FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA, ELECTRONICA, MECANICA Y INFORMATICA ESCUELA PROFESIONAL DE ING.ELECTRONICA Sistemas de comunicación I Informe Simulación radio enlace DOCENTE: Jorge Luis Arizaca Cusicuna . INTEGRANTES: Jesus Dennis Carlos Butron 103653. Marco Antonio Vilca Choque 110015. CUSCO – PERÚ 2020 INTRODUCCION Hoy en día los Sistemas de Radiocomunicaciones nos rodean por todas partes, entre ellos se encuentran los ya habituales sistemas de telefonía móvil, se unen las Redes de datos inalámbricas, la televisión digital terrestre o los Radio enlaces punto a punto, ahora para el correcto funcionamiento de estos sistemas resulta crucial un diseño adecuado del interfaz radioeléctrico y el diseño de Radio enlaces es una disciplina que involucra toda una serie de cuestiones tales como la elección de la banda de frecuencias, el tipo de antenas y los equipos de radiocomunicación, el cálculo del balance de potencias, la estimación de los niveles de ruido e interferencia o el conocimiento de las distintas modalidades y fenómenos de propagación radioeléctrica, entre otras. En el diseño de los Sistemas de Radiocomunicaciones es preciso manejar informaciones detallada del entorno geográfico y por otra parte existe información que es necesaria para calcular la propagación radioeléctrica, como es el relieve del terreno, el tipo de suelo, ubicación de los picos montañosos, etc y por otra parte, también resultan interesantes otros tipos de información que aunque no son necesarios para realizar cálculos tienen interés a la hora de obtener una representación o realizar análisis de los resultados obtenidos, además se trata de información sobre los límites nacionales, provinciales y municipales, carreteras, ríos, núcleos de población, etc. En el diseño de Reveladores Radioeléctricos con visibilidad directa deben tenerse en cuenta varios efectos vinculados con la propagación, estos incluyen: Desvanecimiento por difracción debida a la obstrucción del trayecto por obstáculos en condiciones de propagación adversas, atenuación debido a los gases atmosféricos, desvanecimiento debido a la propagación atmosférica por trayectos múltiples o a la dispersión del haz (conocida generalmente como desenfoque) asociadas con la existencia de capas refractivas anormales, desvanecimientos debido a la propagación por los trayectos múltiples que se originan por reflexiones en superficies , atenuación debida a las precipitaciones o a otras partículas sólidas presentes en la atmósfera, variación del ángulo de llegada debido al terminal de Receptor y del ángulo de salida en el terminal Transmisor debida a la Refracción y distorsión de la señal debida a los desvanecimientos selectivos en frecuencia y a retardos durante la propagación por trayectos múltiples. Se han adoptados métodos de predicción sencillos para los efectos de propagación, que se deben tener en cuenta en la mayoría de los enlaces fijos con visibilidad directa. Con el presente trabajo nosotros pretendemos a través del mismo exponer algunos de los aspectos a tener en cuenta en el análisis de los diferentes tipos de trayectos, primeramente calcularemos la potencia del Receptor a partir del diseño del perfil del terreno utilizando el papel del factor de curvatura estándar de la tierra, con la representación de nuestro perfil determinaremos las alturas de las antenas a usar en nuestro Radio enlace tomando algunas consideraciones a la hora de decidir qué por ciento y cual será la Zona de Fresnel a liberar, así como el factor económico entre otros. En una segunda parte se diferentes técnicas de medición existentes. Objetivo realizará un estudio de investigación sobre Diseñar un Radio enlace Digital de alta estabilidad que permita una transmisión con óptima calidad entre edificio de Ingeniería Electrónica estación Tx y Municipalidad de Cachimayo estación Rx, para ello haremos uso de una relación de datos teóricos como son: Confeccionar perfil del terreno, calcular los diferentes parámetros que intervienen en la medición y comprobar si se libera la Zona de Fresnel, calculando luego la potencia en el Rx y con ello obtener una mejora en la calidad de la transmisión. La Situación Problémica que nos planteamos: La inexistencia de un RED que además de ampliar las vías de comunicación nos permita la transmisión de información telefónica y de datos de diversas índoles, el incremento de los canales para la población y el envío de señales de medio entre los puestos de mandos para situaciones de contingencias. 1. Diseño del radio enlace en 2,4GHz, ubicacion del transmisor (Tx) Pabellon de Ing. Electronica ubicacion del receptor (Rx) Municipalidad de Cachimayo (Anta). Fig.1 Puntos para el radio enlace Pabellon Ing. Electroica y Municipalidad de Cachimayo Google Earth Pro. Fig.2 perfil de elevacion vista directa Google Earth Pro. Fig.3 Puntos para el radio enlace incluido repetidoras Google Earth Pro Distancia Total de rango 13.2Km Ganacia/Perdida de elevacion 639m. - 719m Inclinacion Maxima 48%. - 39% Inclinacion promedio 9.5%. - 10.1% Tabla 1. Segun lo observado en el perfil de elevacion sera necesario el uso de repetidoras, en 2 puntos claves ya que no existiese metodo opcional para realizar un enlace directo entre el Pabelllon de Ing Electronica(UNSAAC) y la Municipalidad de cachimayo (Anta). Latitud Longitud Pabellon de Ingenieria Electronica 13°31'16.06"S 71°57'24.79"O Municipalidad de Cachimayo(Anta) 13°28'39.83"S 72° 4'8.51"O Repetidora 1 13°29'37.01"S 72° 1'40.75"O Repetidora 2 13°30'8.89"S 72° 0'18.40"O Table 2. En la presente tabla se muestra datos de latitud y longitude para cada punto donde seran colocadas las antenas. 2. Datos Sobre las distancias entre antenas y perfil de elvacion software google earth Fig.4 Ubicacion de antenas Google Earth. Elementos del Radio Enlace Pabellon Ing. Eelctronica – Repetidora 1 Repetidora 1 – Repetidora 2 Repetidora 2 – Municipalidad de Cachimayo Tabla3. Fig.5 Perfil de elevacion Pabellon Ing. Eelctronica a Repetidora 1. Fig.6 Perfil de elevacion Repetidora 1 a Repetidora 2. Fig.7 Perfil de elevacion Repetidora 2 a Municipalidad de Cachimayo. 3. Equipamiento segun las caracteristicas del radio enlace Distancia 5.63Km 2.66Km 4.78Km mANTBox 2 12s es una estación base integrada de largo alcance de 12dbi y 120 grados para 2.4 GHz. El mANTBox se basa en nuestras nuevas antenas del sector mANT, pero también tiene un enrutador inalámbrico incorporado. Alimentado por el dispositivo RB911, el mANTBox viene listo para usar con todo incluido. El dispositivo utiliza una CPU de 600 MHz de alta velocidad, viene con el puerto Gigabit Ethernet y tiene un dispositivo inalámbrico 802.11 b / g / n integrado con una potencia de salida de hasta 30 dBm Cable coaxial de 7/8" Cable coaxial de 7/8" es un tipo de cable coaxial de RF que incorpora tecnología de alta formación de espuma aislamiento de polietileno para minimizar la pérdida de señal y tienen excelentes características eléctricas tales como la baja amortiguación y baja coeficiente de reflexión. Se utiliza en muchas aplicaciones en las que es necesario transferir energía de radiofrecuencia desde un punto a otro, como principal línea para estaciones base de comunicaciones móviles, sistema de distribución en la construcción y líneas de antena para diversos sistemas de comunicación inalámbrica. Este cable lleva la corriente tanto en el conductores interior y exteriores. Estos actual son iguales y opuestas y como resultado todos los campos están confinados dentro del cable y que no irradia ni capta las señales. Esto significa que el cable opera mediante la propagación de una onda electromagnética en el interior del cable. Como no hay campos fuera del cable coaxial no se ve afectada por los objetos cercanos. En consecuencia, es ideal para aplicaciones en las que el cable de RF tiene que ser enviada a través o alrededor de edificios o cerca de muchos otros objetos. 4. Simulscion mediante software radio mobile Calculos sobre las Perdidas y otros 𝑷𝒕 = 𝑷𝒂 + 𝑷𝒃𝒄 + 𝑷𝒔 𝑃𝑡 : 𝑃𝑒𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒𝑙 𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎 𝑃𝑎 : 𝑃𝑒𝑟𝑑𝑖𝑑𝑑𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑙𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑑𝑜𝑟 𝑃𝑏𝑐 : 𝑃𝑒𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎 𝑒𝑛 𝑐𝑜𝑛𝑒𝑐𝑡𝑜𝑟𝑒𝑠 𝑓𝑖𝑙𝑡𝑟𝑜𝑠 𝑦 𝑐𝑖𝑟𝑐𝑢𝑙𝑎𝑑𝑜𝑟𝑒𝑠 𝑃𝑠 : 𝑃𝑒𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎 𝑒𝑛 𝑒𝑙 𝑒𝑠𝑝𝑎𝑐𝑖𝑜 𝑙𝑖𝑏𝑟𝑒 Calculando Perdida en el espacio libre Pabellon Ing. Electronica y Repetidora: 𝑃𝑠 = 92.4 + 20𝑙𝑜𝑔(𝐹) + 20𝑙𝑜𝑔(𝐷) → 𝑃𝑠 = 92.4 + 20𝑙𝑜𝑔(2.4) + 20𝑙𝑜𝑔(5.61) 𝑃𝑠 = 114.98𝑑𝐵 Según los equipos utizados se tiene que la perdida adicional del cable es. X = 0.02dB/m Calculando la Perdida total del alimentador: 𝑃𝑎 = (ℎ𝑎 + ℎ𝑏 ) ∗ 𝑋 𝑃𝑎 = (15𝑚 + 15𝑚) ∗ 0.02𝑑𝐵/𝑚 → 𝑃𝑎 = 0.6dB Asumiendo Pbc = 1dB (segun el datasheet de la antenna utilizada) Reemplazando valores en la formula de Perdida total: 𝑃𝑡 = 0.6 + 114.96 + 1 = 116.56𝑑𝐵 5. Asumiendo la potencia transmitida (Tx) igual 4.5w ya que el estandar de PIRE en el peru es menor a 1watts en espacio abiertos para un rango de ancho de banda de 2.4GHz a 2.48GHz Calculando la potencia recibida el en receptor : 𝑅𝑥 = 𝑇𝑥 𝑃𝑡 → 𝑅𝑥 = 4.5 4.52𝑥1011 𝑅𝑥 = 9.93𝑥10−12 𝑤𝑎𝑡𝑡𝑠 Asumiendo una sensibilidad de -107dBm para una capacidad de 54Mbit/s 6. Calculando la zona de Fresnel para Pabellon Ing Electronica y Rpetidora 1 𝑛𝜆(𝑑1 𝑥𝑑2 ) ℎ𝑛 = √ 𝑑1 + 𝑑2 → 𝜆 = 0.125 Primera zona de Fresnel: 1𝑥0.125(2.8𝑥2.8) ℎ1 = √ 5.6 → ℎ1 = 13.22𝑚 → ℎ2 = 18.7𝑚 → ℎ3 = 22.9𝑚 Segunda zona de Fresnel: 2𝑥0.125(2.8𝑥2.8) ℎ2 = √ 5.6 Tercera zona de Fresnel: 3𝑥0.125(2.8𝑥2.8) ℎ3 = √ 5.6 Calculando la Perdida del enlace entre Repetidora 1 y Cachimayo 𝑷𝒕 = 𝑷𝒂 + 𝑷𝒃𝒄 + 𝑷𝒔 Calculando Perdida en el espacio libre, para D=7.4Km: 𝑃𝑠 = 92.4 + 20𝑙𝑜𝑔(𝐹) + 20𝑙𝑜𝑔(𝐷) → 𝑃𝑠 = 92.4 + 20𝑙𝑜𝑔(2.4 𝐺𝐻𝑧) + 20𝑙𝑜𝑔(7.4𝐾𝑚) 𝑃𝑠 = 117.38𝑑𝐵 Calculando Perdida de alimentador por metro: 𝑃𝑠 𝐷 𝑋 = 0.015𝑑𝐵/𝑚 𝑋= → 𝑋= 117.38𝑑𝐵 7400𝑚 Calculando la Pérdida total del alimentador: 𝑃𝑎 = (ℎ𝑎 + ℎ𝑏 ) ∗ 𝑋 𝑃𝑎 = 1.58 dB → 𝑃𝑎 = (40𝑚 + 60𝑚) ∗ 0.02𝑑𝐵/𝑚 Asumiendo Pbc = 1dB (según el datasheet de la antena utilizada) Reemplazando valores en la formula de Pérdida total: 𝑃𝑡 = 1.58 + 117.38 + 1 = 119.96𝑑𝐵 Asumiendo la potencia transmitida (Tx) igual 0.9w ya que el estándar de PIRE en el Perú es menor a 1watts en espacio abiertos para un rango de ancho de banda de 2.4GHz a 2.48GHz Calculando la potencia recibida en el receptor: 𝑅𝑥 = 𝑇𝑥 𝑃𝑡 → 𝑅𝑥 = 0.9 9.9𝑥1011 𝑅𝑥 = 0.909𝑥10−12 𝑤𝑎𝑡𝑡𝑠 Calculando la zona de Fresnel para Repetidora 1 y cachimayo ℎ𝑛 = √ 𝑛𝜆(𝑑1 𝑥𝑑2 ) 𝑑1 + 𝑑2 → 𝜆 = 0.125, 𝑑1 = 𝑑2 = 3.7𝐾𝑚 Primera zona de Fresnel: 1𝑥0.125(3.7𝑥3.7) ℎ1 = √ 7.4 → ℎ1 = 15.2𝑚 → ℎ2 = 21.5𝑚 → ℎ3 = 26.33𝑚 Segunda zona de Fresnel: 2𝑥0.125(3.7𝑥3.7) ℎ2 = √ 7.4 Tercera zona de Fresnel: 3𝑥0.125(3.7𝑥3.7) ℎ3 = √ 7.4
