Radiocomunicaciones

1. Eo 0421 - RADIOCOMUNICACIONES
Conferencia 10: Radioenlaces terrenales
del servicio fijo
Instructor: Israel M. Zamora, MBA, MSTM
Profesor Titular, Departamento de Sistemas Digitales y
Telecomunicaciones.
Universidad Nacional de Ingeniería
I Sem 2015

2. Objetivos
Introducir los aspectos generales relacionados con los
radioenlaces terrenales del servicio fijo.
2I. Zamora Unidad III: Radioenlaces terrenales del servicio fijo

3. Contenido
• Aspectos generales de los radioenlaces
• Estructura de los radioenlaces
• Diagrama de bloque de un radioenlace
• Planes de frecuencia
• Planes de canalización
• Componentes de un radioenlace
3I. Zamora Unidad III: Radioenlaces terrenales del servicio fijo

4. RADIOENLACE:
Interconexión entre terminales de telecomunicaciones
efectuada por ondas radioeléctricas
Terminales fijos  Radioenlaces del Servicio Fijo
Algún terminal móvil  Servicios móviles
RADIOENLACE TERRENALES DEL
SERVICIO FIJO:
Sistemas de radiocomunicaciones entre puntos
situados sobre la superficie terrestre, que
proporcionan una capacidad de transmisión de
información con unas características de
disponibilidad y calidad determinadas.
Aspectos generales de los Radioenlaces terrenales
Todos los terminales en tierra  Radioenlaces terrenales
Algún repetidor en satélite  Radioenlaces espaciales o por satélite
4I. Zamora Unidad III: Radioenlaces terrenales del servicio fijo

5. Tipos de radioenlaces según el tipo de modulación:
Radioenlaces analógicos:
• Portadora modulada en frecuencia (FM)
• Fuera de uso
Radioenlaces digitales:
• Modulación PSK (M-aria y diferencial: 4PSK, DPSK, OAPSK), y MQAM (M=16, 64, 128) según la
capacidad deseada.
• Circuitos dúplex a 4 hilos equivalentes
• Se explotan en la banda de frecuencias entre 2 y 50GHz.
• Multiplexión de señales de video y audio (tráfico telefónico o música) digitalizados, datos,
ISDN, multiplex digital 64Kpbs o de orden superior SDH y PDH.
• Capacidad:
• Baja: hasta 2 Mbps
• Media: hasta 8 Mbps
• Alta: mayor o igual a 34Mbps
Aspectos generales de los Radioenlaces terrenales
5I. Zamora Unidad III: Radioenlaces terrenales del servicio fijo
Considerados como de pequeña
capacidad en la práctica
SDH jerárquica:
E0 = 64kbps
E1 = 2.048kbps
E2 = 8.448Mbps
E3 = 34.368Mbps
E4 = 139.264Mpbs, etc.

6. Aspectos generales de los Radioenlaces terrenales
6I. Zamora Unidad III: Radioenlaces terrenales del servicio fijo
Radioenlace terrestre:
• Propagación troposférica (onda espacial)
• Visibilidad directa  estaciones repetidoras
Radiocanal: Pareja de portadoras de ida y de retorno.
Vano: Sección del enlace radioeléctrico entre el terminal y un repetidor o entre dos
repetidores.
Nivel de despejamiento LOS:
El trayecto del rayo LOS debe estar despejado al menos el 60% de la primera
zona de Fresnel para el peor obstáculo y en condiciones normales de refracción:
• Si f < 10Ghz,  longitud del vano  80 Km
• Si f > 10GHz,  limita la atenuación por lluvia  long. Vano ≤ 30Km.
Compromiso: Número de vanos (mas cortos)
Calidad y disponibilidad
Costo

7. Estructura de los Radioenlaces
Radioenlace
Corresponde a 2 estaciones
terminales + X estaciones
intermedias (repetidoras y/o
nodales).
Estación repetidora:
Compuesta de equipos
transceptores, antenas y
elementos de supervisión y
control.
Antenas (o arreglos)
y elementos de
control.
7I. Zamora Unidad III: Radioenlaces terrenales del servicio fijo
Tipos de estación repetidora:
• Activos  Se recibe a frecuencia f1, se pasa a IF, se amplifica y se retransmite a f2. Sin demodular.
• Pasivos  Reflectores que cambian la dirección del haz radioeléctrico para salvar obstáculos.

8. 8I. Zamora Unidad III: Radioenlaces terrenales del servicio fijo
Aspectos generales de los Radioenlaces terrenales
Repetidores pasivos:
• Para cambiar la dirección de un trayecto de propagación, si es caro o imposible un repetidor
convencional (activo)










 4
1
4
21 14
i
i
t
g
dd
l




4
1
)()(2)(
i
ibft dBGdLdBL
• Para antenas parabólicas (Back-to-back)
• Reflector plano (reflexión lateral)
11
2
21 1
2
cos
4
gg
ab
dd
ap 






















)()(
2
coslog20log40142)( 211010 dBGdBGabddBA Kmp 














9. Estructura de los Radioenlaces
Radioenlace como sistema de comunicación en serie (a la distancia)
• Vanos se concatenan en serie, uno tras otro.
• Una interrupción por avería o desvanecimiento en un vano, corta toda la comunicación.
• Medidas de defensa:
• Redundancia de equipos (averías)
• Técnicas de diversidad (desvanecimiento)
• Sistemas de supervisión y control (Señales telecontrol, telemando y telesupervisión)
Estación nodal:
Se modula la señal, bajando a banda base y se pueden extraer/introducir canales (Drop-In).
• Sección de conmutación: Tramo entre estación terminal-estación nodal. Es una entidad de
control, protección y supervisión.
9I. Zamora Unidad III: Radioenlaces terrenales del servicio fijo

10. Estructura de los Radioenlaces
Elementos de reserva  Fiabilidad
• Equipos de protección o reserva activa (stand-by)
• Entran en servicio cuando falla el enlace operativo
• Radioenlace M+N
• M canales activos y N en reserva
• Aplicaciones prácticas : 2+1 y 3+1
• Conmutación:
• Automática (señales de supervisión) vs manual (mantenimiento)
• Por separado en cada sentido
• En Tx o en Rx: en FI (ciclo de conmutación mas breve) o en BB
NOTA:
• La conmutación ocurre cuando una señal de referencia se degrada por debajo
de un “umbral de conmutación” y se mantiene degradada un tiempo (histérisis).
• En radioenlaces digitales el parámetro de control es la tasa de errores (BER)
10I. Zamora Unidad III: Radioenlaces terrenales del servicio fijo

11. Diagrama de bloques de un radioenlace
TRATAMIENTO
DE SEÑAL
MOD
UP
CONV
AMP
POT. RF
FILTRO
TRATAMIENTO
DE SEÑAL
DEMOD
AMP
IF
DOWN
CONV
AMP
RF LNA
FILTRO
CAG
tP
BB
ttL
BB
PB
PB
tG
bL rG
XT XR XT
XR
1c
2c
1c
2c
1c
2c
1c
2c
rP trL
RF
TH
NC /
ob NE /
NS /
ebP
11I. Zamora Unidad III: Radioenlaces terrenales del servicio fijo

12. Parámetros básicos de un radioenlace
Pt (dBm) Potencia de salida del transmisor
Ltt, Ltr (dB) Pérdidas en circuitos de acoplamiento (branching) a la antena del Tx y
Rx respectivamente.
Gt, Gr (dB) Ganancias de las antenas del Tx y Rx respectivamente (isotrópica).
Lb (dB) Pérdida básica de propagación.
Pr (dBm) Potencia recibida en el receptor.
FN(dB) Figura de ruido del receptor.
TH (dBm) Umbral o sensibilidad del receptor.
Pr /N=C/N (dB) Relación potencia recibida a la entrada del receptor (pasabanda) a
potencia de ruido antes de demodulación
S/N (dB) Relación señal bandabase a potencia ruido en un canal bandabase
(radioenlaces analógicos)
Eb/N0 (dB) Relación energía de bit a densidad espectral de potencia de ruido
(radioenlaces digitales)
Peb Probabilidad de error de bit, para radioenlaces digitales
Diagrama de bloques de un radioenlace
12I. Zamora Unidad III: Radioenlaces terrenales del servicio fijo

13. Planes de frecuencias
• Fija las frecuencias portadoras del
radiocanal, entre otras cosas
• Las frecuencias de transmisión y
recepción deben estar lo
suficientemente separadas porque:
• Grandes diferencias entre los
niveles de Tx y Rx
• Evitar acoplos entre ambos
sentidos de transmisión
• Directividad insuficiente de las
antenas
Bandas de frecuencias atribuidas a radioenlaces
Plan a dos frecuencias: f1 y f2
13I. Zamora Unidad III: Radioenlaces terrenales del servicio fijo

14. Planes de Canalización
• Para una banda y capacidad determinada, se establece:
• No. de radiocanales
• Separación entre frecuencias adyacentes y
entre frecuencias extremas y los bordes
• Bandas de guarda
• Valores de frecuencias portadora
• Polarizaciones
• Frecuencia central de la banda
• Anchura de RF de las portadoras
• Tipo y capacidad del enlace
Ejemplo de canalización: Rec. ITU-R 636 en la banda de 15Ghz para
radioenlaces digitales de pequeña y mediana capacidad con 28MHz.
Todas la bandas suelen
estar divididas en dos
semibandas: Tx y Rx.
Optimizar utilización
de espectro y
minimizar
interferencias
16 radiocanales
nff rn  282688
)(283626 nNff rn 
Nn ,...,2,1
16N
Mhzfr 11701
14I. Zamora Unidad III: Radioenlaces terrenales del servicio fijo

15. Componentes de un radioenlace
15I. Zamora Unidad III: Radioenlaces terrenales del servicio fijo
Arquitectura básica ODU/IDU de la estación base
IDU (In-Door Unit)
Es un dispositivo de
telecomunicaciones que recibe la
señal IF desde el ODU, e integra
las funciones de procesamiento de
señal y MUX/DEMUX. Este
dispositivo se conecta con la red
interna del usuario.
ODU (Out-Door Unit)
Es la unidad RF compuesta de
equipos de transmisión que se
ubican en el exterior que incluye,
típicamente, la antena, un bloque
amplificador de bajo ruido y el
transceptor.
El ODU y el IDU se conectan a través del cable IF.
El IDU normalmente soporta protocolos
TDM (Time Division Multiplexing e IP
(Internet Protocol).

16. Componentes de un radioenlace
16I. Zamora Unidad III: Radioenlaces terrenales del servicio fijo
Configuraciones de la Arquitectura ODU/IDU
All In-Door
 Una sola caja incluye el IDU y el ODU.
 Todos los componentes activos están
dentro de una misma caja.
 Los componentes pasivos se instalan en
la torre.
Ventajas:
 Mantenimiento no requiere trabajo en
altura
 Posibilidad de empleo de equipos en
formato chasis
Desventajas:
 Fácil acceso a IDU y ODU
 Espacio en rack requerido
 Instalación de guíaonda requiere un alto
nivel de especialización
 Posibles pérdidas ODU-antena

17. Componentes de un radioenlace
17I. Zamora Unidad III: Radioenlaces terrenales del servicio fijo
Configuraciones de la Arquitectura ODU/IDU
All Outdoor
 Una sola caja incluye el IDU y el ODU.
 Todos los componentes activos y pasivos
se instalan en la torre.
Ventajas:
 No requiere nada de espacio en rack
 Difícil acceso a IDU y ODU
 Cableado sencillo (fibra óptica, cobre,…)
 Permite montaje directo ODU-Antena
Desventajas:
 Mantenimiento más complicado
 Personal con formación en altura para
cualquier actuación

18. Componentes de un radioenlace
18I. Zamora Unidad III: Radioenlaces terrenales del servicio fijo
Configuraciones de la Arquitectura ODU/IDU
Split Mount
 Una sola caja incluye el IDU y el ODU.
 Todos los componentes activos y pasivos
se instalan en la torre.
Ventajas:
 Cableado sencillo (coaxial)
 Permite montaje directo ODU-Antena
 Requiere poco espacio en rac
Desventajas:
 Mantenimiento complicado
 Personal con formación en altura para
ciertas actuaciones

19. Componentes de un radioenlace
ODU y IDU - Ejemplos
19I. Zamora Unidad III: Radioenlaces terrenales del servicio fijo

20. Componentes de un radioenlace
Especificaciones ODU
20I. Zamora Unidad III: Radioenlaces terrenales del servicio fijo

21. Componentes de un radioenlace
Especificaciones antena
21I. Zamora Unidad III: Radioenlaces terrenales del servicio fijo

22. Componentes de un radioenlace
Especificaciones IDU
22I. Zamora Unidad III: Radioenlaces terrenales del servicio fijo
Features & Benefits
Up to 310Mbps data throughput, full duplex
Available modulation schemes
Programable QPSK / 16QAM / 32QAM / 64QAM
/ 128QAM / 256QAM
Available channel bandwidth
ETSI standards : 7 / 14 / 28 / 40 and 56 MHz
ANSI standards : 10 / 20 / 30 / 40 and 50 MHz
Customer network data interface
1 x Gigabit Ethernet (100/1000Base-T)
1 x 10/100BaseTX for data or management
1-2 x E1 / T1 plug-in extension module
1 x E3 / DS3 plug-in extension module
up to 16 x E1 in combination with ATH mux
Configuration
Mix of TDM + Ethernet / Ethernet only / TDM only
Capacity is dynamically allocated between
E1/T1/E3/DS3 channels and Ethernet
IF / ODU interface
N-type connector
standard configuration 350 / 140 MHz IF ODUs
compatible with major ODU manufactures

23. Componentes de un radioenlace
Implementación de radioenlace simple
23I. Zamora Unidad III: Radioenlaces terrenales del servicio fijo

24. Componentes de un radioenlace
Implementación de backhaul y backbone en distintas redes inalámbricas
24I. Zamora Unidad III: Radioenlaces terrenales del servicio fijo

25. Componentes de un radioenlace
Alimentadores - Líneas de tx que transportan señales a la antena
Líneas coaxiales:
• Hasta unos 3GHz
• Flexibles y fáciles de instalar
• Impedancia típica: 50
• Características de atenuación (dB/m) dependientes
de la frecuencia.
Guías de ondas:
• Operación mono-modo para f > 3 GHz.
• Rellenas de aire seco o nitrógeno.
• Atenuación unitaria (dB/m)
25I. Zamora Unidad III: Radioenlaces terrenales del servicio fijo

26. Componentes de un radioenlace
Circuitos de acoplo - Dispositivos pasivos de microondas que permiten
la Tx/Rx de varios radiocanales por la misma antena.
• Circuladores
• Combinadores
• Filtros
• Duplexores
• Polarizadores
• Supresores de intermodulación, etc.
Introducen pérdidas de inserción: LDF (dB).
26I. Zamora Unidad III: Radioenlaces terrenales del servicio fijo

27. Componentes de un radioenlace
27I. Zamora Unidad III: Radioenlaces terrenales del servicio fijo
Circuitos de acoplo

28. Componentes de un radioenlace
Ilustración de radioenlace con estación repetidora
28I. Zamora Unidad III: Radioenlaces terrenales del servicio fijo

29. Componentes de un radioenlace
Ilustración de la estación repetidora
29I. Zamora Unidad III: Radioenlaces terrenales del servicio fijo

30. Componentes de un radioenlace
Ilustración de la estación nodal (Drop-In)
30I. Zamora Unidad III: Radioenlaces terrenales del servicio fijo

31. • Lectura Obligatoria
• Transmisión por Radio
• Capítulo 5
Sección 5.1, 5.2, 5.3, 5.4, 5.5 y 5.6 (hasta 5.6.1)
• Lectura Recomendada
• Ninguna.
31I. Zamora Unidad III: Radioenlaces terrenales del servicio fijo