208019 g15 (2)

ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGIAS E
INGENIERIAS
208019_15 – ANTENAS Y PROPAGACION
ACTIVIDAD 2: Trabajo Colaborativo 2 Fase 2(Tarea Individual, y grupal)
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA
ANTENAS Y PROPAGACION
Trabajo de calificación Individual, y grupal
Presenta
Wilbert Murillo Mosquera
COD 16495599
Sandra Milena Vargas
COD 22479162
Tutor
Ing. Nancy Amparo Guaca
OCTUBRE 24 DEL 2014

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Desarrolle las siguientes tareas
-Una vez leído el documento del proyecto a desarrollar, elaborar un planteamiento del problema.
-Construir una justificación que permita argumentar de manera clara y objetiva el desarrollo del proyecto.
-Aplicar el uso de la tecnología RFID (identificación por radio frecuencia) y por tanto documentarse al respecto, para realizar todo el control interno del material que ingresa o sale de la mina.
Usted debe entregar el diseño de la topología y la arquitectura que usted considere más pertinente para el sistema interno de telecomunicaciones con tecnología RIFD, y hacer un diagrama de los patrones de radiación de las micro antenas del sistema y las antenas principales.
Planteamiento del problema
Una multinacional con Sede principal en Londres está realizando una exploración minera, esta zona de exploración se encuentra ubicada en una Zona Selvática del Guaviare en Colombia, retirada 50 Km de cualquier Red de comunicación. En esta zona de exploración se lleva permanentemente diferentes tipos de materiales y equipos. Los procesos desarrollados en esta área de trabajo son automatizados 100%, y se monitorean diferentes tipos de variables. La junta Directiva de esta compañía necesita hacer un seguimiento permanente y en tiempo real de los siguientes aspectos:
 Llevar todo el inventario de equipos y materiales que ingresan y salen de la zona de exploración, en tiempo real desde la sede principal en Londres (Control con Tecnología RFID)
 Hacer monitoreo permanente de las diferentes variables que se controlan en la zona, por parte de los Ingenieros ubicados en la Sede Principal en Londres.

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Los sistemas de control y gestión de las diferentes variables que se llevan en la zona no son visualizados en tiempo real en la sede principal en Londres, lo que no permite tener estados en línea del recurso ubicado en la zona de exploración minera, cómo material, maquinaria, personal y demás.
El no llevar un control en tiempo real puede ocasionar pérdida del recurso o inversión en el lugar destinado para exploración de la compañía, implementar estos controles le permitirá estar a la vanguardia
Justificación
La identificación por radio frecuencia (RFID) es una de las tecnologías con mayor crecimiento y de mayor aporte al beneficio de las empresas que las están adoptando.
La adopción de la tecnología de captura automática de datos (ADC) ha experimentado recientemente un despegue espectacular gracias al establecimiento de estándares de base a las exigencias del gobierno y de las grandes cadenas de distribución al mayor desarrollo tecnológico y a los menores costos de implementación.
Este proyecto ofrece una visión global de la (RFID), de la tecnología y de sus prestaciones, describe las frecuencias y tecnologías utilizadas habitualmente en las aplicaciones empresariales, identifica los principales estándares y presenta una serie de métodos para obtener un mayor beneficio, precisión, calidad y seguridad.
La tecnología (RFID) se refiere a un tipo de tecnología de intercambio inalámbrico de datos.
La lectura y grabación de datos se produce a partir de un chip conectado a una antena que recibe señales de radio frecuencia desde un dispositivo de lectura y grabación, llamado lector, codificador o interrogador), este intercambio se realiza se realiza de forma automática.
El Sistema de RFID provee a las compañías con una tecnología que permite eficiencia y seguras operaciones. Este elimina o reduce el trabajo manual del personal requeridos para realizar inventarios y actividades de seguridad. El sistema consiste de varios elementos: “Circuitos de circulación o etiquetas RFID, credenciales RFID, sensores inteligentes, estación de lectura del personal, lectores portátiles para inventarios, estaciones de programación de etiquetas, estaciones de enlace y servidores de aplicación.

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RFID, es aquella tecnología que permite la comunicación inalámbrica entre un lector y una etiqueta (o tag). Esta tecnología permite la comunicación y el almacenamiento de información.
La implementación de la tecnología RFID, garantizará múltiples propósitos: identificación y selección de productos, control de inventarios y prevención de robos.
Objetivos
• Elaborar un planteamiento del problema, partiendo de los requerimientos escalados en el proyecto.
• Aplicar los conocimientos adquiridos en el desarrollo del curso para seleccionar la mejor viabilidad de diseño de la tecnología RFID.
• Identificar las ventajas de aplicar la tecnología por radiofrecuencia.
Aplicación de la tecnología (RFID)
Descripción en detalle de algunas de las aplicaciones más comunes hoy en día y en las que se detecta un mayor beneficio por la aplicación de la tecnología RFID.
 Control de acceso: peajes de carretera, aparcamiento, acceso a edificios, acceso a zonas restringidas.
 Prepago: peajes de carreteras, transportes (autobús, metro), pago con teléfono móvil.
 Identificación, localización y monitorización de personas animales o materiales: en combinación con sensores (temperatura, humedad), tecnología inalámbrica (wlan) o tecnología de localización (GPS).
 Autencidad de productos o documentos.
 Gestión de Expediciones El etiquetado RFID de los productos finales bien a nivel de ítem, caja o palé, permite abordar de forma más eficiente la gestión de expediciones, automatizando los procesos asociados
A la salida de productos y controlando que cada pedido es servido con los elementos correctos.

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En la figura siguiente, se detalla la arquitectura típica de un sistema de
Gestión de expediciones
.
 Gestión de almacén inteligente
La automatización de la gestión de almacén mediante el uso de la tecnología RFID, implica una mejora substancial en todo el proceso
Fundamentada en la reducción de los tiempos de inventariado y la
Optimización de los stocks, lo que facilita las decisiones de producción
Adecuándolas a las necesidades reales. De esta forma se puede conseguir un importante ahorro de espacio de almacenaje.
Los elementos típicos de la gestión RFID del almacén son:
 Puestos de etiquetado para identificar los productos que no lleven el etiquetado en origen.
 Terminales móviles para identificación de productos con conectividad inalámbrica al sistema de información central.
Sistema de gestión de inventario basado en (RFID),

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También se usa la tecnología RFID para el control de acceso y cobro en transportes públicos. Se incorpora el tag a las tarjetas con los abonos de los usuarios o para el control de equipajes.
Este sistema nos garantizaría:
• Controlar todo tipo de dispositivo RFID y capturar los datos con rapidez y eficiencia.
• Controlar en tiempo real la ubicación de las etiquetas
• Controlar la forma centralizada de todas las fuentes internas y externas de los datos RFID.
• Asegurar la coherencia de los datos obtenidos a través de las diferentes partes de la cadena.
• Enviar información a dispositivos cuando sea necesario (Grabar un chip)

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Identificación por radio frecuencia
Algunos componentes de radio frecuencia utilizados en el proyecto estos elementos son pasivos e inalámbricos internos.
Cable coaxial Para interiores.
Bandas de frecuencia
(Siglas en inglés Ultra Low Frequency (ULF) comprende el rango de frecuencias entre 300 y 3000 hercios (3 Kilohercios). Esta banda es utilizada para comunicaciones en minas por su capacidad de penetrar fácilmente la superficie terrestre.
Las longitudes de onda diferentes poseen propiedades diferentes. Las longitudes de onda largas pueden recorrer grandes distancias y atravesar obstáculos. Las grandes longitudes de onda pueden rodear edificios o atravesar montañas, pero cuanto mayor sea la frecuencia (y por tanto, menor la longitud de onda), más fácilmente pueden detenerse las ondas.
Cuando las frecuencias son lo suficientemente altas (hablamos de decenas de giga hertzios), las ondas pueden ser detenidas por objetos como las hojas o las gotas de lluvia, provocando el fenómeno denominado "rain fade". Para superar este fenómeno se

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necesita bastante más potencia, lo que implica transmisores más potentes o antenas más enfocadas, que provocan que el precio del satélite aumente.
Las bandas más utilizadas son:
Banda L.
• Rango de frecuencias: 1.53-2.7 GHz.
• Ventajas: grandes longitudes de onda pueden penetrar a través de las estructuras terrestres; precisan transmisores de menor potencia.
• Inconvenientes: poca capacidad de transmisión de datos.
Banda Ku.
• Rango de frecuencias: en recepción 11.7-12.7 GHz, y en transmisión 14-17.8 GHz.
• Ventajas: longitudes de onda medianas que traspasan la mayoría de los obstáculos y transportan una gran cantidad de datos.
• Inconvenientes: la mayoría de las ubicaciones están adjudicadas.
Banda Ka.
• Rango de frecuencias: 18-31 GHz.
• Ventajas: amplio espectro de ubicaciones disponible; las longitudes de onda transportan grandes cantidades de datos.
• Inconvenientes: son necesarios transmisores muy potentes; sensibles a interferencias ambientales.
Para ver con más detalle los nombres de las distintas bandas de frecuencia, consulte la siguiente tabla:
Tipo de Banda
Rango de Frecuencias
HF
1.8-30 MHz
VHF
50-146 MHz
P
0.230-1.000 GHz
UHF
0.430-1.300 GHz
L
1.530-2.700 GHz

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S
2.700-3.500 GHz
C
Downlink: 3.700-4.200 GHz Uplink: 5.925-6.425 GHz
X
Downlink: 7.250-7.745 GHz Uplink: 7.900-8.395 GHz
Ku (Europa)
Downlink: FSS: 10.700-11.700 GHz DBS: 11.700-12.500 GHz Telecom: 12.500-12.750 GHz Uplink: FSS y Telecom: 14.000-14.800 GHz; DBS: 17.300-18.100 GHz
Ku (America)
Downlink: FSS: 11.700-12.200 GHz DBS: 12.200-12.700 GHz Uplink: FSS: 14.000-14.500 GHz DBS: 17.300-17.800 GHz
Ka
Entre 18 y 31 GHz
Las más utilizadas en tecnología ( RFID)
De las bandas, la que presenta menor atenuación por la lluvia, es la banda C, ya que está situada en las frecuencias más bajas de las tres. Las dos bandas restantes presentan mayor atenuación por estos factores, sobre todo la banda Ka, puesto que el tamaño de las gotas de agua es similar a la longitud de onda a estas frecuencias. Por ello, la banda C es la más adecuada para comunicaciones de datos que requieran fiabilidad en zonas tropicales. Sin embargo, las Frecuencias utilizadas en esta banda son muy cercanas a las usadas en algunos sistemas de microondas terrestres, lo que puede causar interferencias cuando equipos de este tipo se encuentren en las proximidades de la estación.

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Antenas y cableado utilizados en la mina
ANTENA VSAT (Very Small Aperture Terminals)
Las redes VSAT son redes privadas de comunicación de datos via satélite que permiten el intercambio de información, la mayoría de los satélites se localizan en órbitas a 36000 Km. Aproximadamente.
Las redes satelitales VSAT usualmente trabajan en las bandas C Y KU, siendo la banda C de tecnología más antigua que la banda KU pero con plena vigencia de operación en la actualidad.
La banda KU permite trabajar redes VSAT con diámetros de antenas y amplificadores mucho más pequeñas, típicamente 1.2 m o menores a diferencia de los diámetros de las VSAT en banda C, típicamente 1.8 y 2.4 m.
Las VSAT son diseñadas básicamente por usuarios que requieren comunicarse con puntos geográficos dispersos en un gran territorio mediante micro estaciones terrenas ubicadas en sus necesidades.

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Componentes de la estación VSAT

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Unidad exterior: es la interfaz entre el satélite y VSAT, está conformado por una antena y un RTF (transrecibidor de frecuencia de Radio) Feed Horn: está ubicado en el marco de la antena en su punto focal por brazos de apoyo, se encarga de dirigir la transmisión de la potencia recibida en él.
El RFT está interconectado al feed horn como se muestra en la siguiente figura:
LNB: Low Noise Block Down converter (Amplificador conversor descendente) Alimentador: Dispositivo el cual envía /recibe la señal del Plato parabólico.
Antena (Plato) Parabólica: Es donde la señal se concentra hacia el satélite vía el alimentador o viceversa. Amplificador: Dispositivo a través del cual amplifica la señal únicamente para transmisión.

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Pérdidas presentes en los enlaces de una vsat
Atmosféricas: Debidas a la absorción de ondas radioeléctricas por parte de los gases atmosféricos como oxígeno y vapor de agua. (Se puede ignorar esta pérdida para frecuencias inferiores a los 10 GHz).
Por Lluvia: Este tipo de pérdidas afectan drásticamente los enlaces satelitales. Las ondas radioeléctricas son dispersadas o absorbidas. (El efecto es mayor cuanto mayor sea la frecuencia).
Por Desalineación de las Antenas: Es inevitable el pequeño desalineamiento de las antenas. Cuanto mayor sea el diámetro de la antena, mayor puede ser este efecto. (Se recomienda que para antenas de más de 7 mts se tengan dispositivos de seguimiento).
PIRE
La PIRE se define como la cantidad de potencia que tendría que ser emitida por una antena isotrópica, para producir la máxima densidad de potencia en la dirección de máxima ganancia.
La PIRE se usa para estimar el área de servicio de un transmisor y para evitar que se solapen áreas de cobertura de varios transmisores, que estén trabajando a la0020misma frecuencia.

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En Colombia, tenemos una ubicación geográfica estratégica privilegiada, ventajosa y dominante con respecto a otros países, es de gran utilidad y economía aprovechar los satélites de telecomunicaciones ubicados en la zona espacial Geoestacionaria lo cual nos facilita prestar los servicios de comunicaciones a los sitios más remotos, marginados y de difícil acceso de nuestro territorio Colombiano, donde ningún otro tipo de comunicaciones pueden llegar.
La red VSAT estará con formada por 2 estaciones maestras ó HUBs proporcionales y equidistantes de nuestra geografía.
DISEÑO DE LA VSAT
Se escoge el satélite “Geoestacionario” IS-805 de la empresa INTELSAT, debido a que se trata de una compañía muy reconocida a nivel mundial, este satélite brinda gran robustez, lo que lo hace completamente útil para nuestros requerimientos. Además por tratarse de un satélite relativamente nuevo, es de esperarse que la vida útil del mismo sea considerable.
Latitud / Longitud: Por tratarse de un satélite geoestacionario, la latitud lógicamente corresponderá 0º N, mientras que el valor de su longitud es de 304.5º E.
Footprint: De los 3 footprints que nos ofrece el satélite INTELSAT 805, vemos que la única huella que realmente nos cubre todo el territorio colombiano es la tercera ya
que esta, si alcanza a incluir Leticia. Por su parte la segunda huella no lo permitía. El footprint seleccionado tiene la particularidad que es el que presenta el menor valor de PIRE 48.7 dBW.

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Polarización: El tipo de polarización que trabaja el satélite INTELSAT IS-805 es la LINEAL por ende, podemos trabajar o bien sea con la Polarización Horizontal ó con la Polarización Vertical.
Se seleccionó la banda de frecuencia fue la Ku (11 a 14) Ghz, ya que la banda C se encuentra en la actualidad muy saturada. Además la banda Ku no presenta casi interferencias terrestres, por tal razón si se llegasen a presentar problemas de atenuación en la señal, las correcciones pertinentes se llevarían a cabo acá en la tierra y no allá sobre el satélite. De igual manera se tiene en cuenta la siguiente información de la tabla:

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Diseño de la Red
Topología: se opta por la cola configuración tipo ESTRELLA, están compuestas por un número determinado de estaciones VSAT y un hub, cada VSAT puede transmitir y recibir X canales correspondientes a las conexiones de los terminales unidos al VSAT. El hub por su lado debe poder transmitir y recibir ese número de X canales atendidos a todos los VSATS.
Se utilizan el enlace desde terminales hasta el HUB (Inbound) podemos utilizar el acceso al medio
TDMA debido a que todos los terminales comparten el enlace de subida.
Tecnología estrella

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El Hub es el encargado de mantener un control efectivo y manejar todo el tráfico de la red. Dicho tráfico será cursado en un porcentaje 70 y 30 respectivamente. Este Hub está ubicado en Casanare.
HUB
Se divide en dos partes fundamentales la unidad o terminal de radiofrecuencia y la unidad interior.
La unidad de radiofrecuencia, se encarga de la transmisión y recepción de señales hacia o a través del satélite.
La Unidad interior, estará conectado al ordenador central, consta de diversas funciones como procesador de acceso al satélite o
Interferencia banda-base, pero la parte más importante de esta unidad es el NMS (Network
Management ( System ), el cual es un ordenador que realiza las funciones más importantes dentro de una red como son:
 Configurar la red (Estrella)
 Monitorizar el tráfico entre terminales
 Control y alarma
 Funciones relativas al control de terminales como, habilitación de nuevos terminales.

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Método de Acceso al Medio
En las redes VSAT se suelen usar técnicas punto multipunto, en la que se puede establecer comunicación entre varios elementos para las configuraciones unidireccionales, este estudio no tiene mucha relevancia ya que el Hub transmite y la VSAT escucha (técnicas broadcast que no necesita técnicas de acceso). Debido a esto se centró el estudio en técnicas de acceso en sistemas bidireccionales que aplican para la topología estrella.
Como utilizaremos una Hub-estaciones VSAT, la estación central transmite por una o varias portadoras a las estaciones remotas asociadas mediante TDM (Multiplicación por División en el tiempo) el número de portadoras de la estación central suele ser pequeño y su velocidad de transmisión es proporcionalmente mayor. Velocidades de 64 Kbit/seg a 2048 Kbit/seg son normales, por tanto los requisitos de transmisión que se le exige a la estación central son mayores
Análisis de Radioenlace
El radioenlace debe disponer de un VER (bit error rate) adecuado para que la señal pueda ser utilizada por todos los dispositivos implicados en el sistema VSAT. Para esto el estudio se centra en disminuir el VER a valores mínimos con un coste aceptable. A nivel físico la eliminación total de errores es imposible, por lo que tiene que ser a nivel de enlace el encargado de transmitir libre de errores, mediante protocolos especialmente diseñados para tal fin.

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El diagrama de bloque seria el siguiente:

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Conclusiones
Fue realizada una investigación, de los aspectos técnicos del sistema de Identificación por Radiofrecuencia (RFID) utilizada en requerimientos para controlar los inventarios en tiempo real.
De los estándares para etiquetas de radiofrecuencia depende la capacidad de almacenamiento, la velocidad de lectura, la distancia y el costo, entre otros.
El control de inventario es un punto clave el cual se ve exponencialmente mejorado gracias a la tecnología RFID, en las compañías o en diferentes entidades.
Lograr elegir bien, requiere tener el levantamiento de la información necesaria para saber la finalidad de una compañía, esto nos lo permite la tecnología RFID que condensa toda la información de una organización en un mismo lugar y en tiempo real, información sobre inventarios, personal, ubicación de equipos, etc.

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BIBLIOGRAFIA
• AETIC, Asociación de Empresas de Electrónica, La tecnología RFID, usos y oportunidades, 2009.
• http://www.rfidconsultation.eu/docs/ficheiros/smith.pdf, normas y estándares RFID
• Middleware Disponible en : http://es.wikipedia.org/wiki/Middleware
• Tecnología RFID Disponible en: http://polibits.gelbukh.com/2009_40/40_08.pdf
• RFIDcontrols. Antenas de circuito impreso de ultra bajo perfil. Consultado el 21 de octubre del 2014. Disponible en:
http://www.rfidcontrols.com/rfidcontrols/index.php?option=com_content&view=article&id=8:beginners&catid=19&Itemid=260

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