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“UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO” “Facultad de Ingeniería Eléctrica, Electrónica, Informática y Mecánica”

C.P.: INGENIERÍA ELECTRÓNICA SISTEMAS DE COMUNICACIÓN I

SIMULACIÓN RADIO MOBILE DOCENTE: GRUPO N°: ALUMNO:

RICARDO CAMPANA VARGAS

12 CÓDIGO:

FERRO QUISPE WILBERT QUISPE FARFAN JOSHET MOISES ALVAREZ PUMA ALEX DOMINGO

CUSCO – PERÚ-2017

103186 114163 073328

INTRODUCCIÓN En el presente trabajo se realizará una simulación la cual tiene por finalidad el verificar los conceptos teóricos sobre un sistema de radioenlace. Se validará los cálculos teóricos obtenidos mediante una simulación con el software libre Radio Mobile. Para realizar dichos cálculos se tuvo en cuenta varios factores tales como la medición de las antenas, sus características, las distancias entre las mismas, realizar simulaciones previas con el uso de otros softwares y claro está el hecho de investigar ciertos parámetros y ciertas restricciones en nuestra simulación de un enlace microondas.

1.- RADIO ENLACE Se denomina radio enlace a cualquier interconexión entre los terminales de telecomunicaciones efectuados por ondas electromagnéticas. Además, si los terminales son fijos, el servicio se lo denomina como tal y si algún terminal es móvil, se lo denomina dentro de los servicios de esas características. Se puede definir al radio enlace del servicio fijo, como sistemas de comunicaciones entre puntos fijos situados sobre la superficie terrestre, que proporcionan una capacidad de información, con características de calidad y disponibilidad determinadas. Típicamente estos enlaces se explotan entre los 800 MHz y 42 GHz.

2.- RADIO MOBILE Radio Mobile es un software dedicado para radio amateurs y de uso simple. Los resultados obtenidos por el programa son de entera responsabilidad del usuario. El usuario debe estar conforme respecto a las restricciones externas por las fuentes de información propias del programa cuando se conecta online. La aplicación tiene una intuitiva y fácil interface con el usuario.

3.- SIMULACIÓN RADIO ENLACE 3.1.- VALIDACIÓN DE POSICIONES Se deberá validar las posiciones de los puntos donde se ubicarán los radioenlaces esto para tener línea de vista directa (sin considerar saltos o repetidores) y sacar datos de distancias y elevaciones. Distancia promedio Pabellón Ingeniería Electrónica-Paraninfo Universitario: 2.37 Km Altura de la antena de transmisión [Pabellón Ingeniería Electrónica]: 15 metros Altura de la antena del receptor [Paraninfo Universitario]: 10 metros Frecuencia de la antena de transmisión [Pabellón Ingeniería Electrónica]: 14.4 GHz Frecuencia de la antena del receptor [Paraninfo Universitario]: 15.3 GHz A continuación se muestran las gráficas de las simulaciones realizadas para la obtención de nuestros datos base y con ello, realizar nuestra simulación con el uso del software libre Radio Mobile, elegido por el docente del curso.

Imagen 1.0–Mapa del enlace de banda entre Pabellón Ing. Electrónica y Paraninfo Universitario

Imagen 3.1–Simulación de enlace de banda con el software Radio Mobile

4.- CÁLCULOS MATEMÁTICOS Realizar un cálculo matemático para estimar valores de pérdida del enlace, potencia de transmisión y sensibilidad de los equipos a usar.

4.1.1.- PÉRDIDA DE TRAYECTORIA DE ESPACIO LIBRE 𝐿𝑝 = (

4𝜋𝐷 2 4𝜋𝑓𝐷 2 ) =( ) 𝜆 𝑐

En donde: Lp = pérdida de trayectoria de espacio libre D = distancia f = frecuencia  = longitud de onda c = velocidad de la luz en el espacio libre Expresado en dB: 4𝜋𝑓𝐷 𝐿𝑝 (𝑑𝐵) = 20log ( ) 𝑐

4.1.2 BALANCE DE POTENCIA

𝑃𝑑𝑟 = 𝑃𝑒𝑡 − 𝐿𝑡𝑡 + 𝐺 ′ 𝑡 − 𝐿𝑏 − 𝐹𝑃𝑃 + 𝐺 ′ 𝑟 − 𝐿𝑡𝑟

En donde: Pdr: Potencia disponible a la entrada del receptor Pet: Potencia entregada por el transmisor a los circuitos de acoplo Potencia de salida del transmisor = +25 dBm Ltt: Perdida en los circuitos de acoplo, lado de transmisión Pérdidas en cables y conectores del transmisor (3 a 10 dB) = 4 dB G’t: Ganancia de potencia transmisor Ganancia de la antena transmisora = 24dB Lb: Perdida básica de propagación Pérdidas básicas de propagación (frecuencia = 2,45 GHz, distancia = 1 km): Lbas(dB) = 92,45 + 20 log10 f(GHz) + 20 log10 r(km) = 100,2 Db 4𝜋𝑓𝐷 𝐿𝑝 (𝑑𝐵) = 20log ( ) 𝑐

Reemplazando valores: 𝐿𝑝 (𝑑𝐵) = 20log (

4𝜋𝑓𝐷 4𝜋 ∗ 15000000 ∗ 2700 ) = 20log ( ) 𝑐 3𝑥108

𝐿𝑝 (𝑑𝐵) =6.459 Gr: Ganancia de potencia receptor Ganancia de la antena receptora = 25 dB Ltr: Perdida circuito acoplo, lado de recepción Pérdidas en cables y conectores del receptor (3 a 10 dB) = 3 dB FPP: Factor de perdidas de polarización Pérdidas adicionales (despolarización, desapuntamiento, obstáculos) = 3 dB

4.1.3 SENSIBILIDAD DE LOS EQUIPOS Sensibilidad del emisor = Banda de Frecuencias Maxima potencia transmitida(dBm) Modulacion: QPSK 13 GHz 25 15 GHz 25 Error: ±2 dB Sensibilidad del receptor = Banda de Frecuencias Espaciado entre canales: 7MHz Modulacion: QPSK 13 GHz -93.5 15 GHz -93.5 Error: 10−6 dBm

Para ver otras sensibilidades respecto a otros parámetros que se deseen, ingresar a las url que se encuentran en la parte de linkografía. Sensibilidad del receptor = –82 dBm @ 11 Mbit/s

APLICAR 3.2.2 Margen frente a desvanecimientos: F(dB) = 15 – 4 + 8 – 100,2 + 15 – 3 – (–82) – 3 = 9,8 dB

Teóricamente, debería obtenerse un valor entre 4 y 6 dB para calidad moderada e idealmente superior a 10 dB.

5.- ZONAS DE FRESNEL Hacer un cálculo de las zonas de Fresnel. 𝑑1 ∗𝑑2

𝑟 = 17.32 ∗ √

𝐷∗𝑓

1.4km∗1.3km

=17.32 ∗ √2.7𝑘𝑚∗15𝐺ℎ𝑧 = 0.116

Conocida la distancia entre dos antenas y la frecuencia en la cual transmiten la señal, suponiendo que varios objetos se encuentren situados en lugares diferentes del punto central. En unidades del SI.

En donde: d1: distancia desde el transmisor al centro del elipsoide en metros. d2: distancia desde el centro del elipsoide al receptor en metros. D: distancia en kilómetros (D = d1+d2) 𝑐

f: frecuencia de la transmisión en gigahercios(GHz) λ = 𝑓

6.- MAPAS EN RADIO MOBILE Descargar los mapas a ser usados por el Radio Mobile

Imagen 6.0–Mapa de nuestra Universidad usando Google Earth

Imagen 6.1–Mapa de nuestro Pabellón usando Google Earth

Imagen 6.2–Mapa de nuestro Pabellón usando Google Earth

Imagen 6.3–Mapa de la ciudad del Cusco usando Google Earth

Imagen 6.4–Mapa de la ciudad del Cusco usando Google Earth

Imagen 6.5–Mapa del Paraninfo Universitario usando Google Earth

Imagen 6.6–Mapa del Paraninfo Universitario usando Google Earth

Imagen 6.7–Mapa del trayecto de nuestro radioenlace usando Google Earth

Imagen 6.8–Mapa de nuestra red de radioenlace usando Google Maps

Imagen 6.9–Mapa de nuestra red de radioenlace usando Radio Mobile

Imagen 6.10–Mapa de nuestra red de radioenlace usando Radio Mobile

7.- SIMULACIÓN EN RADIO MOBILE Realizar una simulación previa para validar posición, potencias y ganancias

7.0- Configurando punto de inicio (Escuela profesional de Ingeniería electrónica)

7.1- Configurando punto de inicio (Escuela profesional de Ingeniería electrónica)

7.2- Configurando punto final (Paraninfo Universitario)

7.3- Configurando red de radioenlace en Radio Mobile

7.4- Configurando las frecuencias dadas en Radio Mobile

7.5- Configurando características de las antenas en Radio Mobile

7.6- Configurando otros parámetros en Radio Mobile

7.7- Configurando algunas características en Radio Mobile

7.8- Simulación de ganancia de 25dB en el receptor usando Radio Mobile

7.9- Simulación de ganancia de 25dB en el receptor usando Radio Mobile

7.10- Simulación de ganancia de 30dB en el receptor usando Radio Mobile, tenemos una transmisión eficiente

7.11- Simulación de ganancia de 30dB en el receptor usando Radio Mobile

7.12- Simulación de transmisión del radioenlace usando Radio Mobile

8.- EQUIPAMIENTO REAL Con los valores previos obtenidos, buscamos equipamiento real a ser usado en el diseño del radioenlace. Para nuestro caso, nosotros elegimos de una amplia gama de transmisores y receptores en antenas, el más propio o adecuado a nuestras necesidades, para ello, buscamos y comparamos el rendimiento, el coste total de los equipos y el más adecuado para dichos parámetros es el sistema de transmisión por microondas OptiX RTN de la serie 300 para tener comunicaciones inalámbricas de banda ancha perfecta. A continuación, se detallará las características en nuestro sistema de radioenlace.

8.1.- BANDA KU Rango de frecuencias: En recepción 11.7-12.7GHz, y en transmisión 14-17.8GHz. Ventajas: Longitudes de onda medianas que traspasan la mayoría de los obstáculos y transportan una gran cantidad de datos. Desventajas: Mencionadas en la tabla.

Tabla 8.0-Tabla de Frecuencias posibles a utilizar

8.2 CONECTORES Los conectores vienen en una gran variedad de formas y tamaños. Además de los modelos estándares, los conectores pueden tener polaridad inversa (géneros intercambiados) o roscas invertidas.

Figura 8.0-Tipos de conectores

8.3.- ANTENA TRANSMISORA Y RECEPTORA A continuación mostraremos una tabla que contiene la información básica de nuestra antena a usar y/o elegida.

Tabla 8.1-Caracteristicas de la antena RTN 310

Tabla 8.2-Caracteristicas de otras antenas emisoras posibles

Tabla 8.3-Caracteristicas de otras antenas receptoras posibles

8.4.- ADAPTADORES Y PIGTAILS Un pigtail es un cable flexible que se usa para reducir el esfuerzo mecánico que un cable rígido impondría en un conector pequeño como los que se usan en la mayoría de los radios. Hay muchas clases de adaptadores y pigtails. Se usan para efectuar la transición entre diferentes tipos de conectores con diferentes tamaños, tipo de rosca, género, etc. Pero en lugar de utilizar adaptadores, es mejor comprar cables ce los comercializados ya con las terminaciones apropiadas para nuestro propósito. Esto ayuda a evitar un posible punto de falla y la atenuación introducida por el adaptador.

Imagen 8.0-Diversos adaptadores y pigtails

8.5.- CABLES

Tabla 8.3-Tabla de caracteristicas de cables

9.- SIMULACIÓN CON DATOS REALES USANDO RADIO MOBILE Con los datos del equipamiento real a ser usado, realizar una nueva simulación (considerar datos del equipo como potencia de transmisión, sensibilidad, Ganancia de antenas, etc.)

10.- COMPARACIÓN ENTRE VALORES SIMULADOS Y REALES Dado que en primera instancia no se considero perdidas de cables, conectores, como también si existía edificios, los resultados sufrieron una variación considerable.

11.- ROBUSTEZ DEL SISTEMA Mientras tomemos mas variables que considerar en el diseño, como las perdidas, y el crecimiento urbano, podemos afirmar que la exactitud del sistema será mas fiable.

11.1 CAPACIDAD MÁXIMA DE TRANSMISIÓN

𝑆 𝐶 = 𝐵 ∗ log (1 + ) 𝑁 En donde: C: Capacidad de canal(bits/seg) B: Ancho de banda(Hz) S: Potencia de señal (Watt y/o Voltio) N: Potencia de ruido (Watt y/o Voltio) Reemplazando, tenemos: 𝑆 𝑆 𝐶 = 𝐵 ∗ log (1 + ) = 𝐵 ∗ log (1 + ) 𝑁 𝑁

REVISAR LA FORMULA DE CAPACIDAD EN EL CUADERNO DE TELE 2

12.-LINKOGRAFIA 12.1.-EQUIPOS & SENSIBILIDAD http://e.huawei.com/es/products/fixed-network/transport/ip-microwave/rtn-300 http://support.huawei.com/hedex/pages/EDOC100015589831189737/02/EDOC100015589831189 737/02/resources/pd/topic/tc_rtnsmt_pd_8156.html

http://support.huawei.com/hedex/pages/EDOC100015589831189737/02/EDOC10001558 9831189737/02/resources/pd/topic/tc_rtnsmt_pd_8154.html

12.2.- OTRAS WEBSITES http://e.huawei.com/es/products/fixed-network/transport/ip-microwave/rtn-300 http://es.commscope.com/catalog/wireless/product_narrow_antmicro.aspx?id=441 http://es.data-alliance.net/antenas/ https://d3gx8i893xzz0e.cloudfront.net/fileadmin/telecommunication_systems/publications /brochures/flexline_connection_technology.pdf?1400060673 http://www.radioenlaces.es/articulos/balance-de-potencias-de-un-radioenlace/ http://www.radioenlaces.es/articulos/balance-de-potencias-de-un-radioenlace/ https://www.google.com.pe/maps/dir/-13.5210990,+71.9569530/Paraninfo+Universitario+UNSAAC,+Cusco/@-13.5186605,71.9765107,15z/data=!3m1!4b1!4m12!4m11!1m3!2m2!1d-71.956953!2d13.521099!1m5!1m1!1s0x916dd5e598136835:0x232527d90da7ad71!2m2!1d71.9783627!2d-13.5176789!3e2?hl=es-419 http://www.analfatecnicos.net/archivos/24.CalculoDeRadioenlace.pdf https://www.itu.int/dms_pubrec/itu-r/rec/p/R-REC-P.525-2-199408-I!!PDF-S.pdf http://www.upv.es/antenas/catalogos/satelite_televes.pdf