Proyecto del curso de Microondas

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“Elaboraci´on del Radio Enlace UNI a CEPREUNI e
INICTEL UNI en RadioMobile”
Andy Juan Sarango Veliz1, Rosario Elizabeth Lindo Pascual1 y Gerardo Andre Guerrero Saravia1
1Universidad Nacional de Ingenier´ıa, Facultad de Ingenier´ıa El´ectrica y Electr´onica - Per´u, Lima
Resumen—Es un proyecto de un enlace de microondas punto
a punto que tine 2 tramos.
Index Terms—LATEX, Azimut, Espacio Libre, P´erdidas, NetMe-
tal5 y RadioMobile.
I. OBJETIVOS
Hacer uso de software especializado en propagaci´on para
dise˜nar sistemas de radio enlace entre diferentes puntos
geogr´aficos.
Calcular mapas de ´area de cobertura para condiciones
reales dadas (geogr´aficas y t´ecnicas) de un sitio de
transmisi´on.
II. INTRODUCCI ´ON
EN el mundo de la electr´onica actualmente contamos
con herramientas muy poderosas para predecir el com-
portamiento de cualquier circuito antes de su construcci´on.
Conocemos las grandes ventajas que este m´etodo de dise˜no
y construcci´on nos da en cuanto se refiere a tiempo y costos
frente a otros m´etodos como el de prueba y error.
En el dise˜no de sistemas de radiocomunicaci´on es tambi´en
muy importante realizar c´alculos de propagaci´on teniendo en
cuenta perfiles de terreno en cada direcci´on de inter´es; y no
solo eso, sino tambi´en se hace necesario verificar diferentes
puntos de enlace bajo diferentes caracter´ısticas del equipo de
transmisi´on.
Si la tierra fuera una esfera perfecta y la conductividad del
suelo homog´enea, esto se reducir´ıa a una simple f´ormula que
eval´ue la atenuaci´on en el espacio. Sin embargo, la superficie
terrestre es extremadamente irregular, con valles, elevaciones,
profundidades, monta˜nas, bosques, desiertos, mares, etc., cada
uno con diferentes tipos de conductividad y diferente clima.
Todos estos factores influyen en la propagaci´on; y para tener
un grado aceptable de exactitud en la predicci´on de ´areas
de cobertura es necesario tomarlos en cuenta. Si todo esto
se hiciera manualmente fuera necesario realizar una cantidad
enorme de complicados c´alculos que requieren tiempo y
paciencia para revisar mapas y trazar perfiles de elevaci´on de
terreno.
En este campo se cuenta actualmente con software capaz
de evaluar las prestaciones (PERFORMENCE) de una red
de radiocomunicaciones previo a su implementaci´on en el
campo,cuyo nombre es RadioMobile.
Al Ing. V´ıctor C´ordova Bernuy, un gran maestro para nosotros.
III. ESTADO DEL ARTE
III-A. RadioMobile
III-A1. Teor´ıa: El programa Radio Mobile est´a basado
en el modelo de predicci´on de propagaci´on sobre terreno
irregular del US Institute for Telecommunications Science
(ITS), conocido como modelo de Longley-Rice, dise˜nado
para ser usado en la banda de 20 MHz a 20 GHz y distancias
de hasta 2000 km.
Figura 1. RadioMobile
El programa permite simular la conductividad del suelo,
considera superficies terrestres extremadamente irregulares,
adem´as de predicci´on de ´areas de cobertura, entre otras cosas,
dando un mapa topogr´afico de una zona y saber qu´e cobertura
tendr´a cierta antena. Puede evaluar si un radio enlace es
posible entre dos lugares dados y calcula las prestaciones de
dicho enlace. Incluso presenta im´agenes digitales del terreno
en 3D y se puede mezclar la imagen con una foto a´erea. Para
ubicar un lugar espec´ıfico de inter´es en el mapa se introducen
sus coordenadas, las cuales pueden ser tomadas con un GPS.
El programa permite, entre otras cosas, dado un mapa
topogr´afico de una zona, saber qu´e cobertura tendr´a cierta
antena. Puede evaluar si un radio enlace es posible entre
dos lugares dados y calcula las prestaciones de dicho enlace.
Incluso presenta im´agenes digitales del terreno en 3D y se
puede mezclar la imagen con una foto a´erea. Para ubicar
un lugar espec´ıfico de inter´es en el mapa se introducen sus
coordenadas, las cuales pueden ser tomadas con un GPS.
Para entregar estos resultados el programa tomar en cuenta:
Las caracter´ısticas del equipo a utilizar.
Las caracter´ısticas de la superficie terrestre y tipo de
clima.

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III-A2. Modelos digitales del terreno: Existe dos modelos
digitales del terreno para la realizaci´on de los c´alculos de
cobertura: GTOPO30 / SRTM30 y SRTM − DTED.
Ambos modelos han sido elaborados por la NASA y el USGS
y tanto su distribuci´on como su utilizaci´on son completamente
libres. El modelo GTOPO30 / SRTM30 tiene una resoluci´on
de 30 segundos de arco (aproximadamente 1 km), mientras
que el modelo SRTM − DTED tiene una precisi´on de 3
segundos de arco (aproximadamente 100 m), por lo que se
seleccionar´a un modelo u otro en funci´on de las necesidades
y de la capacidad de computaci´on disponible. En algunos casos
es necesario descargar los ficheros del modelo al disco duro
del PC, mientras que en otros ser´a el propio Radio Mobile
quien descargue la informaci´on necesaria a trav´es de nuestra
conexi´on a Internet.
III-A3. Cartograf´ıa: El mapa topogr´afico se superpone
al mapa de trabajo y al mapa de cobertura para ofrecer
informaci´on m´as completa al usuario final.
III-A4. Cartograf´ıa propietaria avanzada: Radio Mobile
permite la importaci´on de cualquier tipo de imagen georrefe-
renciada, por lo que podr´a aprovechar im´agenes tomadas de
modelos cartogr´aficos digitales o de sistemas de informaci´on
geogr´afica (GIS). Para los colaboradores de la REMER, se
recomienda la utilizaci´on de cartograf´ıa oficial de uso com´un
en la Direcci´on General de Protecci´on Civil y Emergencias.
III-B. Parametros del Enlace de Radio
III-B1. Azimut: ´Angulo que se mide desde el Norte a
favor de las manecillas del reloj, con la excepci´on de la
realizaci´on de observaciones astron´omicas donde el azimut se
refiere siempre desde el Sur.
Figura 2. Azimut de la antena
Su valor varia desde 0 grados a cuatro ´angulos rectos, en los
diferentes sistemas de graduaci´on angular. Esto tambi´en per-
mite ubicar el valor del azimut en cuatro cuadrantes definidos
desde el Norte hacia la derecha.
III-B2. P´erdidas en el espacio libre: Es indicador es
proporcional al cuadrado de la distancia. Es proporcional al
cuadrado de la frecuencia del radio.
FSL(dB) = 20 log10 d + 20 log10 f − 187,5 (1)
d = distancia (m)
f = frecuencia (Hz)
Suponemos una antena isotr´opica
III-B3. Zona de Fresnel:
Una zona de Fresnel es una de una serie de regiones
elipsoidales, de di´ametro polar extenso, conc´entricas, de
espacio entre y alrededor de una antena que transmite y
un sistema de antena que recibe.
Es el concepto utilizado para entender y calcular la
intensidad de la propagaci´on de las ondas entre un
transmisor y un receptor.
La primera regi´on es el espacio elipsoidal a trav´es del
cual pasa la se˜nal de l´ınea de vista directa.
La segunda regi´on rodea la primera regi´on, pero excluye
la primera. En esta, la onda capturada por el receptor
estar´a desfasada m´as de 900
, pero menos de 2700
.
La tercera regi´on rodea la segunda y las ondas desviadas
capturadas por el receptor tendr´an el mismo efecto que
una onda en la primera regi´on. La onda sinusoidal tendr´a
un desfase mayor a 2700
, pero menor a 4500
(idealmente
ser´ıa un desfase de 3600
).
Figura 3. Zona de Fresnel
IV. LABORATORIO A IMPLEMENTAR
IV-A. Consideraciones reales
IV-A1. NetMetal5: Esta versi´on de NetMetal est´a equi-
pada con una ranura miniPCI-express, una ranura SIM para
dispositivo 3 G / 4 G o una tarjeta inal´ambrica adicional, una
conexi´on inal´ambrica 802.11ac de cadena dual 2x2 de alta
potencia y dos conectores RP − SMA para antenas externas
Figura 4. Equipo usado dentro de la simulaci´on
El NetMetal es un dispositivo inal´ambrico 802.11ac en una
carcasa met´alica impermeable (IP66). Su dise˜no robusto est´a
hecho para soportar las condiciones m´as dif´ıciles, pero al
mismo tiempo es f´acil de usar y se puede abrir y cerrar con

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una mano. La carcasa de aluminio s´olido tambi´en funciona
como un disipador de calor confiable para su radio de alta
potencia de salida.
IV-B. Ubicaci´on geogr´afica
El principal concepto geogr´afico ´util para la localizaci´on es
el de coordenadas geogr´aficas, que permite la identificaci´on
de un punto de la superficie terrestre simplemente con dos
n´umeros (que expresan la latitud y la longitud geogr´afica). Esta
forma no es la ´unica forma de localizar: el uso de criterios
“cualitativos” permite la definici´on de distintas zonas del
mundo que comparten rasgos geogr´aficos comunes, a distintas
escalas (geocora). La georreferenciaci´on o geolocalizaci´on es
una t´ecnica esencial para el trabajo geogr´afico.
En nuestro trabajo usamos los siguientes datos:
Ubicaci´on de la Universidad Nacional de Ingenier´ıa
Ubicaci´on del CEPRE - UNI
Ubicaci´on de INICTEL UNI
IV-C. Simulaci´on
Elaboramos dos radio enlace en la plataforma RadioMobile,
tomando en consideraci´on la Universidad Nacional de Inge-
nier´ıa como nuestra estaci´on base (Estacion−Base−UNI)
y como nodos a CEPRE − UNI y a INICTEL UNI
(Nodo1−CEPREUNI) y (Nodo2−INICTELUNI).
Figura 5. Radio Enlaces
IV-D. Patr´on de Antena
La antena Yagi o antena Yagi-Uda es una antena direccional
inventada por Hidetsugu Yagi de la Universidad Imperial
de Tohoku y, en menor parte, de Shintaro Uda (de ah´ı al
nombre Yagi-Uda). Esta invenci´on dio avanzada a las antenas
convencionales, produjo que mediante una estructura simple
de dipolo, combinada con elementos par´asitos conocidos como
reflector y directores, se pudiera construir una antena de muy
alto rendimiento.
En nuestra simulaci´on tenemos el siguiente patr´on:
Figura 6. Radio Enlaces
IV-E. Valores Obtenidos
En nuestra simulaci´on tenemos resultados favorables para
la fabricaci´on de Radio Enlaces a una altura de 50 m. Los
valores son los siguientes:
Estaci´on Base UNI a Nodos 1 CEPRE - UNI
Vista desde el Enlace “UNI TO CEPRE − UNI”
Figura 7. Radio Enlace 1 - Parte I
Vista desde el Enlace “CEPRE − UNI TO UNI”
Figura 8. Radio Enlace 1 - Parte II

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Estaci´on Base UNI a Nodos 2 INICTEL - UNI
Vista desde el Enlace “UNI TO INICTEL − UNI”
Figura 9. Radio Enlace 2 - Parte I
Vista desde el Enlace “INICTEL − UNI TO UNI”
Figura 10. Radio Enlace 2 - Parte II
CONCLUSIONES
En este estudio hemos podido apreciar que a pesar de
la distancia, situaci´on geogr´afica que es posible levantar
un radioenlace de comunicaci´on a un costo relativa-
mente econ´omico, que permitir´a el servicio de Internet
e informaci´on ´util para ambas localidades de UNI a
CEPRE − UNI y a INICTEL − UNI.
A trav´es de la ayuda de aplicaciones de software gratuitas
como Google Earth y RadioMobile, se ha logrado reco-
pilar informaci´on ´util para conocer y validar los lugares
donde se deben ubicar los nodos, alturas requeridas por
las radios, obteniendo una alternativa para el trauecto del
radioenlace.
Los niveles de recepci´on simulados y calculados te´orica-
mente han sido satisfactorios, permiti´endonos decir que
existir´a un buen desempe˜no del enlace.
BIBLIOGRAF´IA
(1) https://bibdigital.epn.edu.ec/bitstream/15000/10776/1/CD-
6315.pdf
(2) https://es.wikipedia.org/wiki/