantificados a 8 bits. Es por esta razón que el archivo de una imagen tiene un gran tamaño, y para efectos de almacenamiento o transmisión necesitan ser comprimidas. El proceso de compresión requiere de tres etapas que son: Preprocesamiento, en este se eliminan señales no deseadas y ruido proveniente de la fuente de información (cámaras, VHs, Beta, etc); adicionalmente, se reduce la información 38 redundante, principalmente, en el dominio del espacio debido a las pequeñas diferencias entre pixeles contiguos y en el dominio del tiempo debido a los pequeños cambios entre cuadros contiguos. A continuación se convierte la información a un formato CIF (Commom Irterlace Format) y finalmente se realiza el proceso de compresión, para ser transmitido hacia el receptor. En este se ejecuta el proceso reverso; es decir, se descomprine (según el formato utilizado) se lleva a la señal al formato CIF y finalmente al preprocesamiento para luego ser desplegadas en la pantalla. Los primeros formatos de compresión de video son el AVI33 y el QuickTime34, pero estos empobrecen la calidad de la imagen y se necesita de un hardware relativamente elevado para descomprimir las imágenes en tiempo real mientras se reproducen. El estándar MPEG35 es otro sistema de compresión de video, pero más avanzado que los anteriores. La calidad de la imagen se acerca mucho a la de video no comprimido pero de igual manera requiere de un hardware muy potente para su funcionamiento. La representación soporta la velocidad normal de reproducción, acceso aleatorio, reproducción rápida, reproducción hacia atrás normal, pausa y congelamiento de las imágenes. Eí estándar es aplicable para todo medio de almacenamiento con velocidades de procesamiento mayores a 1.5 MBPS. Audio Video Interleaved (AVI) es un software desarrollado por Microsoft que reproduce vídeo interfoliado de movimiento a tiempo real y secuencias de audio en Windows, sin equipo especializado, a cerca de 15 cuadros por segundo en una pequeña ventana. Con el equipo de aceleración se pueden ejecutar secuencias de video AVI a 30 cuadros por segundo. 33 QuickTime es la arquitectura basada en software de Apple para la integración perfecta de! sonido, animación y video . Permite crear, comprimir, ver, controlar y editar archivos de películas QuickTime de una manera congruente a través de todas las aplicaciones. 34 35 MPEG: Motion Picture Expert Group. 39 Existen versiones del estándar MPEG como son MPEG136, MPEG237 (estándar para la producción de DVD-Video38 que es la tendencia a la cual se encamina la producción de video) ZOQM 2 x 2 Figura 1.10 Tarjetas de captura de video de múltiples entradas 36 MPEG-1: Se diseñó para funcionar a 1,2 Mbits/s, la velocidad de datos del CD-ROM, de modo que se pudiera reproducir video mediante lectores de CD. Sin embargo la calidad obtenida no es suficiente para broadcast. 7 MPEG-2: Diseñado para cubrir desde calidad VHS hasta HDTV, mediante diferentes algoritmos y niveles de resolución de imágenes. Con velocidades de transferencia de datos entre 1,2 y 15 Mbits/seg., hay un gran interés para la transmisión digital de señales de TV. La codificación es muy compleja, sobre todo porque es preciso que el sistema de decodificación en la recepción sea lo más simple y barato posible. DVD-Video, Es una de las tres ramificaciones dei tipo DVD, que se especializa en procesar información de video. Existe también la DVD-Audio y la DVD-ROM. 40 En el mercado existe una gran variedad en cuanto a tarjetas digitalizadoras de video y software para el manejo del mismo, y para su elección se debe tener en cuenta el requerimiento mínimo de procesador, memoria y capacidad de disco duro, tipo de slot a utilizar como puede ser PCI, sistema operativo (Wín95/98, OS2), tarjeta controladora de video (SVGA), tipo de conector, formatos de compresión de video AVI, CÍF, si soporta o no vídeoconferencias, etc. Por ejemplo, existen ya en el mercado tanto ei software como las tarjetas de adquisición de video para múltiples entradas, en donde mediante e! soñware realiza una división de la pantalla en múltiples recuadros y muestra en cada uno las diferentes señales que ingresan por ía tarjeta, como se muestra en la Figura 1.10 .10 PROPUESTA PARA EL ENLACE. Actualmente existe un sistema implementado para controlar la posición de una cámara de video a partir de un PC (CVAR). Las etapas que componen este sistema se muestran en la Figura 1.11. Las partes que componen este sistema son: • Software de control. • Puertos de I/O de datos. « Medios de transmisión de datos. • Etapa de control y potencia. *> Motores. • Sensores. • Cámara de vídeo. 41 Bus de .m. dlgitaüzad Interíaz RS232 Puerto Páratela ^ control de ' lento i Eupa-^rm* y ,ilj _^r Sensores Figura 1.11 Etapas de un sistema de control de posición de una cámara de video El software de control. Es un software diseñado en Visual Basic para el control de movimiento de la cámara de vídeo. Las características fundamentales de este software son: Control de movimiento a través de! puerto serial, paralelo o de joystick. Mediante una configuración inicial, se determinará por medio de que puerto de comunicación se va a realizar el control del movimiento de la cámara. Los datos de control a enviarse por el puerto son de ocho bits, divididos en dos grupos. Los cuatro bits más significativos se los utiliza para accionar el motor que genera el movimiento en ei eje vertical, mientras que los cuatro bits menos significativos están reservados para horizontal. accionar el motor que genera el movimiento 42 La configuración para el control de comunicaciones a través del puerto serial en esta aplicación se encuentra determinado mediante el formato BBBB,P,D,S. En donde BBBB es la velocidad en bps, P es el tipo de pandad a utilizar, D es el número de bits de datos y S es el número de bits de parada. De esta forma los valores con que se ha configurado al puerto' son: 9600,n,8,1, por la librería utilizada en visual basíc para el control del puerto de comunicaciones. Captura de vídeo y sonido. En esta opción el software, detecta el medio a través del cuál se ingresan los datos de vídeo y sonido, esto puede ser por medio del puerto paralelo, en caso de utilizar una cámara digital, o por medio de una tarjeta de captura de vídeo y sonido. En este sistema se encuentra que el principal limitante es el medio de transmisión. * La distancia entre el PC y la etapa de control y potencia se ve reducido a la máxima capacidad que puede soportar el puerto RS232, que es de 15 metros. * Por el punto anterior se requiere que el PC, se encuentre en el mismo ambiente físico en el cual se encuentra el sistema, lo que genera desperdicio de recursos. * Mantenimiento periódico del medio de transmisión. * Considerando los puntos anteriores, se puede decir que es un sistema que requiere de recursos económicos relativamente considerables, en especial por la mano de obra que involucra el mantenimiento, y por la asignación de un PC para el control del sistema. Puertos de I/O de datos. Al iniciarse la aplicación se realiza un barrido para determinar ¡os puertos destinados para transmitir y recibir la información. Los puertos que utilizan tanto para la transmisión como para la recepción de información son : * Puerto serial, para e! envío de las señales de control * Puerto Paralelo. Para el ingreso de las señales de vídeo provenientes de una cámara digital. 43 * Tarjeta de captura de video. Es utilizada en forma alterna al puerto paralelo, para la obtención de la señal de audio y video. Medios de transmisión de datos. El medio de transmisión para la transmisión y recepción de información es por medio de un cable de par trenzado, que conectan al PC por medio de su puerto RS232 a la etapa de control y potencia, y el PC por medio del puerto paralelo a la cámara de video. Etapa de control y potencia. Es una tarjeta diseñada en base a un microcontrolador 8751 para decodificar las señales provenientes del PC y que controlan la posición de la cámara de video. Esta tarjeta está provista de los drívers necesarios para soportar las corrientes requeridas por los motores de paso que serán accionados de acuerdo a las instrucciones enviadas por el usuario. También existen los puntos de entrada de los sensores de posición. Motores. on Existen dos motores de pasos unipolares , el primero realiza el barrido de la cámara en forma horizontal y el segundo produce el barrido en forma vertical. Sensores. Son sensores ópticos que determinan el sentido del movimiento y de inicio y fin de carrera. Esta información es enviada a la tarjeta de control generando así un sistema de control en lazo cerrado. Son motores de paso que utilizan dos bobinas. El sentido de giro del motor es controlado por la secuencia de pulsos que se aplican a cada una de las bobinas. 39 44 Cámara de vídeo, En esta aplicación se utiliza una cámara de video digital, que envía su señal en un formato compatible con e! de Video For Windows. El software diseñado soporta cámaras que puedan enviar su señal por medio del puerto paralelo, USB o una tarjeta de adquisición de video. Planteamiento del Enlace Hasta este momento se ha realizado el estudio de todas las normas técnicas y recomendaciones que se deben cumplir para poder realizar un sistema de tal forma que, utilizando un enlace inalámbrico, permita controlar dispositivos a distancia a partir de una unidad central de mando que en este caso es una computadora dotada de un sistema gráfico y completo que permita un fácil manejo de todos los recursos por parte del operador. Resulta impresionante ver como día a día, con el avance de la tecnología, el software de interfaz HMI (Human Machine Interface) se ha vuelto cada vez más versátil y popular, ya que antiguamente estos sistemas tenían un esquema totalmente dirigido a grandes industrias, en los cuales servía de vinculo entre las máquinas y las personas que las utilizaban, proporcionando algunos elementos de control de procesos, emitiendo alarmas, registrando datos, representando en forma gráfica el estado de las máquinas y procesos. Hoy, el centro de atención de ios procesos de fabricación ha cambiado del hardware (máquinas) al software, y del software HMI que controla la fabricación discreta y procesos al middleware (software intermedio) capaz de ofrecer soluciones que abarcan toda la empresa. Con el aumento y la mayor diversidad de las necesidades, el sofíware HMI ha evolucionado desde una herramienta de visualízación en el taller de la fábrica hasta convertirse en una auténtica "interfaz de empresa" que permite 45 capturar, controlar y transmitir datos desde el taller hasta la empresa misma del cliente Por todo lo anotado hasta este momento, se puede realizar la propuesta del enlace tanto para la etapa de control como para la de video. Para determinar las características del sistema a impíementar, se deben considerar los siguientes aspectos: Se debe determinar e! tipo de aplicación. Alcance del enlace Se debe observar las regulaciones sobre el uso de frecuencias. Se debe observar las regulaciones sobre los dispositivos. * Por el Tipo de Aplicación. Resulta claro determinar que este tipo de aplicación cae dentro del grupo de los Telemandos, ya que se utilizan las telecomunicaciones para controlar a distancia el funcionamiento de los dispositivos de un equipo. El simple hecho de ser un telemando no es suficiente como para pensar que ya se puede categorizar por completo la aplicación en estudio, ya que un telemando abarca muchas posibilidades de conexión. Por el Alcance del Enlace. El presente estudio está enfocado a una aplicación específica, que es la de controlar la posición de una cámara de video, pero el fundamento teórico se lo plantea en una forma general para aplicaciones comerciales e industriales, en las cuales es no es raro requerir de distancias de hasta 200 metros o superiores. 46 Por e! alcance del enlace se utilizan las radiocomunicaciones de corto alcance. De esta manera se ha reducido el margen de estudio a una aplicación de telemando mediante el uso de dispositivos de corto alcance que cumplan con los estándares: • 802.11 y802.11bdel IEEE. • Parte 15.247 del FCC, con una potencia menor o igual a 100 mW. • Bluetooth versión V.1. • BRETS 300.328 (Especificaciones técnicas de la Comunidad Europea para equipos de transmisión de datos que operen en la banda de 2,4 GHz y usen la técnica de espectro ensanchado). • ISC RSS210del Canadá. • TELEC Radio Regulation de Japón; Se puede también considerar la tecnología utilizada para las comunicaciones la Spread Spectrum en cualquiera de sus modalidades, esto es en secuencia directa, salto de frecuencia o la combinación de las anteriores. • Regulaciones sobre el uso de frecuencias Las frecuencias permitidas para esta aplicación quedan reducidas a las compartidas con aplicaciones ICM. Tabla 1.12 Bandas de frecuencias permitidas en el Ecuador para Aplicaciones de telemando mediante el uso de dispositivos de reducido alcance —'""•"•"•"•'•• ™^ "iif-f-... .W™TI,,.,.^.™M^ Banda de Frecuencia Central Canal Frecuencias (MHz) (MHz) Radioeléctríco 902-928 915 2400-2483,5 <. ... < . . . ' - *v, 5725-5850 .1 2450 , 5800 25 KHz i 100KHz i 100 KHz 47 Tabla 1.12 Características de los sistemas que utilizan la técnica de salto de frecuencia É Banda de SISTEMAS C)ON SALTO DE FRECUENCIA ..; •;' ^'^'«""/-T- ',-,'' 'i-"» ,. * . Número de Tiempo Período de Canal de salto frecuencias a 20 dB (MHz) (Máximo) saltos (mínimo) tiempo40 (Seg) Promedio de ocupación del canal (seg) „_ <250 KHz 902-928 „ _j 4 >250KHz 50 0.4 25 0.4 20 i 10 vJ 2400-2483.5 1 MHz 5725-5850 1 MHz 75 0.4 30 i 75 0.4 30 , i Los sistemas que empleen salto de frecuencia tendrán sus canales separados como mínimo a 25 kHz. El máximo ancho de banda a 20 dB permitido en un canal de salto es de 500 kHz. Sistemas de Secuencia Directa. Los sistemas de espectro ensanchado que operen con secuencia directa, tendrán un ancho de banda a 6 dB de al menos 500 kHz. La densidad espectral pico de potencia de salida a la antena no deberá ser superior a 8 dBm en un ancho de 3 kHz durante cualquier intervalo de tiempo de transmisión continua. El tipo de conexión a utilizar para esta aplicación puede ser: • Punto a punto; Si se utiliza un centro de control, y un equipo remoto a ser controlado. 40 Es el período de tiempo durante el cual se determina el tiempo promedio de ocupación del canal. 48 Punto a multipunío: Desde un centro de control, se pueden controlar varios equipos remotos. Regulaciones sobre los dispositivos. La potencia de salida del transmisor debe ser menor o igual a 100 miliwatios (mW) de tal forma que no requerirán de aprobación expresa del CONATEL para su libre funcionamiento. La antena deberá ser omnidireccional con una ganancia máxima de 1 dBi y encontrarse adherida al equipo. Todos los dispositivos a utilizar deben cumplir con los estándares estipulados para su funcionamiento y los que dictamine el CONATEL. CAPITULO 2 IMPLEMENTACIÓN DEL ENLACE INALÁMBRICO 49 CAPITULO 2. IMPLEMENTACION DEL ENLACE INALÁMBRICO Luego de haber determinado el tipo de sistema y las características que deben cumplir los dispositivos para ser utilizados en la aplicación en estudio, el siguiente paso es realizar la investigación de la disponibilidad tanto en el mercado nacional corno internacional de transmisores y receptores de RF que cumplan con las regulaciones dictaminadas por el CONATEL, AI disponer de una base de productos y distribuidores, se procede a la selección de los dispositivos a ser utilizados para la transmisión y recepción de las señales de control y de vídeo. Considerando que en el mercado existe una amplia gama de productos, que cumplen con los requerimientos técnicos mínimos indicados por los órganos reguladores, se debe mencionar que el parámetro que ha resultado fundamental para la selección de los dispositivos, es el factor económico, ya que uno de los objetivos del presente trabajo es la ¡mplementación del enlace inalámbrico en una forma económica. 2.1 IMPLEMENTACION DEL ENLACE PARA LA TRANSMISIÓN DE VIDEO. Se ha indicado anteriormente de la existencia del sistema computarizado de una cámara de video, en el cual la señal de video es generada por una cámara digital QuíckCam de la empresa Connectíx, su señal es enviada a la computadora a través del puerto paralelo, y luego se procesa la información para presentarla en la pantalla. Esta información puede ser guardada en un medio magnético sí así se lo desea. Una de las características; del software que compone este sistema 50 es que al ¡metalizarse realiza un barrido de todos los puertos de comunicaciones e incluso verifica la existencia de una tarjeta de captura de video. Al término de la inicialización del software, queda completamente definido el puerto a través del cual se realizara la transmisión y recepción de las señales de control y el puerto o tarjeta por la cual se ingresará la señal ,de video. Para el caso de la transmisión inalámbrica de la señal de video se pone de lado la opción de utilizar el puerto paralelo como medio para la captura de la señal, ya que resultaría muy complicado e impráctico enviar esta señal, puesto que para su transmisión se necesitaría un conversor de paralelo a serial y luego la señal pasarla al transmisor. En el lado del receptor se necesitaría el proceso inverso; es decir, una vez que la señal es captada se debe pasar a un circuito para convertir los datos a un formato en paralelo. Esto podría producir errores en la imagen por la falta de sincronismo y un mayor retardo en todo el proceso de transmisión. ! Para la aplicación de la transmisión inalámbrica de la señal de video, se utilizará una cámara que puede ser de! tipo analógica o cámaras digitales que utilizan e! sistema CCD (Condensad Coupled Devjce), que basan su funcionamiento en una matriz de elementos electrónicos que responden a la excitación de la luz cargándose con determinado valor. El estado de cada elemento se convierte a una señal analógica y se encuentra lista, para ser enviada como en el caso de una cámara analógica pura. Con el uso de este tipo de cámara se necesita de una tarjeta dígitalizadora de video, que será el medio por el cual se ingresa la señal a la computadora. El escoger el tipo de tarjeta dependerá prácticamente de las características del PC y de la aplicación que se desea controlar. Entre las características que dependen de la aplicación se debe considerar si se necesita o no la señal de audio incluida, si se desea imágenes en tiempo real, si se requiere para aplicaciones de video conferencia, edición de imágenes, etc. 51 (a) (b) (c) (d) Figura 2.1 Algunos tipos de cámaras de video (a) Convencional de video vigilancia (b) QuickCam (c) Handycam (d) QuickCam Figura 2.2 Tarjetas digitalízadoras de video (a) Tarjeta digitalizadora de video y software de instalación (b) Tarjeta de captura de video analógico o digital (c) Tarjeta digitalizadora con múltiples entradas de vídeo 52 El sistema que compone el transmisor y receptor deben ser dispositivos para aplicaciones de corto alcance que cumplan con las especificaciones de potencia, frecuencias y además dispongan de la autorización para su utilización. Para aplicaciones de transmisión de: señales de video se ha encontrado que existe una gran cantidad de productos que cumplen con las características necesarias y la gran mayoría trabajan en la banda de frecuencias ICM de 2,4 GHz. Se menciona adicionalmente que existen cámaras inalámbricas que son compatibles con receptores y el precio del sistema total es relativamente bajo, y nuevamente todo dependerá de la aplicación que se desea controlar. Se puede encontrar en el mercado transmisores de video con características muy buenas y en tamaños realmente sorprendentes y su alcance de transmisión se encuentra entre los 60 m en ambientes cerrados y 150 m en ambientes que no presenten mayores obstáculos. Para mayores distancias las características técnicas y físicas de los transmisores se vuelven más exigentes y de igual manera el precio por estos dispositivos aumenta notablemente. Figura 2.3 Cámara de video CCD con transmisor inalámbrico incluido El diagrama de bloques del sistema de transmisión inalámbrica para la etapa de video se muestra en la Figura 2.6. La señal de video enviada por la cámara pasa al transmisor de RF, en esta etapa es modulada (el tipo de modulación depende de la técnica utilizada por los dispositivos seleccionados para la transmisión y recepción de la señal de video) a una frecuencia de 2,4 GHz y es enviada al receptor. En este lado el receptor demodula la señal y la ingresa a! PC a través de una tarjeta de captura de vídeo. 53 Figura 2.4 Cámara de video CCD inalámbrica y receptor de 2,4 GHz Figura 2.5 Transmisores miniatura de video en la banda de 2,4 GHz (a) Transmisor de video 2,4 GHz (b) Cámara miniatura con transmisor incluido (c) Míni tranasmisor de audio y video 2,4GHz 54 Estación de mando Cámara de Video Tx. 2,4 GHz Rx. 2,4 GHz Tarjeta digitalizadora de video Figura 2.6 Diagrama esquematizado de la etapa de video De los equipos encontrados en el mercado y que cumplen con las regulaciones establecidas para la aplicación en estudio, se realizó un análisis técnico y económico para determinar el que será utilizado en este proyecto. En la Tabla 2.1 se muestran algunos de estos dispositivos y las características que fueron tomadas en cuenta para realizar la selección. Tabla 2,1 Sistemas de transmisión y recepción de vídeo '• •"->——-^.:...... ; c ," 'O ' o a ^ S U) 0 c o o. Ü : : camera channel 1524OOK Cámara inalámbrica QJ í? 0) Q^ o ' •*-". 0 0) a -n E • ' >. o TJ rC <£ C Q . 0) O C "o Q. f- .; Transmisor, receptor, de video 3 adaptadores 12V. Antena 100 m interiores PAL1 2,4 GHz incorporada S1 30356 Transmitter ' 3 0 J^ -O 0 ' •• Transmisor y d) E 0) audio 0) OJ Q i miniatura ' - -c .:..j.-^a.:.^.-.^^ SÍ NTSC2 10 mW I 300 m exteriores U$280 | j Transmisor y receptor de 4- 4 canales. Adaptadores de 12V. Antena incorporada ,, Color Transmisor Adaptador 12 V NTSC 2,4 GHz Si PAL 100 m interiores 10 mW 200 m exteriores US 220 I j ; 2,4GHz Receiver 4chnl i Receptor /Adaptador 12 V : 2,4 GHz • .„__„.,., „„.. .,, J ..„. —.-- .....„,.„—..—J Nn 10 mW lOmW .J „, ^ 200 m interiores US229 i U$125 I . _™™, ^ ^ • 1 Phase Alternatíon une. Fue desarrollado en Alemania. Se basa en el sistema NTSC americano, pero fue modificado para evitar las distorsiones de color e imprecisiones del matiz característicos del sistema original NTSC. T Las sigla NTSC significa: National Televisión System Committee. Este sistema fue desarrollado en los Estados Unidos y fue el primer sistema de televisión en color. Las transmisiones en este sistema comenzaron en el año 1954. 55 El equipo utilizado para la etapa de video es el Transmutar camera 4-channel 1524OOK que lo distribuye la empresa JAMECO, y se lo escogió por ser el más económico y presentar buenas características técnicas (suficientes para el enlace en el presente estudio), comparadas con los restantes. El kit 2.4 GHz AV Sender3 consta de un transmisor y un receptor que trabajan a la frecuencia de 2,4 GHz. Figura 2.7 Transmisor y receptor de video y audio de 4 canales Entre sus principales características técnicas se tienen las siguientes: • Banda de frecuencia ICM : 2.4-2.483GHz • Selección de cuatro canales tanto en el transmisor como en el receptor • Antena tipo dipolo incorporada en el equipo • Respuesta a la señal de audio entre 20 Hz a 20 KHz • Salida de vídeo 1 V p/p 75 n • Conector Jack RCA para el audío/video • En el transmisor: • • Vin: 12VDC@500mA • Vout: 12VDC@300mA En el receptor: • Vin: 1 2 V D C 5 0 0 m A Kít que lo distribuye Jameco, ver características en el Anexo 56 Para la conexión entre el transmisor y la cámara de video y el receptor y la tarjeta de captura de video se necesita de un cable de 75 O. macho - macho. TI Rx.2.4GHz Cámara CCD Tarjeta cap. Video Estación de Mando Tx. 2.4 GHz Figura 2.8 Implementación inalámbrica de la etapa de video 2.2 IMPLEMENTACIÓN DEL ENLACE PARA LA TRANSMISIÓN DE LAS SEÑALES DE CONTROL. Para implementar el enlace inalámbrico para las señales de control se parte de la condición que las señales serán transmitidas por medio del puerto serial de comunicaciones. Esta condición en unión de las recomendaciones emitidas por los órganos reguladores son suficientes como para poder escoger un sistema compuesto por un transmisor y un receptor que posibiliten la implementación de la aplicación que se está planteando. La búsqueda de los dispositivos se realizó en su totalidad a través de Internet, y algunos motores de búsqueda que dieron resultados satisfactorios fueron temas como: Wireless RF RS232, Wireless RF for shorí distance, inalámbricos, telemando devlce, Radíomódem short Transmisores distance. 900 MHz technology. Existen muchas empresas dedicadas a la fabricación de transmisores y receptores y la elección de uno u otro producto dependerá definitivamente de las 57 características de la aplicación tales como, alcance de la transmisión, velocidad, comunicación ful! dúplex o half dúplex, el presupuesto que se obtenga para la aplicación, etc. De cierta forma la distancia o alcance para la transmisión no resulta un inconveniente, ya que muchos productos tienen la opción de trabajar con repetidores. De entre los dispositivos de corto alcance se tiene que cubren distancias desde los 60 metros a los 300 metros, dependiendo del ambiente en el cual se encuentran. Hay muchos otras que inclusive pueden llegar a cubrir distancias de hasta 5 Kilómetros sin necesidad de repetidores, como el que se muestra en la Figura 2.9, pero su aplicación sale de este estudio ya que para cubrir grandes distancias, se requiere de altas potencias de salida y que sus antenas se encuentren instaladas en posiciones estratégicas y separadas del equipo. Una opción para reducir considerablemente los costos, al implernentar una aplicación que requiera el control de procesos a distancia, es utilizar transmisores y receptores de corto alcance de propósito general, ya que anteriormente, o si los requerimientos lo hacen indispensablej se utilizan los RTUs (Remote Terminal Unit), que son grandes dispositivos especializados, los cuales tienen múltiples puertos de entrada para señales analógicas y/o digitales, puertos para transmisión de video, puertos de comunicaciones, salidas de alta y mediana potencia, gran alcance de transmisión, poseen su propio software de instalación y aplicación, pero su precio puede llegar a alcanzar hasta los miles de dólares (5, 10 hasta 20 mil dólares dependiendo del equipo). 2.9 Transmisor especializado para aplicaciones de telemando 58 (a) (b) Figura 2.10 Transmisores de baja potencia de propósito general (a) Transmisor Farell 2.4 GHz (b) Transmisor/Receptor TR300 900 MHz Existen soluciones alternas y más económicas a la utilización de RTUs, tal es el caso de que se encuentran productos que poseen características similares, en cuanto a puertos de I/O de señales analógicas y/o digitales, y puertos de comunicaciones. Cada una de estas opciones se puede encontrar en uno o varios módulos que se los expande según las necesidades. La diferencia es la capacidad de control del número de señales, alcance de la transmisión, etc. El precio de este tipo de sistemas dependerá del número y tipo de módulos adicionales que se utilice (en una configuración que comprenda el transmisor y 2 módulos actuadores puede costar entre cinco y diez mil dólares dependiendo del fabricante) (a) (b) (c) Figura 2.11 Algunos tipos de RTUs (a) RTU M1. Utilizado para aplicaciones de mediana potencia (b) RTU Director. Especializado para comunicaciones TCP/IP (c) RTU APEX. Para aplicacines multiprotocolos y mediana potencia 59 (b) (a) Figura 2.12 Sistemas de transmisión para aplicaciones de telecontrol de la casa Farell Instruments (a) Unidad módem de alta velocidad y corto alcance (b) Unidad módem radio industrial (c) Unidad de transmisión bidireccional de señales analógicas y digitales El diagrama del enlace inalámbrico para la etapa de control es el que se muestra en la Figura 2.13. La frecuencia de operación seleccionada está en la banda de los 928 MHz debido a la existencia de una gran variedad de dispositivos que cumplen con las normas técnicas especificadas para su funcionamiento y además su costo es relativamente bajo. Tx. 916.5 MHz RX. 916.5 MHz Etapa de control Potencia Figura 2,13 Diagrama del enlace inalámbrico para las señales de control. Para escoger el transmisor y receptor a utilizar en esta etapa, se consideraron características como la frecuencia de operación, potencia, alcance, y el precio, entre otras. 60 Tabla 2.2. Transmisores inalámbricos de corto alcance — —¿iii^ "•J-""-'"t'v "--r;i-.---ai-.--— -.-^. .• . -.-.M^.^^¿7rñ.i o c ;O 'u "° (T3 .^ re c E CU —i J o 0 0) LL c Oí O u-. .—t C cz ir> ^ LÜ fh \íf _CÜ QJ cj c cu o c ro _U 'o 0. O 0) 0 ~ ce o « 1 £ 1 CL O o - '" '-•^•••"•'^mm^mmtM^ — • •— — i 1 00 pies TR300F RS3232 300 pies 100 m . 916,5 MHz ; i 300 m RS232 . exteriores ^.^. VV . T _ . . .j - .. . :„.„„.,_ .. . 916,5 MHz : ; i 10mW • ¡ E re •- o 'u 0) Q_ H ** 2 „. bps Half US240 56000 bps Half US 330 , dúplex • .J 9600a 100 m T-MOD-ST [/) 15 9600a interiores • 10mW "O dúplex exteriores WI¡nk434S c 19200 interiores / 1 mW 916,5 MHz O "° ¡9 interiores ; 300 m ' exteriores ! RS232 56000 RS485 bps Half US680 dúplex El radío transmisor a utilizar en el enlace es el TR300F, distribuido por la casa OTEK, tanto para la transmisión como para la recepción y se muestra en la Figura 2.14. Fue escogido por presentar el mejor precio, y a pesar que entre sus características técnicas, el alcance que ofrece el TR300F, es el menor, se considera suficiente para el presente estudio. Figura 2.14 Radio transmisor TR300F. 61 Sus características de operación son las siguientes4: • Frecuencia central de operación: 916.5 MHz • Transmisión : OOK5 a 19.2 KB • Potencia de transmisión pico: 1 mW • Ganancia: 100 dB • Alcance (exteriores): 300 pies • Alcance (interiores); 100 pies • Auto Transmisión: 28 caracteres • Puerto: RS232C a 19.2 Kbps • Configuración del puerto:19200,8,N,1 • Vin: 120 VAC • Antena 3 pulgadas de longitud Las aplicaciones más comunes que se pueden obtener mediante el uso de este dispositivo son: Comunicación PC-PC, PC-DCE, PC a sistemas SCADA, PC a instrumentos. El TR300F se conecta a la computadora por medio de un cable serial DB9M-DB9F y no requiere de licencia para su operación. En la parte frontal del TR300F se dispone de un juego de cuatro Dip switches, con los cuales se puede programar la dirección de cada una de las unidades utilizadas en el sistema de transmisión y su forma de operación, se puede de esta manera obtener hasta 15 nodos diferentes. Entre sus formas de operación se tienen las siguientes: • Master - Slave. Es la utilizada en este proyecto, y consiste en que la unidad instalada en la computadora de mando (Master), transmitirá las señales de control a todas las unidades remotas (slave). • Auto Transmisión. La transmisión se realiza cuando es enviado el comando CR6 o cuando el buffer del TR300F se encuentra lleno con 28 caracteres. Mayores características de este dispositivo se encuentran en los anexos del TR300F OOK. (on/off key),Modu!acÍón de amplitud (ASK), en donde una de las amplitudes es cero y la otra es la de la propia moduladora CR Retorno del carro, con su equivalente hexadecimal 13h 5 62 • Broadcast. Por medio de la configuración de los Dip Switches se puede agrupar a distintas unidades de TR300F, de tal forma que la transmisión de información sea recibida únicamente por los que corresponden al grupo seleccionado El protocolo de comunicación que utiliza el TR300F es totalmente transparente (Fully Transprent Protocof) y está designado por la letra F con que termina la descripción del dispositivo (TR300F), para realizar la transmisión es necesario conectar el cable serial entre el TR300F y el PC y señales RXD, TXD y GND. utilizando únicamente las Este tipo de protocolo se caracteriza por sus dos formas de operación: • Auto Transmisión: envía el mensaje cuando su registro se ha saturado con un máximo de 28 caracteres. • Transmisión Forzada: se envía un mensaje de r¡ caracteres seguido por la señal "CR" (Hex 13) y el mensaje es enviado. Existe una restricción sobre el uso de los caracteres hexadecimales: 02, 03, 22, EE y DD, los cuales son reservados para operaciones internas del dispositivo. Unidad de Mando Tx. 916.5 MHz Rx. 916.5 MHz Etapa de control Y Potencia Motor Figura 2.15 Planteamiento del enlace inalámbrico para la etapa de control. 63 La configuración final de la etapa de control para el enlace inalámbrico es la mostrada en la Figura 2.15 El costo total del enlace tanto para la etapa de video como para la de control se detallan en la Tabla 2.3, cuyos valores no incluyen el IVA. Tabla 2.3 Costos por la adquisición de los dispositivos para el enlace inalámbrico I Cantidad j 2 Descripción 1 Costo (US$) ÍTR300F i I I \ "1 .. Transmitter camera 4- channel 152400K ._ 480,00 Tarjeta digítaüzadora Win-TV Go 220,00 ,„ 110,00 Importación y desaduanización 180,00 a .. i j J - 1_ _. \0 TOTAL ] 64 CAPITULO 3. PRUEBAS Y RESULTADOS En este capítulo se describen las pruebas realizadas y los resultados obtenidos en la etapa de transmisión de la señal de video y en la etapa de transmisión de ¡as señales de control a través del puerto seria! de comunicaciones. Es necesario volver a mencionar que e! propósito de este proyecto es ¡mplementar un enlace inalámbrico que permita controlar desde una PC el sistema de orientación de una cámara de video, mediante el uso de dispositivos que cumplan con los estándares y normas establecidas por los organismos reguladores. Para realizar las pruebas del enlace, se debe recordar que se debía utilizar el software CVAR junio con el sistema de orientación de una cámara de video desarrollcido en el proyecto "Control Computarizado de Una Cámara de Video Para Aplicaciones De Robótica" 3.1 PRUEBAS PARA LA TRANSMISIÓN DE VIDEO Con el software "CVAR" instalado en la PC, se corrió la aplicación bajo un sistema operativo Windows 98. La aplicación no presentó ningún inconveniente y se procedió a verificar los parámetros que definen el puerto o tarjeta de video digitalizadora por medio de la cual se ingresará la señal proveniente de la cámara de video. Con la utilización de la tarjeta digitalizadora de video WinTV~GO instalada en una ranura PCI de la PC, la configuración de ajuste de cámara en la aplicación CVAR es la siguiente: 65 « Video connector: COMPOSITE « Standard: NTSC-M Los parámetros anteriores son los únicos que se deben tener en cuenta para que el sistema reconozca la tarjeta de video, como la fuente a través de la cual se ingresa la señal. La tarjeta de video WinTv-GO, fue 'escogida debido a que no requiere de mayores recursos del hardware de la PC, entre sus principales características se pueden indicar las siguientes: o Procesador: 436 o superior «> Memoria: mínimo 32 MB en RAM <> Espacio en disco: 80 MB mínimo « Sistema operativo: Windows 95 o superior o Soporta formato de video NTSC o Soporta captura de video en tiempo real « Compatible con video for Windows Como el sistema original utiliza una cámara digital con salida a puerto paralelo, la cual no es posible emplear con dispositivos inalámbricos por las razones que ya se analizaron, para reaíÍ2:ar las pruebas de transmisión-se utilizó una cámara con una salida estándar, la cual se conectó al Transmisor. En el lado de la PC se conectó el receptor de video directo a la tarjeta digitalizadora. Para ambos casos se utilizaron cables RCA de 75 Q. muestra en la Figura 3.1. La disposición final de los elementos se Para condiciones en que sea necesario la transmisión de audio junto a la señal de video, se, puede utilizar una cámara de video que tenga incorporada un micrófono (o se puede utilizar un micrófono separado de la cámara), y cada señal (video y audio) se conectarán correspondientes del transmisor (video In, audio L y audio R). a las entradas En forma análoga se realiza la conexión desde el receptor a la tarjeta digitalizadora de video. Con las conexiones antes descritas y la configuración en el software verificada, la 66 transmisión de la señal de video por medio del enlace inalámbrico planteado no presentó ningún inconveniente. Audio Estación de Mando Video : igura 3/1 Video Disposición de dispositivos empleados en el enlace inalámbrico para la transmisión de la señal de audio y video 3.2 PRUEBAS PAí^A LA TRANSMISIÓN DE LAS SEÑALES DE CONTROL. Para realizar las pruebas del enlace inalámbrico, para la etapa de transmisión de las señales de control entre la PC y el sistema de control de orientación de ¡a cámara de video, se conectó los dispositivos tal como se muestra en la Figura 3.2 La conexión desde la PC a! TR300F y del TR300F al sistema de control y potencia, se realiza por medio de un cable con conector DB9 (F-M y M-M respectivamente) con conexión directa entre sus terminales, como lo muestra la Figura 3.3. Al correr la aplicación CVAR con los TR300F conectados, no se obtuvo resultado alguno, ya que los transmisores no respondían a las señales enviadas por el programa a través de! puerto serial de comunicaciones. . Se pudo observar que 67 los transmisores se quedaban inhibidos y se necesitaba desconectarlos por algunos minutos para que nuevamente comiencen a operar. Para descartar algún problema en los dispositivos, se procedió a probarlos por separados. Para esto los TR300F disponen de un pulsador; que al presionarlo, en e! otro TR300F se recibe una señal de prueba que verifica su funcionamiento y se lo visualiza por el cambio de color en el led que indica el estado de operación (Stand By o Rx). Esta prueba demostró que los TR300F y el enlace trabajaban correctamente. Unidad de Mando :igura 3.2 Tx. 916.5 MHz Rx. 916.5 MHz Etapa de control Y Potencia Motor Disposición de dispositivos empleados en el enlace inalámbrico para la transmisión de las señales de control D B 9 Hgura 3.2 TD TD RD RD GND GND D B 9 Disposición de pines entre la PC/Sistema de control y el TR300F Al analizar el programa fuente del software CVAR, se pudo encontrar que la mayoría de las instrucciones de control que son enviadas al puerto serial de comunicaciones y que activan el movimiento de los motores de paso son datos binarios que no representan a un carácter ASCII definido, esto es: » Para el movimiento horizontal se envían las secuencias: 8,4,2,1 « Para el movimiento vertical se envían las secuencias: 128,64,32,16 De los valores arriba mencionados solamente ei 64 (corresponde a @) en ASCII y el 32 (espacio en blanco) son caracteres definidos y estandarizados. De esto se dedujo los siguientes problemas: « Para el movimiento de los motores en el sentido horizontal se utiliza el código 2 (00000010), que es de uso reservado por e! fabricante de! transmisor TR300F. u Los códigos utilizados para la generación de movimiento de los motores de paso,. no son estandarizados, y los transmisores TR300F, o cualquier otro dispositivo que se pueda utilizar para transmitir estos códigos, no pueden operar en forma adecuada, ya que estos valores afectan la operación y/o integridad del dispositivo. Se paso luego a tratar de encontrar alguna solución por el lado del software desarrollado para el antiguo proyecto en el cuál el presente estudio se basa. El programa fuente de la aplicación CVAR fue realizado en Visual Basic 4.0 en 16 bits. Al tratar de compilar con una versión más avanzada de Visual Basic (VB 6.0) se generaron errores de compilación, ya que existen algunas instrucciones que no son compatibles entre versiones de Visual Basic. Frente a esta situación, se decidió no insistir por este lado, y se orienta la búsqueda de una solución alterna considerando la generación de un conjunto de instrucciones de control y la posibilidad de modificar el programa cargado en la etapa de control. Se pasó seguidamente a dejar de lado a la aplicación CVAR. Para esto se generó un pequeño número de instrucciones en Visual Basic, que realizan operaciones de lectura y escritura en el. puerto serial. Se utilizaron las secuencias antes mencionadas, para el control de movimiento de los motores en sentido horizontal y vertical. siguiente forma: Con este pequeño programa se hicieron pruebas de la 69 Pana el movimiento en sentido horizontal; se generó la siguiente secuencia: 8 con su equivalente en binario 00001000 (dato enviado al puerto) 4 con su equivalente en binario 00000100 2 con su equivalente en binario 00000010 1 con su equivalente en binario 00000001 Con esta secuencia enviada al puerto serial, se observó el comportamiento siguiente: Si bien el motor gira en sentido horizontal a veces salta hacia la izquierda y en otras ocasiones hacia la derecha. Al salir de la aplicación los dispositivos de transmisión se quedan inhibidos, lo que resulta peligroso para la integridad del equipo. Para el movimiento en sentido vertical: se utilizó la siguiente secuencia: 128 con su equivalente en binario 10000000 (dato enviado al puerto) 64 con su equivalente en binario 01000000 32 con su equivalente en binario 00100000 16 con su equivalente en binario 00010000 En este caso se consigue que el motor que genera el movimiento en sentido vertical se active trabajando correctamente, logrando de esta forma realizar un barrido completo de abajo hacía arriba.de la cámara de video. El movimiento se genera cuando se transmiten los códigos 64 y 32, sin tomar en cuenta los dos restantes. El programa original en unión con el software grabado en la EEPROM de! sistema de control, genera un cambio de sentido en el movimiento del motor, cuando el código que se está enviando es igual al anterior, y la secuencia cambia de ascendente a descendente o viceversa. De estas pruebas se pudo concluir que el enlace implementado en el presente trabajo cumple su objetivo, que es el de proponer un enlace inalámbrico económico mediante la utilización de dispositivos que cumplen con las regulaciones emitidas para este tipo de aplicación, y que no se puede realizar un completo control del movimiento, debido a que el sistema que controla el 70 movimiento utiliza códigos ASCII no estandarizados y otros que son de uso reservado por los dispositivos empleados para hacer el enlace inalámbrico. Es necesario mencionar que con la finalidad de dar una solución definitiva a los problemas encontrados en la aplicación base de las pruebas del enlace inalámbrico ¡mplementado en el presente proyecto, y a pesar de que esta labor sale del contexto del presente trabajo,, se contactó con la persona que diseño el software y hardware del sistema CVAR. Se le manifestaron los inconvenientes encontrados y se planteó realizar una modificación en el programa cargado en la EEPROM del hardware, con el siguiente criterio: o Enviar desde el programa creado para las pruebas un carácter ASCII estándar, que identifique la dirección del movimiento solicitado. o En el programa de la EEPROM se debe detectar e! dato enviado desde la PC, y luego enviar a los drivers de los motores de paso las secuencias correspondientes que determinan el,estado de movimiento del motor. Los resultados de esta entrevista fueron: » A pesar de que el sisíema original CVAR plantea su apertura para ser utilizado con un sistema inalámbrico en la etapa de transmisión de las señales de control, el momento de su desarrollo, no se consideró que el uso directo de las secuencias que determinan el estado de los motores, como códigos de control, podrían causar problemas el momento de utilizarlo con dispositivos de comunicación estandarizados. « Ya no se disponía del programa cargado en la EEPROM del hardware. Esto definitivamente dejaba de lado cualquier esfuerzo por solucionar los problemas en el sistema CVAR, cuando se utilizan los dispositivos con el enlace ¡mplementado. Para verificar de otra forma la integridad de los transmisores, se realizó un enlace entre dos PCs con aplicaciones de Hiperterminal, configurando e! puerto de 71 comunicaciones en 9600,8,N,1. De esta prueba se consigue que la información fluya sin problemas ya que los códigos que se envían al puerto son ASCII es decir, se encuentran estandarizados. Además, se observó que el buffer del TR300F que es de 28 caracteres y auto transmite cuando este se encuentra lleno, o que se puede generar la transmisión a cualquier instante cuando se presiona la tecla enter, lo que no se consigue con el conjunto de instrucciones en Visual Basic utilizadas para las pruebas. En resumen, en el proyecto anterior, en el que se logró el control de los movimientos, quizás no se tomó en consideración que los códigos de control que debían ser empleados, deben mantenerse dentro de los estándares establecidos, de esta forma se pudo haber conseguido una plataforma abierta para su utilización con cualquier dispositivo externo de comunicación estandarizado. 3.3 PRUEBAS DEL ALCANCE DEL ENLACE. Al realizar las pruebas del alcance del enlace se consideraron por separado la transmisión de video y la transmisión de las señales de control. Para la transmisión de las señales de video, se consiguió una recepción hasta una distancia de 40 m en ambientes cerrados y de 70 m con línea de vista. Para obtener una mejor resolución se debe ajustar en forma adecuada la orientación de las antenas tanto del transmisor como del receptor. En las pruebas de transmisión de las señales de control se consiguió un alcance de 20 m en ambientes cerrados y 40 m con linea de vista. Las especificaciones de este producto indican un alcance de 30 m y 100 m respectivamente. La posición de los dispositivos tiene que ser en sentido vertical. Para ciertas aplicaciones de telemando se puede decir que estas distancias son adecuadas, pero, para otras es probable que se requiera de repetidores TR300F o dispositivos de mayor alcance. Para la aplicación de este estudio no se 72 requiere de repetidores adicionales entre e! transmisor y el receptor. Se comprobó con estas pruebas que !os dispositivos que operan en la banda de frecuencias de 2.4 GHz, tienen mayor alcance que los que operan en la banda de los 900 MHz. 73 CAPITULO 4. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 4.1 CONCLUSIONES » En la vida diaria y competitiva en que la sociedad se encuentra inmersa hoy en día es preponderante optimizar el uso del recurso tiempo, y en el área de la tecnología esto se lo puede conseguir aprovechando de sistemas ya fabricados, que garantizan su funcionamiento y que tienen un carácter de aplicación general; adaptándolos a nuestras necesidades prácticas. Este criterio se considera muy importante ya que la competencia en el área comercial es bastante agresiva, y no se puede dar el lujo de pasar excesivas horas, días y en el peor de los casos semanas, tratando de diseñar y probar dispositivos que muy posiblemente se los puede encontrar en el mercado y a muy bajo precio. Por supuesto, siempre existirán ocasiones donde se pueda competir con versiones propias, particularmente cuando se puedan reemplazar equipos de propósito general (y por lo mismo, más caros) por versiones de propósito específico. Tampoco se excluye en aquellas aplicaciones en las que para lograr dominar la tecnología y conceptos detrás de ciertos sistemas y dispositivos, solo queda reproducir lo que ya está hecho. <> La información que se ha recopilado y presentado en el presente trabajo resulta una gran fuente de información de primer nivel para aquellas personas que deseen tener un marco de referencia en aplicaciones de radiocomunicaciones amparadas en las normas y regulaciones emitidas por las instituciones nacionales e internacionales pertinentes. « Una gran ventaja del enlace inalámbrico presentado en este trabajo es que se lo realizó con una visión global y la utilización de dispositivos de aplicaciones 74 generales; por lo tanto, el enlace presentado queda abierto a cualquier tipo de aplicación que requiera de una comunicación serial Half Dúplex. ¿' <» La funcionalidadj escalabilidad y contabilidad son términos con que se encuentran en sistemas o equipos cíe alta presencia en el mercado, El trabajo aquí presentado cumple con estas características, ya que en cuanto a funcionalidad presenta muchas alternativas de aplicaciones, se puede obtener la categorización de la transmisión por la opción de broadcast que presentan los dispositivos, opciones alternas de tipos de comunicación como son: Master-Slave, Broadcast, Auto transmisión, distintos modos de operación como puede ser: Punto - Punto, Punto - Multipunto, facilidad para comunicación entre diferentes equipos PC - PC, PC - DCE, PC - equipos terminales, etc. En cuanto a la escalabilidad se la obtiene por la opción en que se puede añadir cuantos equipos se deseen considerando la tabla de direccionamientos de hasta 15 nodos, seleccionados a través de los switches existentes en cada TR300F. Se puede obtener un mayor potencional del sistema realizando mejoras o actualizaciones en el software de control en el que se puede incorporar cuantos controles se deseen. Esto simplemente queda limitado por la concepción que se desea dar a la aplicación general. La confiabilidad del sistema se encuentra garantizada por las características y especificaciones presentadas por ¡os proveedores de los equipos utilizados en este trabajo, y por las opciones que presenta el software propio de la aplicación. <• El presente trabajo y sin necesidad de modificaciones puede ser presentado corno una gran opción en el mercado por sus características de facilidad en su instalación, bajo índice de mantenimiento y a un costo de implementación relativamente bajo, pudiendo de esta forma quedar como alternativa para la substitución de los tradicionales sistemas de CCTV, o si en lugar de la cámara de video se instalan luces, en una sala de presentaciones o en áreas que se requiera se puede controlar la dirección del haz de luz. 75 « Los estudios y trabajos realizados como proyectos de titulación, deben estar orientados y acogidos en los estándares tecnológicos que se encuentran establecidos. Con este criterio se puede garantizar que el estudio realizado puede fácilmente ser utilizado y comercializado junto con otros productos que cumplen con estas recomendaciones. « El objetivo principal de este proyecto fue alcanzado en forma satisfactoria, pues se pudo irnplernentar un sistema de transmisión para las señales de video y control, mediante el uso de dispositivos económicos y que cumplen con las normas y estándares dictaminados por los organismos nacionales e Internacionales encargados. <» A pesar de que no se pudo conseguir un control sobre la orientación de la cámara de video en el sentido horizontal, debido a fallas conceptuales que no fueron previstas en ei sistema CVAR, utilizado en este proyecto como el medio con el cuál se realizaron las pruebas, se pudo demostrar que, los dispositivos utilizados par el enlace inalámbrico, cumplen con ¡os requerimientos objeto de este estudio, como son; Uso de .frecuencias permitidas, potencia radiada permitida, de libre licencia para su utilización, antenas adheridas al dispositivo; así como la transmisión y recepción de las señales de control, demostrada al menos con dos secuencias de movimiento en sentido vertical. o A pesar que por catálogos, los dispositivos utilizados ofrecen alcances de transmisión de 30 a 100 m (interiores y con línea de vista respectivamente), en la práctica estos valores máximos del alcance se encuentran por debajo del 50% cíe las distancias ofrecidas por los fabricantes 4.2 RECOMENDACIONES » Se debe concientizar a las autoridades y estudiantes del gran potencial que existe en la institución, para aprovechar el recurso que se tiene en el 76 desarrollo de aplicaciones prácticas y que pueden ser comercializadas en el mercado, pues las necesidades ya existen. Esto trae dos grandes ventajas que son: Obtener el ingreso adicional de recursos económicos para la institución, mediante la comercialización de productos desarrollados por estudiantes bajo la supervisión de los maestros y despertar en la mente de cada estudiante el espíritu de competitividad, de buscar formas alternativas de comercio y mostrarse ante el mercado como excelentes profesionales. o bl grado de desarrollo de las nuevas tecnologías y la rapidez con que estas se dan es una realidad que se debe tener muy en cuenta, por esto es importante para cada estudiante y profesional que desee ser competitivo en el mercado, se mantenga informado y actualizado por lo menos en lo que se refiere a su área de trabajo. El conseguir este objetivo hoy en día resulta muy fácil mediante el correcto uso del Internet o La tendencia de las radiocomunicaciones de corto alcance apunta a la interconectividad de diferentes tipos de dispositivos y marcas mediante e! uso de la tecnología Bluelooth que a corto plazo se convertirá en un estándar, por eso es que en forma personal recomiendo su profunda investigación para aquellas personas que tengan interés en aplicaciones de estas características. <• Para el desarrollo de aplicaciones, en las que se requiere la intervención o manipulación de los puertos de comunicaciones, es sumamente recomendable la utilización de un software de programación de bajo nivel, tal es el caso de C, C++ o con aplicaciones Visual se puede utilizar el Borland C. Estos sistemas permiten un mejor control tanto de los puertos como de la información que se desea manejar a través de ellos. o En el caso del desarrollo de un software y un hardware para- una aplicación específica como la que se ha tratado en este estudio, se recomienda realizarla con una visión global, de tal manera que sea una estructura abierta para la 77 aplicación y utilización de dispositivos estandarizados.- En este caso en particular ios datos de control enviados a través del puerto de comunicaciones dificultaron en cierto grado la utilización de los dispositivos utilizados. Este inconveniente se habría solventado sí hacia el puerto se enviaban caracteres ASCII que definan el sentido del movimiento, y en el programa cargado en la EEPROM del circuito de control se realizaba la determinación del sentido y orientación al igual que el enmascaramiento de los datos para la generación de movimiento de los motores de paso. 78 BIBLIOGRAFÍA « Digital Communications Fundamentáis And Applications, Bernard Skalar, Prentice-Hall. 1988 ü http://vyww.beyondlogic.org/ 0 http://www.itu.jnt/homs/ « http://V7ww.conatel.gov.ee/ « http://vyww.fcc.gov/ ü http://vyww.iameco.com/ o http://yyww.otekcorp.gov/ ü http://vyww.superinveritos.coin/ • http://www.farellinstruments.com/ • http://www.arcomcontrols.com/ • http://www. piensaenred.com/ « http://yyww.monoqrafias.com/ 0 http://yyww.bluetooth.com/ " http://vyww.robotiker.com/ : ANEXO A ... ,, "•*í?; líf '•" :? f ; - ; { , , . } : . - , . „ ^- u'SpSfSS"" Señal Pin . , ,,.,,,. ~ :-:: E)¡st|¡Büciórídép¡n^: >^DB25)^ EIA From To CKT DCE DCE 1 Frame Ground AA 2 Transmitted Data BA 3 Received Data BB 4 Requestío Send CA 5 Clearto Send CB C 6 Data Set Ready CC C 7 Signal Gnd/Common Return A6 8 Rcvd. Une Signal Detector CF C 11 Undefined 12 Secondapy Rcvd. Une Sig. Detector SCF C 13 Secondapy Ciear to Send SCB C 14 Secondapy Transmitted Data SBA 15 Transmitter Sig. ElementTiming DB T (Timíng) 16 Secondapy Received Data SBB D 17 ReceiverSig. ElementTiming DD T 18 Undefined 19 Secondary Requestto Send 20 Data Terminal Ready 21 D (Data) D C (Control) D SCA C CD C Sig. Qualiíy Detector CG C 22 Ring Indicator CE 23 Data Sig. Rate Selector (DCE) CI C 24 Transmitter Sig. ElementTiming DA T 25 Undefined http/www.bey ondlogic.org/rs232.htm ; C ; ANEXO B Bandas de frecuencias y limites de emisión radiada para dispositivos de corto alcance1 Excepciones a los límites generales Límite de emisión Tipo de utilización Banda de frecuencias 9-45 kHz Equipo de Idealización de cables Potencia de salida de cresta de 1 0 vatios 45-10l,4kHz Equipo de localízación de cables Potencia de salida de cresta de 1 vatio 10 1,4 kHz Detectores de marcador electrónico de compañía telefónica 23,7uV/ma300m 1 01,4-1 60 kHz Equipo de localízación de cables Potencia de salida de cresta de 1 vatio 1 60-1 90 kHz Equipo de localízación de cables Potencia de salida de cresta de 1 vatio Cualquiera Entrada de 1 vatio a la etapa final de RF i Potencia de salida de cresta de 1 vatio A-valor medio j Q-cuasi cresta 1 ! A i 1 90-490 kHz Equipo de localízación de cables i 5 10-525 kHz Cualquiera Entrada de 100 vatios a la etapa final de RF 525-1 705 kHz Cualquiera ' : Entrada de 100 vatios a la etapa final de RF : Transmisores en terrenos de instituciones i 24 QOO/ííkHz) uV/m a 30 m fuera de los educativas límites del campus ; Q . i Q : Cualquiera, cuando la anchura de banda a ; 100uV/ma30m 6 dB > 1 0% de la frecuencia central ¡ A 1 Cualquiera, cuando la anchura de banda a 6 dB < 10% de la frecuencia central 15 jíV/m a 30 m o anchura de banda en (kHz)/f(MHz) ¡ A Cualquiera de 15.2252 10000 u V / m a 3 0 m ; Q -, ' t Sistemas de corrientes portadoras y • coaxiales con fugas 1,705-10 MHz 15 uV/m a 47 715/f(kHz) m del cable .¡ ,. 13,553-13,567 MHz 26,96-27,28 MHz j Cualquiera de 15.227 j j ,„- ,,, ,., ,...., , . , , ,,, 10000 uV/maS m „„„„„,„,* 1 UIT Documento 1/BL/7-S " Aplicaciones que cumplen con la regulación de la parte 15.*** de la FCC A ' Vil 1 |'M '-'T- -"•••• '--"*.•- *^'_ -?-.-.-— -:-- — — — -.—.-."•-.-..„.,* AoQ Señales intermitentes de control 40,66-40,7 MHz ^> ....•• ».».....-•< 1 OQOuV/ma3m AoQ Cualquiera de 15.229 1 000 uV/m a 3 m Q Sistemas de protección perimetral 500 nV/m a 3 m A 10000uV/ma3m A 10000uV/ma3m A Transmisiones periódicas „_, ........ 43 ,7 1-44,49 MHz . Teléfonos inalámbricos Teléfonos inalámbricos 46,6-46,98 MHz -j j 45,75-49,51 MHz Teléfonos inalámbricos 10000uV/ma3m 49,66-49,82 MHz Teléfonos inalámbricos 10000uV/ma3m A Cualquiera de 15.235 10000[iV/ma3m A Teléfonos inalámbricos lGOOOuV/ma3m '. A 49,9-50 MHz Teléfonos inalámbricos 10QOOuV/ma3m A 54-70 MHz Exclusivamente para sistemas de protección perirnetral no residenciales 1 00 uV/m a 3 m Q 70-72 MHz Exclusivamente para señales intermitentes de control 1 250 uY/m a 3 m AoQ 0 para transmisiones periódicas 500 jíV/m a 3 m AoQ O para sistemas de protección perimetral no residenciales 100uV/ma3m 49,82-49,9 MHz J ™| 72-73 MHz : A Señales intermitentes de control 74,6-74,8 MHz ; 500 aV/m a 3 m ; Transmisiones periódicas 75,2-76 MHz „ AoQ 1 250uV/ma3m \m AoQ i A j ; Dispositivos de asistencia de auditorio Señales intermitentes de control „,, i ; \0 Q 000 uV/m a 3 m Dispositivos de asistencia de auditorio Transmisiones periódicas \ 1250uV/ma3m '] A o Q AoQ 500uV/ma3 m Dispositivos de asistencia de auditorio : 80000uV/ma3m Señales intermitentes de control j Transmisiones periódicas \ 250 5 0uV/m 0 u V /am3am3 m • : \mA j i ; AoQ i AOQ ; •n¿¿—¡.¿a-a-ü^iai-.i ..i.ii.m.i.n •-.-.-.-.I.-M.-.ÜI •,-.• ñ •-!.««« 76-88 MHz Exclusivamente para señales intermitentes de control 1 250 uY/ma3 m AoQ O para transmisiones periódicas 500 jíV/m a 3 m AoQ 0 para sistemas de protección perimetral no residenciales 10QuAVma3m Q Señales intermitentes de control 1 250uV/ma3 m AoQ Transmisiones periódicas 500 jíV/m a 3 m AoQ Cualquiera de 15.239 (< 200 kHz de anchura de banda) 250 LtV/m a 3 m A Señales intermitentes de control 1 250 nV/m a 3 m AoQ Transmisiones periódicas 500 uV/m a 3 m AoQ i 88-108 MHz .„„ ^_i ,,.,.jt 12 1,94- 123 MHz 138-149,9 MHz Señales intermitentes de control 150,05- 156,52475 MHz AoQ i (625/1 1) x fíMHz) - (67500/1 1) uV/m a 3 m Transmisiones periódicas (250/1 l ) x f ( M H z ) (27000/1 l ) u V / m a 3 m AoQ Señales intermitentes de control (625/1 1 ) x fíMHz) - (67500/1 1 ) uV/m a 3 m AoQ Transmisiones periódicas i AoQ \s intermitentes (250/1 l ) x f ( MdeHcontrol z)(27000/ll)^V/ma3m 156,52525-156,7 MHz AoQ (625/1 1) x f(MHz) - (67500/1 1) uV/m a 3 m Transmisiones periódicas _____<__ 156,9-162,0125 MHz i (250/1 l ) x f ( M H z ) (27000/1 l ) ü V / m a 3 m ^.v^-Í^^Í^^M^MM,- Señales intermitentes de control Señales intermitentes de control AoQ (625/1 1) x f(MHz) - (67500/1 1) uV/m a 3 m ; (250/1 l ) x f ( M H z ) (27000/Il)[iV/ma3rn Transmisiones periódicas 167, 17- 167, 72 MHz AoQ ; AoQ : AoQ (625/1 1) x f(MHz) - (67500/1 1J uV/m a 3 m : -m 173,2-1 74 MHz ^ Transmisiones periódicas i*í"""'"""""'™'H (250/1 l ) x f ( M H z ) (27000/1 l ) u V / m a 3 m ¡ AoQ '. \~Señales ...... . . .de...»control (625/1 1 ) x f(MHz) - (67500/1 1 ) |iV/m a 3 m intermitentes —— ~——.....J Transmisiones periódicas (250/1 l ) x f ( M H z ) (27000/1 l ) u V / m a 3 m AoQ : AoQ ! i i | Exclusivamente para señales intermitentes de control 174-21 6 MHz 3750 uV/ma3 m *W'... "" - 2 16-240 MHz 285-322 MHz 3 750 uV/m a 3 m AoQ Transmisiones periódicas 1 500 uV/m a 3 m AoQ Señales intermitentes de control (125/3) x f(MHz) - (21250/3) uV/m a 3 m AoQ A AoQ (125/3) x f(MHz) - (2 1 250/3) jíV/m a 3 m AoQ AoQ (125/3) x f(MHz) - (21250/3) uV/m a3 i AoQ m ' Transmisiones periódicas (50/3) x f(MHz) (8500/3) fiV/m a 3 m AoQ Exclusivamente para señales intermitentes de control 12500uV/ma3m AoQ 0 para transmisiones periódicas 5 000 uV/m a 3 m AoQ Exclusivamente para señales intermitentes de control 12500uV/ma3m AoQ O para transmisiones periódicas 5 000 uV/m a 3 m 614-806 MHz 12500[iV/ma3m '. 0 para transmisiones periódicas 5000uV/ma3m ; AoQ \s de 1 2control 5 0 0 u V / m a. 3 m i r ! i 5000 u V / m a 3 m AoQ AoQ • 0 para transmisiones periódicas i Q Exclusivamente para señales intermitentes de control ? Exclusivamente para señales i \mA o Q O para dispositivos de íelemedida biomédica en hospitales 566-608 MHz I ^j (50/3) x f(MHz) (8500/3) fiV/m a 3 m ; (50/3) x fl[MHz) (8500/3) u V / m a 3 m i Señales Intermitentes de control 5 12-566 MHz , Señales intermitentes de control Señales intermitentes de control 470-5 12 MHz , AoQ Transmisiones periódicas 4 10-470 MHz , O para transmisiones periódicas 1 500 uY/m a 3 m .„,.... ,._., , _j O para dispositivos de telemedida 1 500 uV/m a 3 m biomédica .. . . . Transmisiones periódicas 335,4-399,9 MHz ,, AoQ j '" "" 't . ¡ ! AoQ | jptfügi ' •—i • —..~™™-*»¿-t*ia*f¡?r"ir'>'> h "fl i^s i . .>, - , - .^re....^..^--.^— ,v,-.^-^,^^,^Airta-.;,,r".— ••— ---,-irtift-fflri-i 12500 uV/ma3-m AoQ Transmisiones periódicas 5000uV/ma3m AoQ Señales intermitentes de control 12500 uV/ma3 m ! S06-890MHz i ~ •>. , -j 890-902 MHz AoQ _J . _._._„ Transmisiones periódicas 5 000 uV/m a 3 m AoQ Señales utilizadas para medir las características de un material 500(iV/ma30m A Transmisores de espectro ensanchado Potencia de salida de 1 vatio Sensores de perturbación de campo 500 000 uV/m a 3 m | 902-928 MHz A J Cualquiera de 15.249 Señales utilizadas para medir las características de un material 928-940 MHz 5000jiV/ma3m AoQ Señales intermitentes de control 12500uV/ma3m AoQ ; 5 000 fiV/m a 3 m Señales utilizadas para medir las características de un material 500p-V/ma30m Señales intermitentes de control 12500fiV/ma3m Transmisiones periódicas 5 000 uV/m a 3 m „._ _ — >._____ «o,*™-™*-— > ,««,«,«m™™^ 1,91-1,92 GHz >-- . v. ,.„..,„.,'....-'.-' - AoQ "'• 1 2 5 0 0 u V / m a 3 r n A : A 5000uV/ma3m i A Señales intermitentes de control I 12500fiV/ma3m ! A Transmisiones periódicas ¡ 5000^tV/ma3m : Señales intermitentes de control ,„„„ „-..] j AoQ ' 12500 u V / m a 3 m Transmisiones periódicas „„..- „.-. 1,7222-2,2 GHz A ; A Señales intermitentes de control 1,71-1,7188 GHz AoQ 5 000 uV/m a 3 m Transmisiones periódicas 1,6465-1,66 GHz A Transmisiones periódicas 1 Señales intermitentes de control 1,6265-1,6455 GHz ' AoQ Transmisiones periódicas 1,427-1,435 GHz Q 12500uV/ma3m Í Señales intermitentes de control 1 ,24- 1, 3 GHz „.„. Señales intermitentes de control Transmisiones periódicas 940-960 MHz 50 000 uV/m a 3 m ....-,.,..,.„ ,,,„,,,, 500uV/ma30m A 12500uV/ma3m j A ; 5000[iV/ma3m A A 12500[iV/ma3m Transmisiones periódicas ! 5 000 uV/m a 3 m Señales intermitentes de control ; 12500fiV/ma3 m Transmisiones periódicas : 5000uV/ma3m A ; A —<J —j ' ' Dispositivos del servicio de <.,.... .^.w^,..,, .„...,..,..,.-< ' \s intermitentes de control ; Variable J i A 1 i mt_t_^_ —_ .^_.^~.~,.~.~~~,~.~. ,-„.-„ f __ • •• -.jun-ñnn-i 1 — -.-—...- — . —-^ —. comunicaciones personales asincronos 1,92-1,93 GHz Dispositivos PCS isócronos Variable 2,3-2,3 1 GHz Señales intermitentes de control 12500uV/ma3m A Transmisiones periódicas 5000 uV/maS m A Señales intermitentes de control 12500 u V / m a S m A Dispositivos PCS asincronos Variable Transmisiones periódicas . 5 000 uV/m a 3 m Transmisores de espectro ensanchado Potencia de salida de 1 vatio Cualquiera de 15.249 50000uV/ma3m 2,39-2,4 GHz 2,4-2,435 GHz 2,435-2,465 GHz : Sensores de perturbación de campo ; 500 000 U-V/m a 3 m Cualquiera de 15.249 \s 5de GO espectro O O u V /ensanchado ma3m 2,465-2,4835 GHz 2,5-2,655 GHz Potencia de salida de 1 vatio : i A Potencia de salida de 1 vatio Transmisores de espectro ensanchado ' A A ; A i Cualquiera de 15.249 50000 u V / m a 3 m A Señales intermitentes de control 12500uV/ma3m A •J Transmisiones periódicas 2,9-3,26 GHz j Señales intermitentes de control ¡ 5000pV/ma3m A ; 12500uV/ma3m A 5000 u V / m a 3 m A Transmisiones periódicas 3,267-3,332 GHz 3,339-3,3458 GHz j Sistemas de identificación automática de vehículos : Señales intermitentes de control • 12500 u V / r n a 3 m A Transmisiones periódicas ; 5000 (iV/ma3 m A 3 000 uY/m por MHz de anchura ; A de banda a 3 m i Sistemas de identificación automática 3 000 ¡iV/m por MHz de anchura i de vehículos • de banda a 3 m ... . __J Señales intermitentes de control ', I 2 5 0 0 u V / m a 3 m ! A ___j A ; - Transmisiones periódicas A ¡ A ; ] 5000^V/ma3m : Sistemas de identificación automática de vehículos ' ; 3 000 uV/rn por MHz de anchura : de banda a 3 m -.-=•?--.--.. -,||ri*¡rt-aiJi»** Mft<f*fi?.t?JÍ\t-.'W • -•-•- .-.-- -.. :. . Señales intermitentes de control ...,...,.. „„„„.«.... 3,358-3,6 GHz Transmisiones periódicas 4,4-4,5 GHz j *j "*" 12500uV/ma3m A 5000 u \ V m a 3 m A „> > ; *> , Sistemas de identificación automática de vehículos 3 000 fiV/m por MHz de anchura de banda a 3 m A Señales intermitentes de control 12500uV/ma3m A Transmisiones periódicas 5QOOuV/ma3 m A ua^ 5,15-5,35 GHz Dispositivos de infraestructura de Variable información nacional „ ,._.,™,« , „„,.„. ,„.„„„ ,„.„,.,„„ .„,.. .... J Señales intermitentes de control 12500uV/ma3m A Transmisiones periódicas 5000uV/ma3m A Señales intermitentes de control 12500uV/ma3m A Transmisiones periódicas 5000 uV/ma3 m A 5,725-5,825 GHz Dispositivos de infraestructura de información nacional Variable 5,725-5,785 GHz Transmisores de espectro ensanchado Potencia de salida de 1 vatio Cualquiera de 15.249 50000uV/rna3m Transmisores de espectro ensanchado Potencia de salida de 1 vatio Sensores de perturbación de campo 500 000 uV/m a 3 m A Cualquiera de 15.249 50000 uV/ma3m A Transmisores de espectro ensanchado Potencia de salida de 1 vatio Cualquiera de 15.249 50 000 fiV/m a 3 m A 5,85-5,875 GHz Cualquiera 50000uV/rna3m A 5,875-7,25 GHz Señales intermitentes de control 12500jiV/ma3m A Transmisiones periódicas 5 000 fiV/m a 3 m A Señales intermitentes de control I2500uV/ma3m A 5QOOuV/ma3m A 5,25-5,35 GHz 5,46-5,725 GHz ; ; ^* ... 5,785-5,815 GHz 5,815-5,85 GHz 7,75-8,025 GHz Transmisiones periódicas 8,5-9 GHz 9,2-9,3 GHz Señales Intermitentes de control ¡ A j j _¿ A 12500[iV/ma3m ^w, ! } .*-J Transmisiones periódicas 5 000 uV/m a 3 m A Señales intermitentes de control I2500uY/ma3m A i 5QOOuV/ma3m A ¡ Transmisiones periódicas j 9,5-1 0,5 GHz 10,5- 10,55 GHz 10,55-10,6 GHz 12,7-13,25 GHz Señales intermitentes de control 12500uV/ma3 m A Transmisiones periódicas 5 000 uV/m a 3 m A Sensores de perturbación de campo 2500000uV/ma3m A Señales intermitentes de control 12500 u V / m a 3 m A Transmisiones periódicas 50GOuV/ma3m A Señales intermitentes de control 12500 u V / m a 3 m A Transmisiones periódicas 5 000 [iV/m a 3 m A Señales intermitentes de control 12500uV/ma3m A 5000[iV/ma3 m A Señales intermitentes de control 12500fiV/ma3 m A Transmisiones periódicas 5000uV/ma3 m A Señales intermitentes de control 12500 u V / m a 3 m A Transmisiones periódicas 5 000 uV/m a 3 m : A Señales intermitentes de control 12500uV/ma3m : Transmisiones periódicas 13, 4- 14,47 GHz 14,5-15,35 GHz 16,2- 17,7 GHz Transmisiones periódicas • Transmisiones periódicas 12500p,V/ma3m j A A : 5000 u V / m a 3 m A Señales intermitentes de control • ! 12500u.V/ma3m 23,12-23,6 GHz 5 000 ¡íV/m a 3 m A • 250QOQpV/ma3 m A ; 2500000uV/ma3m .* A 250 000 uV/m a 3 m A 250 000 uV/m a 3 m A Transmisiones periódicas 24-24,075 GHz Cualquiera de 15.249 24,075-24, 175 GHz Sensores de perturbación de campo Cualquiera de 15.249 \ A ' ' 5000p.V/ma3m Señales intermitentes de control 21,4-22,01 GHz : • _^J 24,1 75-24,25 GHz Cualquiera de 15.249 24,25-3 1,2 GHz Señales intermitentes de control -™-"*< ' _. _ 31,8-36,43 GHz _ J . •*•-<- - Transmisiones periódicas i Señales intermitentes de control Transmisiones periódicas -J 36,5-38,6 GHz Señales intermitentes de control 1 Transmisiones periódicas ¡ j A • 12500uV/ma3m <">, ; 5 000 fiV/m a 3 m 12500pV/ma3m ': 5 0 0 0 t i V / m a 3 m .-j = 12500 u V / m a 3 m ) 5 000 fiV/m a 3 m ; A A ; A A j i A | 46,7-46,9 GHz Sensores de perturbación de campo montados en vehículos Variable 59-64 GHz Ni aviones, ni satélites, ni sensores de perturbación de campo (con una excepción fija cualificada) Variables 76-77 GHz . . Sensores de perturbación de campo montados en vehículos ., , : > i Variable Piug-N-Piay Wireless XCVR Cosí PLUG-Ñ-PLAY"DÍRECTTOP-C-' WIRELESS (RF.) & LICENSELESS TRANSCEIVER *^cs new TR300 comes readyto Plug-N-Play! Complete wiíh power suppíy, "Open, 'Transparent" or OTBK's Protocols, aníenna and simple intructions, it's so simple that we guarantee your set up in l'O minutes or less for the first node (less for oíhers) or return them for full refundí' Just stick it to any surface withthesuppíiedvelcro. • i ApplicatiQrjs: Any wireless communicationfí:omPC-PC;PC-DCS,PC-SCADA, PC -Instrumenís. etc., fromHazardous (I.S. Pending) to safe áreas, temporary or £>ermanent wiring replacement, etc. The TR300 is so simple that it can even be installed by one person thanks to its Range Finder (Test) switch, all yo u311 need is yourDB9M-DB9F cable. License: Nonerequired," OTEK's FCC ID# OYDTR100. Master-Slaves: All units are identical and can talk-listen to any other unit. The builí-in"Dipn switchj lets you programthe units's address and communicate with spechic addresses or "broadcast ecto all of them. Up to Í5 nodes (addresses) are ivailable. . .. \uto-Transmission: You can command v/henío íransinít (<CR>) oríhe TR300 molido ií autornaticalr^whenitsregisterisíuíl(2S characters). Broadcast: Transínits to alltüiits regardless of address. '. ^uto-Retrans.rnissíon: Shouldthe íransmitting unit feilto receive the acknowledgnent fromthe targeted receiver, it wiH retransmit the message(s) up to 7 times or v/íll iisplay the "Error"ínessage''on'your screen (OTEK's Protocol Suffix ceB" Only. Seip: Xhe PC software included (firee) has ahelp menuto quickly help you change jarameters andtrouble shoot (OTEK's Protocol Suf5x"B" Or¿y). )ialog Screen: -Tells you everything that is happening íucludrng "LowBattery" :oncaíiqns'(QXEK)sProtoc6lSufExtB'5Onlyl i ntrmsicallv Safe: Contact OTEKfor Availabflity __ Dperating Frequency SPEC1F1CAT1ONS @>25°cT\ Section: 9l6.5ívIHz ±0.2MHz >ta Rate ¿R.F.) OOK:19.2KB; ^íax. Peak Transmií Power .... 1 mW \.eceiver's Gaín lOOdB Vuto Transmission 28 Char. ndoor/Outdoor Raage 100/300 ft. 1.S, Section: IS-232C 19.2Kbps Characters Any ¡ettings 19200, 8N1 TOTE: For 9600 Baud, specrfy SubSuffix-l,íe:TR300Al OveraLL Spe_cs:_ Volíage Input..l2ÜVAC with included .;..' Power Suppiy Transmit Cu-rent (§ 5VDC 20mA Receive Current @ 5VDC lOmA Operating Temperáture 0-60°C Storage Temperature..... ~20-f70°C Size T . 1.75"x3.25x0.75" Anterraa 1/4 Wave 3" Long Weight ;..2o2(56Gra)+P.S. .,,,,1 LimitedLifetime Warr'anted! Qrd'erñig Information (AívIX, Visa &MC Accepted>. • • ' Cominerciai Grade" _TE300':.^5.(Need2 Units mínimum.) Includes P.S. '-•'•..••• • -.', • .'•',-Antenna'anÜ-PC Software ProtocolTypé::' ;;gpecify:Súffix"A": OpenProtocol,B":OTEK'sProtocol or :.«:-.-¿.'..v.;...: ~v¿,., • .-.^ ísr^-^ranspareat Protocol (see otekcorp.com/idx.htm and ••...' : :--; '.••••,"' ' •cliclc-oil<ITR2343'r ' - :el: 520-743-7900 Í"a3:: 520-790-2308 :ofl Free: 877-BAR-OTEK (227-6335) l-Mail:[email protected] Veb:www. Qtekcorp.com CORP. Since 1974 4016E.TENKESSEEST. TUCSON, ÁZ. S5714US-AUSA ™ 6-27-01 Page 1/2 : "TR" SERIES SERIAL COMMUNICATIONS PROTOCOLS NEW! FÜLLY TRANSPARENT PROTOCOL 1. 2. 3. 4. 5. For Fully Transparent Protocol, Use Suffix "F" (ie. TR206F) For Open Protocol Serial I/O use Suffix Á (ie. TR208A). For Transparent Operation use Suffix "T"; for 19,200 or "TI" for 9600 Baud. For optional 9600 Baud (not available with OTEK's protocol), order suffix "Al" (ie TR300A1 or TR200T1 or TR400F1). l For OTEK's Terminal Program with its cústorn screen, use suffix "B" and upload trie free software from otekcorp.com/index/trtermiorirom supplied diskette. (Bl NOT Available.) HOW THEY WORK: For FulÍY Trausparent Transparent & Open Protocols: Use any terminal program (Hyperterminal, Procomm, Kermit, etc.). Set it for 19,200 Baud (9600 • if Sub-Suffix 1) "S-N-l", connect your serial cable (RXD, TXD^and GND) and apply power. NOTE; Verify P/N vs. Power Input Or You Wilí'Destroy The Unit! 1. Fully Transparent TSuffix "F""): , • l.A Auto-transmission; Type messages in 28 characters increments (28, 56, 84, etc.) Í.B. Forced Transmission; Type any length message (<27>28<56>84, etc) & <CR>. The "TR" wiíl auto-transmit the packets in 28 character increments, any residue MUST usethe<CR>(Hex!3). 2. 3. Transr&rent CSuffis "T"): j Same as "F" above but requires the "TO" address (ie. 02 TEST <CR>)'wilí transmit the "TO" & "FROM" (ie. OÍ) address. i Open (Suffis_A): ;. Same as "T" but a) expects the ackriowledgement frorn the receiving unit and Tvill automatically retransmit (up to 8 times) if not received; b) adds dialog to the message such as; *= Successñil Transmission, ?~ 'Unsuccessíul Transmission, NN= "TO" Address, NN*= ÁcknoAvledgement from "TO" Address, NN"XYZ"= "XYZ" Message from NN Address and ' ' c) Adds "ECHO" to the sending units1 terminal. NOTE: Hex Codes 02, 03, 22, EE & DI) Are Reserved For Interna! Operation, Do NOT USE! ¡514016 E. TennesseeSt.,Tucson, Az. 85714-2130 US.A -a520-748-7900 •-S520-790-230S Web Site: w\vw.otekcorp.com E-K'íail: sales(2!otekcorp.com SERIES TK200, TR300 AND TR400 INSTRUCTIQNS 6-27-01 PAGE 2/2 Thank you for your preference of OTEK's Producís' Please verify the part number before makíng any connections and operating your Wíreless Transceivers. NOTE 1: If your part number has a "B" Suffix, these instnictions PONOT appiy, refer to OTEK's Terminal Protocol "TRTERM" found in your shipment, inside the back cover (pg. 17) of our Wireless Catalog or in our web site': www: otekcorp.com/index and then click on "TRTERM". • • NOTE 2: The TR200 and TR400 have idéntica! connections on theír connectors (DB9 and Píns/Socket). When using the PB9. ONLY connect pins 2, 3 and 5 to your terminal PONOT connect other pins to it!. NOTE 3: Connector's Pin 1 is on the left (square pad on P.C.B. of TR200), Pin 12 on the right. ALARM FEATTLRE: ¡ The TR200 and TR400 have a built-ín alarm function that can be enable/disable locally or wirelessly. The output is an Open Collector Transistor (O.C.T.) with máximum rating of 30V/20mA and it is N.O. (Normally Off). It's collector is at Pin 12 and common (emitter) ground ai Pin 5. To turn it "ON" pulse to ground Pin 11 (TTL level only), to turn it "OFF" pulse Pin 11 to ground again (1A pulse turns it "ON", 2nd pulse turns it "OFF". For remote control of íhe O.C.T. (wireless only) send the command "NN ALARM ON" (alí upper case) <CR>, to turn it "OFF", send the command "NN ALARM OFF1' (all upper case) <CR>. NOTE: NN~ Unlt's Address. "00" Reserved for Broadcast Transirá ssion. NOTE: The unit's O.C.T. is NOT controlled by íts own serial ínput, only vía wireless or its Pin 11. Si &j3&tt:xzriKKFSi m •£¡y»í j^íElSf!" >í3íS¡5^ ilfJsisfeiJiHíS tfiíjllÉ!: .^ííK íliiílííff 'nx"^ íl^vri'rírf »*v^K ^pv^iT+fl fí'T^í ^vffíjií ^S!Si5 jftf» -y ^~Tf.'- *™ ^f'-j-i'±ri* O .r^irjW^'^^^r^^^^V^^ ~ ri r-^t-ír-'.*^ víu?J-C-1 ^ % ?1 w, CíS-J •»<íV?^.£^-^P5^^T;fiwe^^.DM^a¿i^ JTH^" i '.'•:• O NOTES: 1. 2. y3R0j^^ X = Switch ON (on TR300) or Pin Grounded (on TR200 or TR400) for Selected Address On Fully Transparent ("F" Suffix) The Address Is Auíomaíicaüy Set At 00 And The Address Pins Are Inoperative, ; ISM Band: 2400Mhz - 2483 Mhz Audio/ Video on four seiectable channels Full Range: EIA, CCIR, NTSC, PAL Antenna Mode: Dipoíe ( Omnidirectíonal j Demodulation Method: KM Frequency Generating: P.L.L. Audio Responso: 300~300QHz Video Output: IVpp / 75 ohm Composíte Video RF Output Power: Follow the regulation 1 -3 Specifications Tx Rx User's Manual Video & Stereo Audio cable * 2 Power Adapter *2 l-2Package Contents Tx. So that you can view any image transmitted by the Tx in another locatíon. Such as your sleeping baby, while enjoying TV program. wireless audio and video signáis transmitted by the The Tx ¡s a veiy high frequency ( 2.4 GHZ) Wíreless Audio & Video transmitter. Using Tx, you can transmit Audio & Vídeo signáis from your VCR., IV, Camcorder, GCD camera, Encoder ( PC to TV ) and Vídeo Card ( TV output) etc. It allows you to send Audio & Video signáis frorn one área to another. The Rx ¡s a receiver to receive 1-1 Introduction to Tx & Rx CHAPTER 1 INTRODUCTION . « Remot * Marke * Built-i - • ISM B e Full ra « Four s 1-4- Featur Transmitte e DC Po a DC Po e Power * Size: 1 e Weight Receiver e DC Po 9 Power e Noise * Sensiti * Size: 1 » Weight Signa! Sou Audio and * Encod * CCD * Camco 9 TVset e TV-Ou * LD/V 1 -r-. 3D=i iTTI ctí 1 o! H 553 ~^*O •' c=fl[> ic=OLHs > = M «ros a H r : Connects Tx to Audio out of your VCR, Camcorder, CCD -Camera etc. 2. VIDEO IN : Connects Tx to Video out of your VCR, Camcorder, CCD-Camera etc. 3.DC 12V IN : Power connector, connects with the supplied Adapter. (-) {»_{-*-) 4.DC 12V OUT : Supplys power to CCD-Camera. (-) [•_(+) 5.CH SET : Selects channel thatyou wish to send and connects the channeí jump with a 2 pin housinj; 6.RF-OUT : Sends Audio and Vídeo signáis 0¿ K-J 1.AUDIO IN >—H < f 1— o w i—' Q 1 i •5 o 1-5 Function Description : : : : : 1.AUDIO OUT 2.VIDEO OUT 3.DC 12V IN 4.CH SELECT S.ANT(RF-IN) ANT 1. Tx (Wireless Transmitter) : set up the channel with jurnper {4 selectable channels), Hnk the Transmitter and picture or/and sound source with an AV wire, and plug-in the adaptcr ( 12 VDC ) 2. Rx (Wireless Receiver} : Link the Receiver and TV with an AV Wire, please adjust the Dip-Switch at the back of the Receiver. Setting up the channel thatyou wish to view : place the channel dip-switch ¡n the "down" posiüon. Setting up channels thatyou wish to disable : place the channel dip-switch in the "up" posítion Í.e. If the CH land CH2's dip-switches are in the down position, means CH1 and CH2 will be selected. Use the same procedure to seíect the sequence channels 3. Sequence timihg : Fixed 4 Sec. 4. All Txs are built with a four frequcncy transmitter. The users can use four wireless Transmitters Tx on 4 different channels. The Wireless Receiver Rx can receive up to 4 dífference frequency signáis and display the 4 pictures in sequency. 2-2 Installation and setting up the channels Using absoíutely no wtres, Tx and Rx can send audio or vídeo signáis from virtually any sound or picture source to any TV or powered speakers using the same connectors as your other electronics. To cnjoy wireless video and audio, just connect the transmitter to whatever picture or sound source you wan't to view or hear at another locat'ion, and then connect the receiver to the TV or powered speakers in that other locatíon. Then plug-in the Adapter (12VDC) on both the transmitter and receiver and you are ready to go wireless. 2-1 Introdudion CHAPTER 2 Hardware Installation Ellon A 1—4 all on, and the re 1 receiver can accept Specía! jumper(trans Please foliow channels of transmitting r there will be a blank 4 se seconds. The receiver will automat At this time, the Receiver • *Note: Ifyou do not fol the signáis from the trans r C C Chan Trun Siníttcr channel 1 as your transmi C4 C3 C2 Cl For transmitter, 4 jumpers EÜofl EDolT Transmitter There are 4 jumpers on th receiver. ANT n nn Vídeo R Audio L DC I2V VS CAMCORDER DVD PUYER ' *.:- b* TV GAME CABLETV BS RECEIV6R D ínterference Noi picture or Audio D No pícture or so Symptoms A minor adjustme you are experienci 4-1 Trouble Sho Picase check the f Tx & Rx broadcast high-quality Audio a m u s t be o r i e n t e d For optim'al perform For máximum operat ( e.g. your TV or transmitter and recei . Orienti