Informe de Avance III Proyecto FDI “Difusión Multimedial Inalámbrica IP”

Universidad Técnica Federico Santa María
Departamento de Electrónica
Informe de Avance III
Proyecto FDI
“Difusión Multimedial Inalámbrica IP”
Rodolfo Feick L.
Rodrigo Godoy S.
Walter Grote H.
Manuel Orellana F.
Introducción
El presente informe se enmarca en el desarrollo del proyecto “Difusión Multimedial Inalámbrica IP”, impulsado
por la Red Universitaria Nacional, la Universidad Técnica Federico Santa María y la Universidad de la Frontera, y
considera los siguientes aspectos relativos al proyecto para la ciudad de Viña del Mar:
§
§
§
§
Selección de los establecimientos
Observaciones en terreno de los establecimientos
Proposición de la red inalámbrica
Análisis de factibilidad mediante cálculos de enlace
Selección de los establecimientos educacionales
Los criterios utilizados para seleccionar los establecimientos educacionales de la ciudad de Viña del Mar. fueron los
siguientes:
§
§
§
§
§
Reconocidos por el MINEDUC
[MINEDUC]
Pertenecientes a la Red Enlaces
[Enlaces]
Físicamente ubicados en la ciudad de Viña del Mar [SecRegV]
Sólo establecimientos municipales o particulares subvencionados.
Tipo de educación: - Media científico humanista de niños
- Técnico de niños
- Comercial de niños
- Marítima de niños
- Industrial de niños
Es necesario destacar que el MINEDUC utiliza el término “niños” para diferenciar el mismo tipo de educación que
se imparte a “adultos”.
Bajo los criterios anteriormente mencionados, sólo es posible considerar 25 establecimientos en Viña del Mar para
formar parte de la red que se pretende desarrollar, los cuales se detallan posteriormente en la tabla 1.
Efectuada la selección de los establecimientos en Viña del Marn usando los criterios anteriores, es necesario efectuar
visitas en terreno a cada uno de éstos, con el fin de obtener la siguiente información:
§
Comprobar el tipo de educación impartida en cada establecimiento.
§
Determinar su dirección y la ubicación exacta mediante la utilización de un equipo GPS. Estos datos permiten
posteriormente definir la orientación de las antenas.
§
Buscar puntos de retransmisión.
§
Verificar la existencia de una trayectoria libre de obstrucción (LOS o “Line Of Sight”) desde cada
establecimiento con alguno de los puntos de transmisión. Esta es una condición necesaria para la
implementación de los enlaces.
§
Tomar mediciones visuales estimativas de las construcciones urbanas que rodean a cada uno de los
establecimientos, en términos de densidad urbana, alturas relativas, etc.
Destacamos que en Viña del Mar es necesario buscar de manera obligada puntos de trasmisión (relevos), dado que
no es posible disponer de un punto de acceso de alta velocidad a REUNA en la misma ciudad. Esto implica que las
transmisiones inalámbricas se originarán desde la UTFSM. La primera opción es considerar algunos de los
establecimientos seleccionados como puntos de retransmisión. Una segunda opción es considerar, por su privilegiada
ubicación en Viña del Mar, la antena de transmisión del canal de televisión de la Universidad Católica de Valparaíso
(UCVTV).
Un resumen de los datos obtenidos se observa en la siguiente tabla, cuya información se encuentra organizada de la
siguiente manera:
- Nombre Institución
- Dirección
- Ubicación Geográfica (Posición global a través del uso del GPS)
- Altura (Altura de la construcción)
- Tipo de Educación (Identifica el tipo de educación que imparte el establecimiento según el MINEDUC)
- RBD (Rol Base de Datos del MINEDUC)
- Dependencia (Dependencia Administrativa)
- LOS (Condición necesaria de visibilidad del enlace desde uno de los puntos de distribución considerados)
Tabla 1: Resumen de datos de los establecimientos de Viña del Mar
1
2
3
Nombre: Liceo Industrial A-35
Dirección: Avenida Freire 4137, Miraflores Alto
Longitud: 71º 30’ 22.9’’
Ubicación:
Latitud: 33º 1’ 22.1’’
Altura [m]: 6
Educación: Media Técnico Profesional Industrial Niños
RBD: 1664-0
Dependencia: Corporación Municipal
LOS: No
Nombre: Liceo A-31 José Francisco Vergara
Dirección: Indico s/n, 2do Sector, Gómez Carreño
Longitud: 71º 31’ 4.8’’
Ubicación:
Latitud: 32º 59’ 40.7’’
Altura [m]: 4
Media Científico Humanista Niños
Media Científico Humanista Adultos
Educación:
Media Técnico Profesional Industrial Niños
Media Técnico Profesional Comercial Niños
RBD: 1672-1
Dependencia: Corporación Municipal
LOS: No
Nombre: Liceo A-32 Benjamín Vicuña Mackenna
Dirección: J. J. Latorre 297, Recreo
Longitud: 71º 34’’ 46.6’’
Ubicación:
Latitud: 33º 1’ 33.9’’
Altura [m]: 10
Media Científico Humanista Niños
Media Técnico Profesional Comercial Niños
Educación:
Media Técnico Profesional Industrial Niños
Media Técnico Profesional Técnica Niños
RBD: 1674-8
Dependencia: Corporación Municipal
LOS: UTFSM
4
5
6
7
8
Nombre: Liceo A-33 Guillermo Rivera Cotapos
Dirección: Montaña s/n, Sector Centro
Longitud: 71º 32’ 55’’
Ubicación:
Latitud: 33º 1’ 33.9’’
Altura [m]: 9
Básica Adultos
Media Científico Humanista Niños
Educación:
Media Científico Humanista Adultos Vespertino y Nocturno
Media Técnico Profesional Técnica Adultos
RBD: 1675-6
Dependencia: Corporación Municipal
LOS: Colegio Chretien Francais 390 Le Beau Jour
Nombre: Liceo de Niñas de Viña del Mar A-36
Dirección: 2 Norte 753, Sector Libertad
Longitud: 71º 32’ 59.8’’
Ubicación:
Latitud: 33º 0’ 54.1’’
Altura [m]: 3
Educación: Media Científico Humanista Niños
RBD: 1676-4
Dependencia: Corporación Municipal
LOS: No
Nombre: Colegio República de Colombia D-322
Dirección: 10 Norte 985, Sector Plan
Longitud: 71º 32’ 36.7’’
Ubicación:
Latitud: 33º 0’ 37.4’’
Altura [m]: 9
Parvularia
Educación: General Básica de Niños
Media Científico Humanista Niños
RBD: 1681-0
Dependencia: Corporación Municipal
LOS: Liceo Parroquial San Antonio / Colegio Chretien Francais 390 Le Beau Jour
Nombre: Colegio Rubén Castro Diurno
Dirección: Avenida El Bosque 1388, Santa Inés
Longitud: 71º 32’ 12.2’’
Ubicación:
Latitud: 33º 0’ 28.4’’
Altura [m]: 2
Básica General de Niños
Educación:
Media Científico Humanista de Niños
RBD: 1734-5
Dependencia: Particular Subvencionado
LOS: UCTV con obstrucción (árbol)
Nombre: Liceo Parroquial San Antonio
Dirección: 11 Norte 1225, Población Vergara
Longitud: 71º 32’’ 26.5’’
Ubicación:
Latitud: 33º 0’ 35.2’’
Altura [m]: 6
Educación: Media Científico Humanista de Niños
RBD: 1735-3
Dependencia: Particular Subvencionado
LOS: UCVTV / Colegio República de Colombia
Nombre: Liceo Nuestra Señora de La Paz
9
10
Dirección: 24 Norte 1299, Santa Inés
Longitud: 71º 32’ 20.7’’
Ubicación:
Latitud: 32º 59’ 54.4’’
Altura [m]: 9
Parvularia
Educación: General Básica de Niños
Media Científico Humanista de Niños
RBD: 1738-8
Dependencia: Particular Subvencionado
LOS: No
Nombre: Liceo Teresa de los Andes
Dirección: Avenida Freire 3388, Miraflores Alto
Longitud: 71º 30’ 53.6’’
Ubicación:
Latitud: 33º 1’ 6.8’’
Altura [m]: 10
General Básica de Niños
Educación:
Educación Media Científico Humanista Niños
RBD: 1741-8
Dependencia: Particular Subvencionado
LOS: UTFSM / UCVTV
11
12
13
14
15
Nombre: Colegio Agustín Escobar
Dirección: Campaña del 79 Nº 660, Forestal Bajo
Longitud: 71º 32’ 37.5’’
Ubicación:
Latitud: 33º 1’ 43.6’’
Altura [m]: 3
General Básica de Niños
Educación:
Media Científico Humanista Niños
RBD: 1742-6
Dependencia: Particular Subvencionado
LOS: No
Nombre: Liceo José Cortés Brown
Dirección: República 71, Cerro Castillo
Longitud: 71º 33’ 46.2’’
Ubicación:
Latitud: 33º 1’ 7.5’’
Altura [m]: 5
Educación: Media Científico Humanista de Niños
RBD: 1747-7
Dependencia: Particular Subvencionado
LOS: UCVTV
Nombre: Corporación Educacional Juan XXIII (Ex Colegio Guillermo Brown)
Dirección: Victor Domingo Silva 145, Chorrillos
Longitud: 71º 32’ 7.8’’
Ubicación:
Latitud: 33º 1’ 32’’
Altura [m]: 6
Parvularia
Educación: General Básica de Niños
Media Científico Humanista de Niños
RBD: 1749-3
Dependencia: Particular Subvencionado
LOS: No
Nombre: Colegio Ana María Janer
Dirección: Las Rejas 880, Miraflores
Longitud: 71º 31’’ 40.4’’
Ubicación:
Latitud: 33º 1’ 25.5’’
Altura [m]: 10
Parvularia
Educación: General Básica de Niños
Media Científico Humanista Niños
RBD: 1755-8
Nota: No aparece en los registros de enlaces
Dependencia: Particular Subvencionado
LOS: UCVTV (Se requiere de un mástil de altura considerable)
Nombre: Friendly High School (Ex Colegio San Gaspar)
Dirección: Amunátegui 2008, Recreo
Longitud: 71º 34’ 54.6’’
Ubicación:
Latitud: 33º 1’ 29.4’’
Altura [m]: 5
Parvularia
Educación: General Básica de Niños
Media de Niños
RBD: 1761-2
Dependencia: Particular Subvencionado
LOS: UTFSM (Se requiere de un mástil de altura considerable)
16
17
18
19
20
Nombre: Liceo Hispano Americano
Dirección: San Pedro de Atacama s/n, Paradero 6, Reñaca Alto
Longitud:
Ubicación:
Latitud:
Altura [m]:
Media Científico Humanista Niños
Educación: Media Técnico Profesional Comercial Niños
Media Técnico Profesional Industrial Niños
RBD: 12151-7
Dependencia: Particular Subvencionado
LOS: No
Nombre: Colegio Español Isabel La Católica
Dirección: Limache 1741
Ubicación: Longitud: 71º 32’ 12.7’’
Latitud: 33º 1’ 32.7’’
Altura [m] 10
General Básica de Niños
Educación:
Media Científico Humanista de Niños
Nota: No se encuentra operativo.
RBD: 12301-3
Dependencia: Particular Subvencionado
LOS: No
Nombre: Liceo Inmaculada de Lourdes (Anexo)
Dirección: San Pablo de la Cruz 351, Agua Santa
Longitud: 71º 33’ 33’’
Ubicación:
Latitud: 33º 1’ 32.7’’
Altura [m]: 12
General Básica de Niños
Educación:
Media Científico Humanista de Niños
RBD: 12315-3
Dependencia: Particular subvencionado
LOS: UCVTV (tren niveles desde el arreglo de antenas)
Nombre: Colegio San Nicolás Anexo 2
Dirección: Los Lunes 373, Canal Chacao
Longitud: 71º 28’ 54.2’’
Ubicación:
Latitud: 33º 2’ 14.1’’
Altura [m]: 9
General Básica de Niños
Educación:
Media Científico Humanista de Niños
RBD: 14246-8
Dependencia: Particular Subvencionado
LOS: Sede Jose Miguel Carrera, UTFSM
Nombre: Colegio Claudio Matte Anexo 2
Dirección: 18 de Septiembre Lotes 9 y 10, Santa Julia, Achupallas
Longitud:
Ubicación:
Latitud:
Altura [m]:
General Básica de Niños
Educación:
Media Científico Humanista de Niños
RBD: 14264-6
Dependencia: Particular Subvencionado
LOS: No
21
22
23
24
25
Nombre: Liceo René Descartes
Dirección: Vista Hermosa 19, Cerro Castillo
Longitud: 71º 33’ 38.4’’
Ubicación:
Latitud: 33º 1’ 13.8’’
Altura [m]: 9
Educación: Media Científico Humanista de Niños
Nota: Pertenece a la Red Educacional Enlaces
RGB: 14284-0
Dependencia: Particular Subvencionado
LOS: No
Nombre: Liceo Técnico Profesional Obispo Rafael Lira Infante
Dirección: Padre Pienovi 449, Recreo Alto
Longitud: 71º 34’ 26.5’’
Ubicación:
Latitud: 33º 2’ 3’’
Altura [m]: 12
Educación: Media Técnico Profesional Industrial Niños
RBD: 14366-9
Dependencia: Particular Subvencionado
LOS: UCVTV (Condicionado)
Nombre: Instituto Comercial Ana María Janer
Dirección: Las Rejas 810, Chorillos
Longitud: 71º 31’’ 40.4’’
Ubicación:
Latitud: 33º 1’ 25.5’’
Altura [m]: 10
Educación: Media Técnico Profesional Comercial Niños
Nota: No aparece en los registros de Enlaces
RBD: 14475-4
Dependencia: Particular Subvencionado
LOS: UCVTV (Condicionado)
Nombre: Liceo Comercial Alberto Blest Gana
Dirección: Alberto Blest Gana 398, Sector Centro
Longitud: 71º 32’ 46.1’’
Ubicación:
Latitud: 33º 1’ 30’’
Altura [m]: 9
Educación: Media Técnico Profesional Comercial Niños
RBD: 1663-2
Dependencia: Corporación Privada que depende del estado
LOS: Colegio Chretien Francais 390 Le Beau Jour
Nombre: Colegio Chretien Francais 390 Le Beau Jour
Dirección: 23 Norte 2039, Santa Inés
Longitud: 71º 31’ 58.4’’
Ubicación:
Latitud: 33º 0’ 5.3’’
Altura [m]: 6
Educación: Básica / 1º y 2º Medio (en proceso de completar la enseñanza media)
RBD: 1819-8
Dependencia: Particular Subvencionado
LOS: UCVTV / Colegio Colombia / Liceo Comercial / Liceo Guillermo Rivera (Montaña)
Nombre: Universidad Católica de Valparaíso Televisión
Dirección: Agua Santa
Ubicación: Longitud: 71º 34’ 0.6’’
Latitud: 33º 2’ 12.4’’
Altura [m]: 15
Nota: Punto de retransmisión considerado
Proposición de la red inalámbrica
La ciudad de Viña del Mar es un lugar en extremo complicado para la implementación de sistemas inalámbricos. A
diferencia de Valparaíso, la principal complicación no es la morfología de la zona, sino el entorno urbano. La gran
cantidad de edificios de diferentes alturas conforman verdaderos muros para las señales electromagnéticas.
Un simple análisis del LOS ratifica lo anterior, prácticamente no existe una línea de visión directa entre dos o más
establecimientos en la zona, lo que inhabilita la posibilidad de utilizar algún establecimiento como punto de relevo,
exceptuando el colegio “Chretien Francais 390 Le Beau Jour” (VM-25).
La única posibilidad viable es utilizar, como ya se había mencionado anteriormente, la torre de la estación de
televisión de la Universidad Católica de Valparaíso (UCVTV), dado que presenta, de manera simultánea, visión hacia la
Universidad Técnica Federico Santa María (UTFSM) y varios establecimientos de la ciudad, lo que posibilita utilizarla
como punto de relevo.
La solución propuesta se resume en el siguiente esquema:
Esquema 1: Enlaces de Viña del Mar
Universidad Técnica Federico Santa María
Canal de Televisión de la Universidad Católica de Valparaíso
Liceo A-32 Benjamín Vicuña Mackenna
Friendly High School
Liceo Industrial A-35
Colegio Chretien Francais 390 Le Beau Jour
Liceo A-31 José Francisco Vergara
Liceo A-33 Guillermo Rivera Cotapos
Liceo de Niñas de Viña del Mar A-36
Colegio República de Colombia D-322
Colegio Rubén Castro Diurno
Liceo Comercial Alberto Blest Gana
Liceo Parroquial San Antonio
Liceo Nuestra Señora de La Paz
Liceo Teresa de los Andes
Colegio Agustín Escobar
Liceo José Cortés Brown
Corporación Educacional Juan XXIII
Colegio Ana María Janer
Liceo Hispano Americano
Colegio Español Isabel La Católica
Liceo Inmaculada de Lourdes (Anexo)
Colegio San Nicolás Anexo 2
Donde:
§
§
Colegio Claudio Matte Anexo 2
Liceo René Descartes
Liceo Técnico Profesional Obispo Rafael Lira Infante
Instituto Comercial Ana María Janer
§
§
Existe LOS (Alta posibilidad de Enlace)
Existe LOS bajo determinadas condiciones (Posibilidad
condicionada de enlace)
No existe LOS (Baja posibilidad de establecer el enlace)
Punto de retransmisión (No pertenece a la red inalámbrica
como punto remoto)
Análisis de factibilidad mediante cálculos de enlace
Una vez propuesta la red inalámbrica, es necesario verificar en términos de potencia de señal, la factibilidad de cada
enlace. Para esto, se efectúa un balance entre ganancias y pérdidas en el sistema.
Pérdidas por alimentación
Se considera el uso de un cable coaxial de bajas pérdidas modelo LMR-400, el cual presenta una atenuación de
21.703 dB cada 100 m, a una frecuencia de 2.4 GHz [Times96]. Supondremos que en cada uno de los puntos, se utiliza
un cable de 75 pies, esto es aproximadamente 23 m, por lo que se produce introduce una atenuación de 5 dB. Las
pérdidas de las uniones se desprecian para todos los efectos prácticos. De esta forma, por enlace (transmisor y receptor)
se introduce una atenuación de 10 dB por concepto de alimentación.
Pérdidas por filtro de ramificación
Tal como se mencionó en el “Informe de Avance II”, sólo en la Universidad Técnica Federico Santa María
(UTFSM) es necesario utilizar un filtro de ramificación, debido a que de debe transmitir tanto hacia Valparaíso (2 puntos
remotos) como hacia Viña del Mar. Para los efectos prácticos, se supone ideal, por lo que se introduce una atenuación 6
dB para dos de los tres enlaces que involucran a la UTFSM, y 3 dB para el restante. Dado que el enlace con el Colegio
Luterano Concordia presenta la mayor distancia de propagación, se utiliza la salida con menor atenuación (3 dB), en tanto
que para Viña del Mar (UCVTV), se utiliza la salida de –6 dB. El siguiente diagrama muestra la situación descrita.
UTFSM
UCVTV (- 6 dB)
Colegio Luterano (- 3 dB)
Colegio Leonardo Murialdo (- 6 dB)
Ganancia de Antenas
Principalmente se utilizan dos tipos de antenas:
§
§
Antenas directivas de 24 dBi (para enlaces punto a punto)
Antenas de 14 dBi (para enlaces punto – multipunto)
Potencia de los transmisores y sensibilidad de los receptores
Cada tarjeta WaveLAN entrega una potencia nominal de 15 dBm. Pruebas en laboratorio, sin embargo, denotan que
la potencia efectiva que es transmitida por las tarjetas es de sólo 9 dBm.
La sensibilidad del receptor es de – 80 dBm @ BER 10-5
Pérdidas por trayectoria
Se refiere a que atenuación sufre la señal al “viajar” desde la antena transmisora a la antena receptora.
A continuación se resumen los valores obtenidos para cada uno de los enlaces altamente posibles o con posibilidad
condicionada de enlace, de acuerdo a lo comentado con anterioridad.
UTFSM – UCVTV
El entorno urbano de este enlace no influye significativamente en el enlace, debido a que la altura de los edificios
próximos a los puntos de transmisión y recepción es baja comparativamente con las alturas a las que se sitúan las antenas
transmisoras y receptoras. Además, el efecto de multitrayectoria es despreciable, debido principalmente a que las
condiciones del terreno no favorecen la aparición de este fenómeno. De esta forma, podemos considerar que este enlace
sólo está condicionado por la distancia entre los puntos, es decir, sólo sufre la denominada atenuación de espacio libre
dada por la fórmula de Friis.
Distancia del enlace (d): 2.458 km
Pérdidas por trayectoria (PL): 107.8 dB
UTFSM – Liceo A-32 Benjamín Vicuña Mackena
La estación receptora (Liceo A-32) se encuentra rodeada de edificios de altura similar. Podemos aplicar el modelo
COST-Hata (ver apéndice 1) para determinar las pérdidas de propagación. De esta forma:
Altura efectiva del transmisor (h t): 49 + 20 -56 = 13 m
Altura efectiva del receptor (h r): 10 m
Distancia del enlace (d): 1.398 km
Pérdidas por trayectoria (PL): 125 dB
VM-25 – Liceo A-33 Guillermo Rivera Cotapos
Este enlace se encuentra condicionado a la incorporación del punto VM-25 como retransmisor.
Este enlace se encuentra inmerso en una zona urbana, donde las edificaciones son de altura comparable con la altura
de la estación receptora. Utilizaremos el modelo COST-Hata para determinar las pérdidas del enlace.
Altura efectiva del transmisor (h t): 95 + 6 - 41 = 60 m
Altura efectiva del receptor (h r): 9 m
Distancia del enlace (d): 3.264 km
Pérdidas por trayectoria (PL): 130.7 dB
VM-25 – Colegio República de Colombia D-322
Este enlace se encuentra condicionado a la incorporación del punto VM-25 como retransmisor.
Este enlace se encuentra inmerso en una zona urbana, donde las edificaciones son de altura comparable con la altura
de la estación receptora. Utilizaremos el modelo COST-Hata para determinar las pérdidas del enlace.
Altura efectiva del transmisor (h t): 95 + 6 – 25 = 76 m
Altura efectiva del receptor (h r): 9 m
Distancia del enlace (d): 1.419 km
Pérdidas por trayectoria (PL): 117.2 dB
UCVTV – Colegio Ruben Castro Diurno
Este enlace se encuentra condicionado por la obstrucción de la primera zona de Fresnel por la vegetación.
Este enlace se encuentra inmerso en una zona urbana, donde las edificaciones son de altura comparable con la altura
de la estación receptora. Utilizaremos el modelo COST-Hata para determinar las pérdidas del enlace.
Altura efectiva del transmisor (h t): 214 + 20 – 48 = 186 m
Altura efectiva del receptor (h r): 2 m
Distancia del enlace (d): 4.265 km
Pérdidas por trayectoria (PL): 146.9 dB
UCVTV – Liceo Parroquial San Antonio
Altura efectiva del transmisor (h t): 214 + 20 – 26 = 208 m
Altura efectiva del receptor (h r): 6 m
Distancia del enlace (d): 3.865 km
Pérdidas por trayectoria (PL): 132.7 dB
UCVTV - Liceo Teresa de Los Andes
Este enlace se encuentra inmerso en una zona urbana, donde las edificaciones son de altura comparable con la altura
de la estación receptora. Utilizaremos el modelo COST-Hata para determinar las pérdidas del enlace, limitando la altura
de la antena receptora para ser consecuentes con el modelo.
Altura efectiva del transmisor (h t): 248 – 214 - 20 = 14 m
Altura efectiva del receptor (h r): 10 m (Por limitaciones del modelo)
Distancia del enlace (d): 5.258 km
Pérdidas por trayectoria (PL): 146.3 dB
UCVTV – Liceo José Cortés Brown
Este enlace se encuentra inmerso en una zona urbana, donde las edificaciones son de altura comparable con la altura
de la estación receptora, y donde la antena transmisora se encuentra situada a una gran altura. Utilizaremos el modelo
COST-Hata para determinar las pérdidas del enlace.
Altura efectiva del transmisor (h t): 214 + 20 – 36 = 198 m
Altura efectiva del receptor (h r): 5 m
Distancia del enlace (d): 2.034 km
Pérdidas por trayectoria (PL): 127.7 dB
UCVTV – Colegio Ana María Janer
Este enlace se encuentra inmerso en una zona urbana, donde las edificaciones son de altura comparable con la altura
de la estación receptora, y donde la antena transmisora se encuentra situada a una gran altura. Utilizaremos el modelo
COST-Hata para determinar las pérdidas del enlace.
Altura efectiva del transmisor (h t): 214 + 20 – 51 = 183 m
Altura efectiva del receptor (h r): 10 m
Distancia del enlace (d): 3.915 km
Pérdidas por trayectoria (PL): 121.7 dB
UTFSM – Friendly High School
Este enlace se encuentra condicionado a la utilización de una torre de gran altura.
Este enlace se encuentra inmerso en una zona urbana, donde la antena transmisora se encuentra situada a una gran
altura. Utilizaremos el modelo COST-Hata para determinar las pérdidas del enlace.
Altura efectiva del transmisor (h t): 49 + 20 – 43 = 26 m
Altura efectiva del receptor (h r): 5 m
Distancia del enlace (d): 1.305 km
Pérdidas por trayectoria (PL): 134.8 dB
UCVTV - Liceo Inmaculada de Lourdes Anexo
Este enlace se encuentra inmerso en una zona urbana, donde las edificaciones son de altura comparable con la altura
de la estación receptora. Utilizaremos el modelo COST-Hata para determinar las pérdidas del enlace, limitando la altura
de la antena receptora para ser consecuentes con el modelo.
Altura efectiva del transmisor (h t): 214 + 20 – 52 = 182 m
Altura efectiva del receptor (h r): 10 m (Por limitaciones del modelo)
Distancia del enlace (d): 1.417 km
Pérdidas por trayectoria (PL): 108.5 dB
UCVTV – Liceo Técnico Profesional Obispo Rafael Lira Infante
Este enlace se encuentra inmerso en una zona urbana, donde la antena transmisora se encuentra situada a una gran
altura. Utilizaremos el modelo COST-Hata para determinar las pérdidas del enlace, limitando la altura de la antena
receptora para ser consecuentes con el modelo.
Altura efectiva del transmisor (h t): 214 + 20 – 114 = 120 m
Altura efectiva del receptor (h r): 10 m (Por limitaciones del modelo)
Distancia del enlace (d): 0.731 km
Pérdidas por trayectoria (PL): 102.2 dB
UCVTV – Colegio Ana María Janer
Este enlace se encuentra inmerso en una zona urbana, donde las edificaciones son de altura comparable con la altura
de la estación receptora, y donde la antena transmisora se encuentra situada a una gran altura. Utilizaremos el modelo
COST-Hata para determinar las pérdidas del enlace.
Altura efectiva del transmisor (h t): 214 + 20 – 51 = 183 m
Altura efectiva del receptor (h r): 10 m
Distancia del enlace (d): 3.915 km
Pérdidas por trayectoria (PL): 121.7 dB
VM-25 – Liceo Comercial Alberto Blest Gana
Este enlace se encuentra condicionado a la incorporación del punto VM-25 como retransmisor.
Este enlace se encuentra inmerso en una zona urbana, donde las edificaciones son de altura comparable con la altura
de la estación receptora, y donde la antena transmisora se encuentra situada a una gran altura. Utilizaremos el modelo
COST-Hata para determinar las pérdidas del enlace.
Altura efectiva del transmisor (h t): 95 + 6 – 35 = 66 m
Altura efectiva del receptor (h r): 9 m
Distancia del enlace (d): 2.888 km
Pérdidas por trayectoria (PL): 128.2 dB
UCVTV – Colegio Chretien Francais 390 Le Beau Jour
Este enlace se encuentra inmerso en una zona urbana, donde la antena transmisora se encuentra situada a una gran
altura. Utilizaremos el modelo COST-Hata para determinar las pérdidas del enlace, limitando la altura de la antena
receptora para ser consecuentes con el modelo.
Altura efectiva del transmisor (h t): 214 + 20 – 95 = 139 m
Altura efectiva del receptor (h r): 6 m
Distancia del enlace (d): 5.040 km
Pérdidas por trayectoria (PL): 139.3 dB
En resumen, tenemos:
Pérdidas de alimentación: 10 dB por enlace
Pérdidas de ramificación: 6 dB para enlaces desde la UTFSM
Potencia de transmisión: 9 dBm
Sensibilidad del receptor: – 80 dBm @ BER 10-5
Para analizar la factibilidad de cada enlace, es necesario verificar que la potencia recibida sea superior al nivel
mínimo de señal dado por la sensibilidad del receptor. Si consideramos la siguiente relación, podemos determinar los
niveles esperados de señal (potencia recibida).
Potencia recibida =
+ Potencia transmisor + Ganancia de antena A + Ganancia de antena B
– Pérdidas de alimentación - Pérdidas de ramificación − Pérdidas por trayectoria
Además, dada la sensibilidad del receptor, podemos definir el Margen de sistema (Máximo decaimiento en el nivel
de recepción sin alterar la calidad del enlace), es decir, la diferencia entre el nivel esperado de señal y la sensibilidad del
receptor. Todo lo anterior, se resume en la siguiente tabla.
Tabla 2: Resumen del análisis de factibilidad de los enlaces
Estación A
Nombre
Canal de Televisión de la
Universidad Católica de
Valparaíso
UTFSM
VM-25
Estación B
Enlace
14
Pérdidas
por
trayectoria
A ↔B
[dB]
125
24
Liceo A-32 Benjamín Vicuña Mackenna
- 94
- 14
14
134.8
24
Friendly High School
- 103.8
- 23.8
24
14
107.8
146.9
24
24
UCV – TV
Colegio Rubén Castro Diurno
- 66.8
- 109.9
13.2
- 29.9
14
132.7
24
Liceo Parroquial San Antonio
- 95.7
- 15.7
14
14
146.3
127.7
24
24
Liceo Teresa de Los Andes
Liceo José Cortes Brown
- 109.3
- 90.7
- 29.3
- 10.7
14
121.7
24
Colegio Ana María Janer
- 84.7
- 4.7
14
14
108.5
102.2
24
24
Liceo Inmaculada de Lourdes (Anexo)
Liceo Técnico Profesional Obispo Rafael Lira Infante
- 71.5
- 65.2
8.5
14.8
14
121.7
24
Instituto Comercial Ana María Janer
- 84.7
- 4.7
14
14
139.3
130.7
24
24
Colegio Chretien Francais 390 Le Beau Jour (VM-25)
Liceo A-33 Guillermo Rivera Cotapos
- 102.3
- 93.7
- 22.3
- 13.7
14
117.2
24
Colegio República de Colombia D-322
- 80.2
- 0.2
14
128.2
24
Liceo Comercial Alberto Blest Gana
- 91.2
- 11.2
Ganancia
de antena
[dBi]
Ganancia
de antena
[dBi]
Nombre
Potencia
recibida
[dBm]
Margen del
sistema
[dBm]
Al observar los resultados, es clara la necesidad de utilizar amplificadores. Consideraremos el uso de dos
amplificadores bidireccionales de 500 mW (que en la práctica entregan 17 dB de ganancia), uno en la Estación de
Televisión de la Universidad Católica de Valparaíso y otro en el Colegio Chretien Francais 390 Le Beau Jour. De esta
forma, los niveles de potencia recibida y el margen del sistema se ven modificados tal como se observa en la siguiente
tabla:
Tabla 3: Resumen del análisis de factibilidad de los enlaces utilizando amplificadores.
Estación A
Nombre
Canal de Televisión de la
Universidad Católica de
Valparaíso
UTFSM
VM-25
Estación B
Enlace
14
Pérdidas
por
trayectoria
A ↔B
[dB]
125
24
Liceo A-32 Benjamín Vicuña Mackenna
- 94
- 14
14
134.8
24
Friendly High School
- 103.8
- 23.8
24
14
107.8
146.9
24
24
UCV – TV
Colegio Rubén Castro Diurno
- 66.8
- 92.9
13.2
- 12.9
14
132.7
24
Liceo Parroquial San Antonio
- 78.7
1.3
14
14
146.3
127.7
24
24
Liceo Teresa de Los Andes
Liceo José Cortes Brown
- 92.3
- 73.7
- 12.3
6.3
14
121.7
24
Colegio Ana María Janer
- 67.7
12.3
14
14
108.5
102.2
24
24
Liceo Inmaculada de Lourdes (Anexo)
Liceo Técnico Profesional Obispo Rafael Lira Infante
- 54.5
- 48.2
25.5
31.8
14
121.7
24
Instituto Comercial Ana María Janer
- 67.7
6.3
14
14
139.3
130.7
24
24
Colegio Chretien Francais 390 Le Beau Jour (VM-25)
Liceo A-33 Guillermo Rivera Cotapos
- 68.3
- 76.7
11.7
3.3
14
117.2
24
Colegio República de Colombia D-322
- 63.2
16.8
14
128.2
24
Liceo Comercial Alberto Blest Gana
- 74.2
5.8
Ganancia
de antena
[dBi]
Ganancia
de antena
[dBi]
Nombre
Potencia
recibida
[dBm]
Margen del
sistema
[dBm]
Al observar los resultados de la tabla 3, notamos que la mayoría de los establecimientos cumple con la potencia
mínima de señal recibida, sin embargo, los márgenes del sistema no son de gran magnitud. Para lograr cumplir con los
niveles de señal para todos los establecimientos, es necesario considerar tres amplificadores más, uno para la UTFSM,
otro para el Colegio Rubén Castro Diurno y uno para el Liceo Santa Teresa.
En resumen, necesitamos de cinco amplificadores para lograr, en términos de potencia de señal, cubrir la totalidad
de los establecimientos que presentan alta posibilidad o posibilidad condicionada de enlace.
Conclusiones
En la ciudad de Viña del Mar, existe un total de 25 establecimientos educacionales que cumplen con los criterios de
selección {Reconocidos por el MINEDUC, pertenecientes a la Red Enlaces, físicamente ubicados en la ciudad de Viña
del Mar, establecimientos municipales o particulares subvencionados y tipo de educación acorde con los objetivos del
proyecto}. Sin embargo, para que puedan efectivamente formar parte de la red inalámbrica que se pretende desarrollar,
deben cumplir con dos características fundamentales:
§
§
Tener visibilidad con algún punto de transmisión (LOS)
Recibir un nivel de señal sobre el mínimo aceptable
En Viña del Mar no existe ningún punto de transmisión directo, por lo que es obligatorio el uso de un punto de
relevo. La estación de Televisión de la Universidad Católica de Valparaíso (UCV-TV) surge como un buen punto de
relevo, principalmente por tres razones:
•
•
•
Existe LOS con la Universidad Técnica Federico Santa María (UTFSM)
Su ubicación permite obtener buena cobertura sobre la ciudad de Viña del Mar
Depende de una institución educacional relacionada con el estado
De los 25 establecimientos de la zona, 9 presentan visibilidad con la UCV-TV, 4 de los cuales presentan
condicionantes.
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Liceo Técnico Profesional Obispo Rafael Lira Infante
Liceo José Cortes Brown
Liceo Inmaculada de Lourdes (Anexo)
Liceo Parroquial San Antonio
Colegio Chretien Francais 390 Le Beau Jour (VM-25)
Colegio Rubén Castro Diurno
Liceo Teresa de Los Andes
Colegio Ana María Janer
Instituto Comercial Ana María Janer
(Condicionado: Verificar LOS)
(Condicionado: Obstrucción Parcial)
(Condicionado: Verificar LOS)
(Condicionado: Verificar LOS)
Además, existen 2 establecimientos que presentan visibilidad con la UTFSM, aunque uno se encuentra
condicionado. Destacamos que no estamos considerando el arreglo de antenas ni la capacidad del COR para enlazar
clientes directamente, por lo que la posibilidad de enlace de estos establecimientos es variable.
•
•
Liceo A-32 Benjamín Vicuña Mackenna
Friendly High School
(Condicionado: Se requiere de un mástil considerable)
Existe la posibilidad de utilizar el Colegio Chretien Francais 390 Le Beau Jour como punto de retransmisión. Con
esto logramos enlazar tres establecimientos, uno de los cuales está condicionado:
•
•
•
Liceo A-33 Guillermo Rivera Cotapos
Colegio República de Colombia D-322
Liceo Comercial Alberto Blest Gana
(Condicionado: Verificar LOS)
Así, de los 25 establecimientos, sólo es posible considerar 14 establecimientos en total, 6 de los cuales presentan
problemas de LOS. De esta forma, si utilizamos todas las alternativas mencionadas anteriormente, tenemos un total de 8
establecimientos en la ciudad de Viña del Mar que cumplen con la condición de visibilidad directa con algún punto de
transmisión sin ningún condicionante. En la siguiente figura, podemos observar la distribución de la red.
Figura 1: Distribución espacial de los establecimientos y sus enlaces en Valparaíso
VM-2
VM-25
VM-9
VM-8
VM-7
VM-6
VM-5
VM-10
VM-12
VM-21
VM-1
VM-13
VM-15
VM-18
VM-3
VM-24
VM-4
VM-11
VM-14 & VM-23
VM-22
UTFSM
UCV TV
Si bien la existencia de una línea de visión directa es una condición necesaria, es necesario verificar que la potencia
de la señal recibida permita el establecimiento del enlace. Para lograr cumplir con esto, es necesario utilizar al menos dos
amplificadores, uno en la UCV-TV y otro en el Colegio Chretien Francais 390 Le Beau Jour, aunque para lograr enlazar
los establecimientos Colegio Rubén Castro Diurno y Liceo Teresa de los Andes, es necesario utilizar dos amplificadores
(uno por establecimiento), o de manera alternativa, utilizar en la UCV-TV un amplificador de mayor ganancia (al menos
12 dB más).
En resumen, si se utilizan todos los puntos de retransmisión propuestos, y los dos amplificadores, tenemos en Viña
del Mar 5 establecimientos posibles de enlazar sin ningún condicionante. Agregando dos amplificadores (o aumentando
la ganancia del amplificador en la UCV-TV) tendríamos 7 establecimientos sin condicionantes.
Apéndice
Okumura desarrolló, a través de exhaustivas mediciones, una serie de curvas que permiten determinar las pérdidas
por trayectoria que sufre una señal. El modelo considera:
§
§
§
Receptores ubicados en sitios urbanos
La altura del receptor es de unos pocos metros
La altura del transmisor se encuentra entre 30 a 1000 m.
Por simplicidad, es mejor utilizar en el cálculo de enlaces el modelo Hata (que corresponde a la formulación
empírica del modelo gráfico de Okumura). En particular, se utiliza el modelo se utiliza el modelo COST-Hata, que
corresponde a una extensión del modelo Hata.
Las pérdidas del enlace por trayectoria (PL), en el modelo COST-Hata [Rap96] se puede definir como:
PL = 46.3 + 33.9 log( f ) − 13.82 log( hte ) − a( hre ) + ( 44.9 − 6.55 log( hte )) log 10 d + CM [dB]
con:
(1.1log( f ) − 0.7) hre − (1.56 log( f ) − 0.8) dB Para ciudades pequeñas y medianas
a ( hre ) = 
2
3.2(log( 11.75hre )) − 49.7 dB Para grand es centros urbanos y f ≥ 300 MHz
0 dB (Para ciudades pequeñas y medianas)
CM = 
3 dB (Para gran des centros urbanos)
Donde:
PL: Pérdidas por propagación [dB]
f: Frecuencia de la señal [MHz]
h te: Altura efectiva del transmisor [m]
h re: Altura efectiva del receptor [m]
d: Distancia entre el transmisor y el receptor [km]
En la determinación de las alturas efectivas, la altura cero está dada por la altura del terreno en el que se encuentra
situada la antena receptora.
El modelo se encuentra restringido a los siguientes parámetros:
§
§
§
§
Rango de frecuencia: 1.5 GHz a 2 GHz
Altura efectiva del transmisor: 30 a 200 m
Altura efectiva del receptor: 1 a 10 m
Distancia del enlace: 1 a 20 km
Aunque es razonable (al observar las curvas obtenidas por Okumura) utilizarlo a través de una extrapolación en torno
a los 2.4 GHz, y con alturas efectivas de las antenas receptoras en torno de los 10 m. Para todos los efectos prácticos,
se considera a la ciudad de Valparaíso como un centro medianamente urbanizado, y la frecuencia de operación de
2.4 GHz.
Referencias
[MINEDUC] Directorio de Establecimientos 2000 V Región (Viernes 22 de Junio de 2001)
http://www.mi neduc.cl/directorio/establecimientos.htm
“En esta sección se puede consultar la base de datos de los establecimientos que forman parte del
sistema educacional chileno a lo largo del Territorio Nacional y que son reconocidos por el Ministerio
de Educación.”
Servicio de Información del Ministerio de Educación de Chile, 1998 - 2001.
Ministerio de Educación de Chile
[SecRegV]
“Drirectorio Regional de Establecimientos Educacionales Quinta Región”
Estadísticas 1999-2000
Ministerio de Educación, República de Chile
Secretaría Regional Ministerial
Región de Valparaíso
Departamento de Planificación
Unidad de Estadísticas
[Enlaces]
Red Educacional Enlaces, Ministerio de Educación de Chile
“Directorio de Establecimientos”
http://www.enlaces.cl/P1_red/R1_est/index_est.html
[Times96]
Sitio Web “Times Microwave Systems”.
http://www.timesmicrowave.com
[Rap96]
T. Rappaport. “Wireless Communications”, Prentice Hall, 1996