Capitulo II

1. CAPITULO II
MARCO TEÓRICO
Antecedentes de la Investigación
Montes, Carlos (2011), en su estudio realizado “Optimización del
sistema de radiocomunicaciones para la empresa ENELBAR”,
presentado en la Universidad Fermín Toro, Barquisimeto, para optar por el
título de Ingeniero de Telecomunicaciones, ofrece un nuevo sistema de
radiocomunicaciones digitales de última generación para brindar mayor
cobertura a los usuarios del estado Lara, eliminar interferencias y fallas
existentes, recomienda cambiar al protocolo P.25 y la implementación de
equipos que trabajen con éste estándar, el cual consiste en un sistema
integrado entre software y hardware.
Este estudio es un aporte para el presente trabajo, ya que posee
algunos temas para el desarrollo de una ampliación de cobertura, aunque
habla del estado Lara (el presente trabajo es solo una parte del estado), se
puede ver reflejado el diseño de un sistema de radiocomunicaciones.
Cordero, Carlos (2012), en su investigación titulada “Optimización
estudio de los modelos de propagación para frecuencias de la banda de
5.8 GHz aplicables en las zonas rurales ”, como requisito para optar por el
título de Ingeniero de Telecomunicaciones, en la Universidad Fermín Toro,
propone optimizar las investigaciones y análisis hechos por Villanueva
anteriormente, recolectar aún más información necesaria acerca de los
modelos de propagación empleados en una banda de 5.8GHz, para así
conocer cúal es el modelo que pueda ser implementado en zonas rurales

2. según el perfil topográfico, tomando en cuenta los parámetros que dan a
conocer la forma de propagación de la onda en banda libre.
Esta investigación tiene como aporte la documentación acerca del
estudio de los modelos de propagación de ondas de radio, su
comportamiento para cubrir amplias coberturas en ambientes abiertos.
Lara, María (2013), en su investigación realizada para su trabajo de
grado titulada “Optimización del sistema de recepción y distribución de
una red multiservicio (Head END – ciudad de Barquisimeto) para la
Corporación Telemic (Inter)”, presentado para optar por el título de
Ingeniero de Telecomunicaciones, en la Universidad Fermín Toro,
Barquisimeto, tiene como objetivo general optimizar el sistema de recepción
y distribución de una red multiservicio para la Corporación Telemic (Inter) en
Barquisimeto, quienes ya cuentan con una red HFC, permitiendo esta
tecnología acceso a internet de banda ancha utilizando redes CATV
existentes, funcionando bajo el estándar DOCSIS, el cual regula todos los
patrones de las redes, desde el cable modem por medio de cable coaxial e
interconectado los nodos zonales con fibra óptica, aportando también
televisión po cable y telefonía. Se elabora un diseño que permita mantener y
avanzar en el sistema de recepción y distribución de esta red en distribución
de su servicio.
El trabajo antes mencionado tiene aspectos relevantes que se pueden
considerar fundamentos de los estudios de las zonas en las que se hicieron
distribución del servicio y alcance de la señal.

3. Bases Teóricas
Para el desarrollo de esta investigación es necesario describir algunos
términos relacionados a la problemática para el buen entendimiento,
desarrollo y criterios de la optimización del diseño que se desea realizar, lo
qu puede proporcionar una visión amplia de los conceptos utilizados a lo
largo del tema.
Según Arias (2006), “las bases teóricas implican un desarrollo amplio
de los conceptos y posiciones que conforman el punto de vista o enfoque
adoptada para sustentar o explicar el problema planteado.” (p.106)
Radiocomunicaciones móviles
Son sistemas con los que se puede lograr el intercambio de
información entre terminales fijos o móviles con una calidad determinada, lo
cual logra un gran desempeño en comunicación en una determinada área
debido a la variabilidad de los terminales móviles solo puede hablarse de
cobertura en sentido estadístico.
Las bandas de frecuencias utilizadas en VHF y UHF son las
siguientes:
Banda VHF (30-300MHz; utilizada para los sistemas PMR)
Banda baja de 30 a 80 MHz
Banda alta de 140 a 170 MHz
Banda III de 223 a 235 MHz

4. Banda UHF
Banda baja de 406 a 470 MHz
Banda alta de 862 a 960 MHz
Banda de 1800 a 1900 MHz
Sistema VHF
Este sistema trabaja en la banda del espectro electromagnético que
ocupa el rango de frecuencias de 30 MHz a 300 MHz.
Las longitudes de ondas correspondientes son:
Longitud de onda inferior
Longitud de onda superior
Éste sistema se puede utilizar para operar en repetidoras que acepten
el splits de 4,6Mhz y que permitan mantener conversaciones entre 2 o más
estaciones trabajando en un mismo canal.
La banda de frecuencia VHF se define como el rango de frecuencias
de 30 a 300 MHz. De la discusión anterior sobre la relación entre la
frecuencia y la longitud de onda debe tomarse en cuenta que las longitudes
de onda enVHF varían desde10 metros en la parte baja a un metro en la
parte alta. Esto significa que el tamaño de las antenas y los componentes de
sintonización utilizados en el radio VHF son mucho más pequeños y livianos
m10
10*30
10*3
6
8

m1
10*300
10*3
6
8


5. que aquellos utilizados en los radios HF. Esta es una gran ventaja para los
radios de mochila.
Propagación de la onda de Radio
La propagación describe cómo las señales se irradian desde una
fuente de transmisión hacia afuera. La acción es simple de imaginarse
cuando las ondas de radio viajan en línea recta (recuerden esa piedra
arrojada al lago en calma). Sin embargo, la trayectoria correcta que toman
las ondas de radio, es usualmente más compleja.
Existen dos modos básicos de propagación: ondas terrestres y ondas
espaciales. Como sus nombres lo indican, las ondas terrestres viajan a lo
largo de la superficie de la tierra, mientras que las ondas espaciales
"rebotan" hacia la tierra.
La siguiente figura ilustra las diferentes trayectorias de propagación
para las ondas de radio. Las ondas terre s t res tienen tres componentes:
ondas de superficie, ondas directas y ondas terrestres reflejadas. Las ondas
de superficie viajan a lo largo de la superficie de la tierra, llegando más allá
del horizonte.

6. Eventualmente, la energía de las ondas de superficie es absorbida por
la tierra. El alcance efectivo de las ondas de superficie es determinado por la
frecuencia y conductividad de la superficie sobre la que viajan las ondas. La
absorción se incrementa con la frecuencia.
Las señales de radio transmitidas, que utilizan una portadora que viaja
como onda de superficie, dependen de la potencia del transmisor, de la
sensibilidad del receptor, de las características de la antena y del tipo de
trayectoria. Para un equipo determinado, el alcance puede extenderse de
300 a 400 kilómetros sobre una trayectoria de agua de mar conductiva. Sin
embargo, sobre terreno árido, rocoso, no conductivo, el alcance puede
acortarse a menos de 30 kilómetros, aún utilizando el mismo equipo.
Recepción de Radio en VHF a Través de Montañas
En su mayoría, las montañas y colinas forman sombras de ondas de
radio VHF. Sin embargo, hay una importante excepción cuando existen
montañas muy pendientes u otra clase de barreras abruptas. Esto es
ocasionado por un fenómeno conocido como Difracción. Cuando una onda
VHF llega a un borde afilado, una parte de la onda rodea el borde y la
propagación continua como si un radio de muy baja potencia estuviera
colocado en la parte superior de la montaña.
Es importante que el corte sea relativamente agudo. Una colina
redondeada o la curvatura de la tierra no es suficiente para ocasionar este
efecto. Este efecto es importante en situaciones de un campo de batalla en el
que un soldado debe buscar abrigo detrás de una montaña.

7. Sistema fotovoltaico
Este sistema se basa en la capacidad de ciertos materiales para
convertir la energía electromagnética del sol en energía eléctrica. La cantidad
total de energía solar que ilumina un área determinada por unidad de tiempo
se llama irradianza y se mide en vatios por metro cuadrado (W/m2). Esta
energía normalmente se promedia durante un período de tiempo, así que es
frecuente hablar de irradianza total por hora, por día o por mes.
Batería
La batería almacena la energía producida por los paneles que no es
consumida inmediatamente por la carga. Esta energía almacenada puede
ser usada en períodos de baja radiación solar (en la noche o cuando está
nublado).

8. El tipo más común de batería usado en aplicaciones fotovoltaicas son
las de plomo-ácido libre de mantenimiento, también llamadas recombinantes
o baterías VRLA (Plomo-ácido regulada por válvula –valve regulated lead
acid). Estas pertenecen al tipo de ciclo profundo o estacionario, a menudo
usadas como respaldo de energía para comunicaciones telefónicas. Ellas
determinan el voltaje de trabajo de su instalación. Para una mayor eficiencia,
cualquier otro dispositivo debe ser diseñado para trabajar al mismo voltaje de
las baterías.
Voltaje de operación
Los sistemas fotovoltaicos más autónomos trabajan a 12 o 24 voltios.
Preferiblemente, un sistema inalámbrico que funcione con corriente continua
(DC) debería operarse a los 12 voltios que proporciona la mayoría de las
baterías de plomo ácido. Un enrutador o AP que acepte 8-20 voltios DC es
ideal. La mayoría de los AP baratos tienen incorporado un regulador de
voltaje de modo conmutado y aceptan trabajar en un rango muy amplio de
voltaje sin necesidad de modificación y sin recalentarse (incluso si el
dispositivo viene de fábrica con una fuente de energía de 5 ó 12 Voltios).
Inversores DC/AC
La electricidad provista por el regulador es DC a un voltaje fijo. El
voltaje proporcionado podría no ajustarse a los requisitos de la carga. Un
convertidor continua/alterna (DC/AC), también conocido como inversor,
convierte la corriente DC de la batería en AC. Esto tiene el precio de perder
energía en la conversión.

9. Convertidores DC/DC
Si es necesario, se puede usar un convertidor para obtener DC a
niveles de voltaje diferentes a los proporcionados por las baterías. Los
convertidores DC/DC también hacen perder energía en la conversión. Para
un funcionamiento óptimo, se debería diseñar el sistema fotovoltaico de
manera que genere un voltaje que se ajuste lo más posible a los requisitos
de la carga.
Glosario de términos básicos
Ancho de Banda: es la longitud, medida en Hz, del rango de
frecuencias en el que se concentra la mayor parte de la potencia de la señal.
Ancho de Haz: es el margen angular de direcciones en las que el
diagrama de radiación de un haz toma un valor de 3dB por debajo del
máximo. Es decir, la dirección en la que la potencia radiada se reduce a la
mitad.
Atenuación: es la pérdida de potencia sufrida por la misma al transitar
por cualquier medio de trasmisión.
Banda base: es la señal de una sola transmisión en un canal
Cobertura: área geográfica que cubre una estación específica de
telecomunicaciones.
Difracción: es un fenómeno característico de las ondas que se basa
en la desviación de estas al encontrar un obstáculo o al atravesar una
rendija.

10. Directividad: se define como la relación entre la intensidad de
radiación de una antena en la dirección del máximo y la intensidad de
radiación de una antena isotrópica que radia con la misma potencia total:
La Directividad no tiene unidades y se suele expresar en unidades
logarítmicas (dBi) como:
Distorsión: diferencia entre la señal que entra a un equipo o sistema y
la señal que sale del mismo. Por tanto, puede definirse como la
"deformación" que sufre una señal tras su paso por un sistema.
Eficiencia: Relación entre la potencia radiada y la potencia entregada
a la antena. También se puede definir como la relación entre ganancia y
directividad, es adimensional.
Enlace: es el medio de conexión entre dos lugares con el propósito de
transmitir y recibir información. Puede hacer referencia a un conjunto de
componentes electrónicos, que consisten en un transmisor y un receptor (dos
piezas de un equipo terminal de datos) y el circuito de telecomunicación de
datos de interconexión.

11. Espectro de radiofrecuencia: se aplica a la porción menos
energética del espectro electromagnético, situada entre unos 3 Hz y unos
300 GHz. El hercio es la unidad de medida de la frecuencia de las ondas, y
corresponde a un ciclo por segundo.
Frecuencia: es la magnitud física que mide las veces por unidad de
tiempo en que se repite un ciclo de una señal periódica.
Interferencia: es un fenómeno en el que dos o más ondas se
superponen para formar una onda resultante de mayor o menor amplitud. El
efecto de interferencia puede ser observado en cualquier tipo de ondas,
como luz, radio, sonido, ondas en la superficie del agua, entre otros.
Polarización: Se define la polarización en una determinada dirección,
como la figura geométrica que traza el extremo del vector campo eléctrico a
una cierta distancia de la antena, al variar el tiempo. Puede ser lineal, circular
y elíptica.
Propagación: Se le denomina de esta manera al conjunto de
fenómenos físicos que conducen a las ondas del transmisor al receptor,
puede realizarse siguiendo diferentes fundamentos físicos, cada uno más
adecuado para un rango de frecuencias de la onda a transmitir.
Radiación: consiste en la propagación de energía en forma de ondas
electromagnéticas a través del espacio o de un medio material.
Receptor: es el dispositivo que recibe la información que envía
el emisor.

12. Reflexión: es el cambio de dirección de un rayo o de una onda que
ocurre en la superficie de separación entre dos medios, de tal forma qu
regresa al medio inicial.
Refracción: es el cambio de dirección que experimenta una onda al
pasar de un medio material a otro. La refracción se origina en el cambio de
velocidad de la propagación de la onda.
Repetidor: dispositivo que amplifica una señal de entrada,
independientemente de su naturaleza (analógica o digital), conforma,
retemporiza o lleva a cabo una combinación de cualquiera de estas
funciones sobre una señal digital de entrada para su retransmisión.
Ruido: es una fuente interna de variaciones aleatorias de la señal,
generado en mayor o menor medida por todos los componentes electrónicos.
Típicamente se manifiesta en variaciones aleatorias superpuestas a la señal
de eco recibida en el radar.
Terminales móviles: es un dispositivo inalámbrico electrónico para
acceder y utilizar los servicios de la red de telefonía móvil.
Terminales fijos: es un dispositivo alámbrico para acceder y utilizar
los servicios de la red de telefonía fija o móvil.
Trasmisor: es el proceso de envío y propagación de una señal de
información analógica o digital sobre un medio de transmisión físico punto a
punto o punto a multipunto, ya sea por cable, fibra óptica o inalámbricamente
VHF: Very High Frecuency ( Frecuencia Muy Alta).