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• Frank Espinoza

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Diseño de un radio enlace digital

                         

Introducción y Objetivos Marco teórico y Desarrollo – Calculo Del Enlace Cálculo de Coordenadas Análisis de Temperatura Perfiles Plan de Frecuencias Diagrama de Ruta Diseño de Torres Elección de Guías de Onda Branching Circuit Pérdidas de Espacio Libre Diseño con Starlink Antenas Repetidor Pasivo Resumen de los Cálculos del Enlace Análisis de costos Materiales (Equipos) Análisis de resultados Análisis legal Licencias comunicaciones Impuestos Licencias constructivas Conclusiones Software Utilizado Bibliografía Webliografía

INTRODUCCIÓN Y OBJETIVOS: El trabajo que se desarrolla a continuación, diseñando un enlace que une a las ciudades de Bucaramanga y Cúcuta, es desarrollado con la intención de afianzar los conocimientos y mediante un ejemplo práctico, aprender a manejar nuevas situaciones que se pueden presentar a la hora de realizar un proyecto de esta envergadura, en el cual se deben tener en cuenta un sin fin de variables que sólo salen a la luz a la hora de diseñarlo.      

I.

Con el presente trabajo de diseño se busca afianzar los conocimientos adquiridos en la materia Telecomunicaciones II (propagación). Por medio de la práctica, conocer la forma real en la cual se implementa un enlace vía microondas teniendo en cuenta todos los estadios posibles que nos podríamos encontrar en la vida real. A partir de un mapa real de la zona que necesitamos comunicar, dar la mejor ruta y la solución mas adecuada para este fin. A través de software y la adquisición de habilidades, lograr darle la mayor eficiencia al sistema con los menores costos posibles y las condiciones ambientales y espaciales más favorables posible. Mediante la investigación y desarrollo, teniendo en cuenta la legislación y trámites nacionales, realizar un diseño que cumpla con todas ellas. Mediante los conocimientos adquiridos, analizar variables que afecten la eficiencia, modificándolas coherentemente para lograrlo.

MARCO TEÓRICO Y CÁLCULO DEL ENLACE

CALCULO DE UN ENLACE DE MICROONDAS DIGITAL Este trabajo se basa en el diseño de un radio-enlace de telecomunicaciones digitales en la banda de microondas. Entre: Bucaramanga-Cúcuta Capacidad: Un SMT-1 (34Mbps) que tiene una capacidad de 1840 canales. Banda de microondas: 6.175GHz (5925MHz – 7110MHz) Sistema: Radio principal con canal de protección (1+1) TP + PROT. 1. RECOPILACIÓN DE DATOS Y DE AYUDAS DE DISEÑO 1. Planos topográficos del Instituto Geográfico Agustín Codazzi del departamento de Norte de Santander con escala 1:30.000 1.2. Programas de Andrew Corporation (www.andrew.com) o o

Catálogo 30 versión 2.004 Power Tools versión 2.004

3. Programas de Harris Corporation (www.harris.com) o

Starlink versión 2.004

3. Programas de Microflect (www.microflect.com) o

Cálculo de Repetidor Pasivo

1. CALCULO DE LAS COORDENADAS GEOGRAFICAS

Se aplica regla de tres para calcular la posición geográfica con los datos medidos sobre los planos topográficos como lo indica la figura: Escala : 15’ son 9.2 cm (Longitudinal) Si 15’-----------9.2 cm x------------4.5 cm x = 4.5*15/9.2 x = 7.337’ => x= 0º07’20’’ Longitud Morro Nevado = 73º00’00’’ – 0º07’20’’ =72.872º ( 72º52’22"W) 3. Resultados en las estaciones del enlace: o

Estación terminal de Bucaramanga (ERA).  Latitud: 7º 06’ 56" N  Longitud: 73º 07’ 00" W  Altura: 1000 m  Temperatura: 30.5°

o

Estación repetidora Los argelinos (Ubicación de Repetidor Pasivo Lineal) (ERNA)  Latitud: 7º 13’ 33" N  Longitud: 73º 05’ 22" W  Altura: 2000 m  Temperatura: 27° Estación repetidora de Tona (ERA)  Latitud: 7º 09’ 41" N  Longitud: 72º 56’ 59" W  Altura: 3500 m  Temperatura: 27° Estación repetidora Morro Nevado (ERNA)  Latitud: 7º 20’ 48" N  Longitud: 72º 52’ 22" W  Altura: 4000 m  Temperatura: 27°

o

o

o

o

   



Estación repetidora Mejue (ERA)  Latitud: 7º 29’ 50" N  Longitud: 72º 32’ 36" W  Altura: 3000 m  Temperatura: 27° Estación terminal de Cúcuta (ERA)  Latitud: 7º 52’ 54" N  Longitud: 72º 29’ 01" W  Altura: 500 m  Temperatura: 38.5°

4. ANÁLISIS DE TEMPERATURA Grafica del estado del tiempo en Bucaramanga durante el año: o La más alta en todo el año es 30.5.

Grafica del estado del tiempo en Cúcuta durante el año: o

La más alta en todo el año es 38.5.

5. CALCULO DE LA LONGITUD DE CADA TRAYECTO

en Km entonces D dará en Km o

Tona – Morro Nevado

= 72.95º - 72.87º = 0.08º => 0º40’48’’

= 7.1614º - 7.347º = 0.1856º => 0º11’’08’

= 4000m – 3500m = 500 m => 0.5 Km

Estas distancias están verificadas mediante los diseños del radio-enlace en el Starlink. Enlace 1.a Bucaramanga - Los Argelinos 1.b Los Argelinos – Tona

Distancia 12.56 Km + 16.99 Km

1. Bucaramanga – Los Argelinos – Tona (R. Pasivo)

28.55 Km

2. Tona – Morro Nevado

22.18 Km

3. Morro Nevado – Mejué

40 Km

4. Mejué – Cúcuta Distancia total del enlace

43.03 Km 133.76 Km

6. MAPAS DE PERFILES: Bucaramanga – Los Argelinos:

Los Argelinos – Tona:





Tona – Morro Nevado:

Morro Nevado – Mejue:



Mejue – Cúcuta:

Perfil completa:



Clearance:

Fresnel:

7. PLAN DE FRECUENCIAS

8. DIAGRAMA DE RUTA

9. DISEÑO DE LAS TORRES: * Las Torres en todas las estaciones será de 30 m y tendrán las respectivas luces de control aéreo, Toneles para guías de onda y sistema de tierras, todo esto esta diseñado mediante Power Tools así:

1. Altura:

2. Accesorios: 

Luces de navegación:



Toneles para guías de onda y sistema de tierras:

1. Costos:



CADA TORRE DE 30 M TENDRÁ UN VALOR DE: US $ 14016.48

8. ELECCIÓN DE LA GUÍA DE ONDA:

1. Elección de la frecuencia (6175 Mhz):

2. Atenuación:

3. Accessories: Verticales

Horizontales

4. Lista de costo de materiales:



EL COSTO DE LA GUIA DE ONDA PARA CADA ESTACION ES DE: US $ 2015.91 Con relación a la tabla y a la grafica la Guía elíptica EW52 tiene una atenuación LWG= 3.88 dB/100 m a 6.175 Ghz

L = Longitud de la guía es 35 m en todas las estaciones. LWG = 3.88*35/100 => LWG = 1.36 dB/100m

10. CIRCUITO DE DERIVACIÓN (BRANCHING CIRCUIT) Las perdidas de branching ya están incluidas en su especificación tanto en transmisión como en recepción. Para el caso actual, radio principal + protección, sucede lo mismo pero adiciona las siguientes pérdidas que serán tenidas en cuenta en los cálculos: ACU Transmisión: 0.8 dB ACU Recepción: 1.0 dB Esta información fue tomada del programa de diseño Starlink.

12. PERDIDAS DE ESPACIO LIBRE

o

o

Bucaramanga – Los argelinos:  32.44 + 20 Log (12.56 Km) + 20Log (6175 Mhz)  32.44 + 21.98 + 75.81  130.24 dB Los Argelinos – Tona = 32.44 + 20 Log (16.99 Km) + 20Log (6175 Mhz) = 132.84 dB

o

Tona – Morro Nevado: = 32.44 + 20 Log (22.18 Km) + 20Log (6175 Mhz) = 135.14 dB

o

Morro Nevado – Mejue: = 32.44 + 20 Log (40 Km) + 20Log (6175 Mhz) = 140.24 dB

o

Mejue – Cúcuta: = 32.44 + 20 Log (43.03 Km) + 20Log (6175 Mhz) = 140.94 dB Enlace

1. Bucaramanga - Los Argelinos

130.24 dB

2. Los Argelinos – Tona

132.84 dB

3. Tona – Morro Nevado

135.14 dB

4. Morro Nevado – Mejué

140.24 dB

5. Mejué – Cúcuta

140.29 dB

Perdida total del enlace

13. ESPECIFICACIONES DE LOS RADIOS A UTILIZAR CON STARLINK 13.1 Tona – Morro Nevado: 

Perdidas

Datos generales:

678.75 dB



Cálculos:



Reporte

13.2 Morro Nevado – Mejue: 

Datos generales:



Cálculos:



Reporte

13.3 Mejué – Cúcuta: 

Datos generales:



Cálculos:



Reporte

14. ANTENAS

En la siguiente tabla se analiza el tamaño y ganancia de la antena para poder buscarla en el Power Tools. Recepción

Transmisión

Estación

Tamaño

Ganancia

Tamaño

Ganancia

Bucaramanga

-----

------

4.57 m

46.8

Tona

4.57 m

46.8

1.8 m

38.9

Morro Nevado

2.4 m

41.5

3m

43.3

Mejue

3m

43.3

3.7 m

45

Cúcuta

-----

-----

3m

43.3

Lista de precios de antenas. Antena

Precio en US $

4.57 m

24.550

3.7 m

21.235

3m

15.850

2.4 m

10.140

1.8 m

9.850

1.8 m (UHX6-59W) => US $ 9850

3 m (UHX10-59W) => US $ 15850

4.57 m (HP15-59W) => US $ 24550

2.5 m (UHP8-59W) => US $ 10140

3.7 m (UHX12-59W) => US $ 21235

15. REPETIDOR PASIVO:

Tamaño del repetidor:

Cálculos:

Cálculo de las dimensiones

= 553.68 dB

Ganancia del Repetidor Pasivo Ecuación citada anteriormente expresa:

Estación

Tamaño

Ganancia

A

4.57 m

46.8

B

3m

43.3

-44.7 = 28.8 + 46.8 + 38.9 + 43.3 + 45 + GRPL- 553.68 GRPL = dBi 16. PERDIDAS MISCELÁNEAS (Estimadas de acuerdo a documento de Ejemplo):

dB

dB

dB

dB

dB

dB

dB

Lmisc| = LEM| + LBC| + LION| + LRAIN| + LFA| + Lother| dB

Lmisc| = 0.5 + 3.3 + 1 + 1 + 0.5 dB

Lmisc| = 6.3 dB

17. RESUMEN DE CALCULOS DEL ENLACE DE MICROONDAS Documento preparado por el Ing. Gustavo Quiroga Briceño

Este no es un documento definitivo. Es solamente una guía para que Ud pueda realizar su proyecto. Lo que considere hace falta, adiciónelo y aplique los valores respectivos en cada una de las casillas. ENLACE DE: ___BUCARAMANGA___ A: ___CUCUTA___

ESTACION ITE M

1

DESCRIPCION

UNID AD

PASIVO C

REP D(RX)

REP D(TX)

REP E(RX)

REP E(TX)

REP F(RX)

REP F(TX)

RECE PTOR A

72º 56' 59''

72º 56' 59''

72º 52' 22''

72º 52' 22''

72º 32' 36''

72º 32' 36''

72º 29' 01''

LONGITUD W

°

73º 07' 0''

73º 05' 22''

LATITUD N

°

7º 06' 56''

7º 13' 33''

7º 09' 41''

7º 09' 41''

7º 20' 48''

7º 20' 48''

7º 29' 50''

7º 29' 50''

7º 52' 54''

ALTURA SOBRE NIVEL DEL MAR

m

1000

2000

3500

3500

4000

4000

3000

3000

500

TEMPERATURA MEDIA

°C

30.5

27

27

27

27

27

27

27

38.5

NOMBRE

Bucarama nga

Argelino s

Tona

Tona

Morro Nevado

Morro Nevado

Mejué

Mejué

Cucut a

MUNICIPIO

Bucarama nga

Rionegr o

Tona

Tona

Vetas

Vetas

Herrán

Herrán

Cucut a

Santander

Santand er

Santand er

Santand er

Santand er

Santand er

Nte. Santand er

Nte. Santand er

Nte. Santa nder

DEPARTAMENT O

2

TRANSMI SORA

DISTANCIA REAL ENTRE ESTACIONES

km

A-C => 12.56

C-D = 16.99

D-E = 22.18

D-E = 22.18

E-F = 40

E-F = 40

F-B = 43.03

F-B = 43.03

******* **

FRECUENCIA DE DISEÑO

MHz

6775

6775

6775

6775

6775

6775

6775

6775

6775

FRECUENCIA DE TRABAJO (TP)

MHz

5945.2

5945.2

5945.2

6004.5

6004.5

5945.2

5945.2

6004.5

6004. 5

FRECUENCIA DE TRABAJO (TV)

MHz

*********

*********

*********

*********

*********

*********

*********

*********

******* **

FRECUENCIA DE TRABAJO (PROT)

MHz

6004.5

6004.5

6004.5

6063.8

6063.8

6004.5

6004.5

6063.8

6063. 8

PERDIDAS DE ESPACIO LIBRE

dB

DIAMETRO DE ANTENA

m

130.24 - 132.84

135.14

140.24

140.94

1.8

2.4

3

3

3.7

3

55%

55%

55%

55%

55%

55%

38.9

41.5

43.3

43.3

45

43.3

3 EFICIENCIA DE ANTENA GANANCIA DE ANTENA

55% dBi

55%

55%

LONGITUD DE GUIAONDA

4

m

***

35

35

35

35

35

35

TIPO DE GUIA ONDA

ELIPTICA

***

ELIPTIC A

ELIPTIC A

ELIPTIC A

ELIPTIC A

ELIPTIC A

ELIPTIC A

ELIPT ICA

MARCA DE GUIAONDA

ANDREW

***

ANDRE W

ANDRE W

ANDRE W

ANDRE W

ANDRE W

ANDRE W

ANDR EW

RENDIMIENTO DE GUIAONDA

dB/m

***

0.038

0.038

0.038

0.038

0.038

0.038

PERDIDAS POR GUIAONDA

dB

***

1.33

1.33

1.33

1.33

1.33

1.33

REPETIDOR PASIVO LINEAL

********

********

********

********

********

********

********

********

******* *

m*m

********

7.3 X 18

********

********

********

********

********

********

******* *

AREA

m2

********

131.4

********

********

********

********

********

********

******* *

GANANCIA

dBi

********

114

********

********

********

********

********

********

******* *

DIAMETRO ANTENA 1

m

******

******

******

******

******

******

******

******

******

DIAMETRO ANTENA 2

m

******

******

******

******

******

******

******

******

******

EFICIENCIA DE ANTENA 1

******

******

******

******

******

******

******

******

******

EFICIENCIA DE ANTENA 2

******

******

******

******

******

******

******

******

******

DIMENSIONES 5

REPETIDOR PASIVO PARABOLICO

6

GANANCIA ANTENA 1

dBi

******

******

******

******

******

******

******

******

******

GANANCIA ANTENA 2

dBi

******

******

******

******

******

******

******

******

******

GUIAONDA TIPO

******

******

******

******

******

******

******

******

******

GUIAONDA MARCA

******

******

******

******

******

******

******

******

******

dB/m

******

******

******

******

******

******

******

******

******

GUIAONDA LONGITUD

m

******

******

******

******

******

******

******

******

******

GUIAONDA PERDIDAS

dB

******

******

******

******

******

******

******

******

******

GUIAONDA RENDIMIENTO

ALTURA TORRE 1

m

30

30

30

30

30

30

30

30

30

ALTURA TORRE 2

m

30

30

30

30

30

30

30

30

30

PERDIDAS TOTALES DE ENLACE

Db

POTENCIA DE TRANSMISION

W

*****

*****

*****

0.758

*****

0.758

*****

0.758

*****

POTENCIA DE TRANSMISION

dBm

28.8

*****

*****

28.8

*****

28.8

*****

28.8

*****

POTENCIA REAL RECIBIDA AL FINAL

dBm

7

9

10

11

1358.15

-15.9

-41.4

-40.5

-39.5

18. ANÁLISIS DE COSTOS

19. MATERIALES (EQUIPOS) Estos datos están relacionados en cada sección y capítulo del trabajo, puesto que en este caso muchos de los datos son entregados por los programas, los cuales listan y relacionan los materiales con los costos. 20. ANÁLISIS DE RESULTADOS El análisis de resultados se ha hecho a través de todo el desarrollo del proyecto, puesto que a través del uso de los programas de diseño se deben tener en cuenta todos los parámetros importantes para poder optimizar el correcto funcionamiento del enlace. 21. ANÁLISIS LEGAL Los trámites y procesos, al igual que formularios se encuentran en sus respectivos formatos y con un instructivo en la carpeta "Legislación": o o o o o o o o o o o o

LEGISLACIÓN\LEGISLACION AEROCIVIL - TRAMITES.doc LEGISLACIÓN\curaduria\Manual de trámites ante curaduría.doc LEGISLACIÓN\curaduria\EXPENSAS VIGENTES PARA EL 2004.pdf LEGISLACIÓN\curaduria\FORMATO APROBACION PLANO DE ALINDERAMIENTO.pdf LEGISLACIÓN\curaduria\PRORROGAS DE LICENCIAS DE CONSTRUCCION Y URBANISMO.pdf LEGISLACIÓN\curaduria\SOLICITUD LICENCIA DE CONSTRUCCION.pdf LEGISLACIÓN\curaduria\TRAMITE DE LICENCIA DE CONSTRUCCIÓN DE EST. DE SERVICIO.pdf LEGISLACIÓN\curaduria\TRAMITE DE LICENCIA DE CONSTRUCCIÓN DE OBRA NUEVAA.pdf LEGISLACIÓN\curaduria\TRAMITE DE MODIFICACIÓN A ESTRUCTURAS EN OBRAS YA.pdf LEGISLACIÓN\curaduria\TRAMITE DE RECONOCIMIENTO DEL INMUEBLE.pdf LEGISLACIÓN\curaduria\TRAMITE LICENCIA DE CERRAMIENTO.pdf LEGISLACIÓN\curaduria\USO PREDIO UBICADO EN....pdf

22. LICENCIAS COMUNICACIONES Estas licencias se tramitan ante el ministerio de telecomunicaciones, al cuál se acude con el proyecto completo y con las frecuencias del plan de frecuencias previamente escogidas, habiendo calculado el enlace con la frecuencia central de dicho plan.  

LEGISLACIÓN\CuadroAtribucion.pdf (Página 301) www.micomunicaciones.com.co

23. IMPUESTOS Este concepto de impuestos debe ser manejado ante las DIAN y el ministerio de relaciones exteriores.

24. LICENCIAS CONSTRUCTIVAS    

LEGISLACIÓN\curaduria\PRORROGAS DE LICENCIAS DE CONSTRUCCION Y URBANISMO.pdf LEGISLACIÓN\curaduria\SOLICITUD LICENCIA DE CONSTRUCCION.pdf LEGISLACIÓN\curaduria\TRAMITE DE LICENCIA DE CONSTRUCCIÓN DE EST. DE SERVICIO.pdf LEGISLACIÓN\curaduria\TRAMITE DE LICENCIA DE CONSTRUCCIÓN DE OBRA NUEVAA.pdf

18. CONCLUSIONES



Este diseño fue una gran experiencia para afianzar los conocimientos adquiridos en clase y las pautas que en ella se exponen, pues al realizar un proyecto de esta magnitud se requiere visitar los sitios de las repetidoras y cerciorarse que los datos teóricos son realizables.



Mediante el uso de la herramienta Starlink se logró tener una gran fuente de información y simplificación del cálculo del enlace, puesto que este paquete ofrece características en las que se incluyen equipos transmisores, sus características, forma de uso, etc.



Mediante el análisis de los datos y la habilidad que se adquirió durante el estudio del enlace, se han logrado manejar las condiciones de potencia, atenuación, antenas, etc., que al final son las responsables de la confiabilidad del enlace.



Varios parámetros son importantes a la hora de decidir implementar o no un enlace, no se puede correr el riesgo de perder dinero y tiempo de un montaje; se pone en riesgo el presupuesto, como también el prestigio profesional, dinero del cliente o empresa y el entorpecimiento del negocio. Parámetros como el rayo Fresnel y umbrales de seguridad evitan caer en estos problemas.

19. SOFTWARE UTILIZADO   

Programa de herramientas electrónicas POWER TOOLS de Andrew. Programa para el cálculo de un repetidor pasivo de Microflect. Programa para el cálculo de enlaces llamado StarLink de Harris.

20. BIBLIOGRAFÍA        

Documentación (Help) del software de Andrew (Power Tools). Catalogo 38 de Andrew. Documentación programa StarLink de Harris. Catalogo 161A de Microflect (Repetidor Pasivo). Manual del usuario de Microflect (Repetidor Pasivo) Versión Dsr 1.1. Documentación en PDF de la asignatura Telecomunicaciones II. Antenas – Cardama – Ed. Alfaomega – 2000. Sistemas de Comunicaciones Electrónicas

Ed. Prentice Hall – Tomasi / 2003

21. WEBLIOGRAFÍA

                

www.andrew.com – Fabricante de Equipos para Comunicaciones. www.microflect.com – Fabricante de Repetidores Pasivos www.harris.com – Fabricante de equipos de telecomunicaciones www.google.com - Motor de Búsquedas www.bogota-dc.com/links/gob.html - Pagina informativa paginas www.aerocivil.gov.co – Aerocivil www.mincomunicaciones.gov.co – Ministerio de telecomunicaciones www.idu.gov.co – Instituto de Desarrollo urbano de Bogotá www.transitobogota.gov.co – Secretaría de Tránsito www.dama.gov.co –Departamento Administrativo Del Medio Ambiente www.invias.gov.co – Instituto Nacional De Vías www.ejercito.mil.co – Ejercito Nacional De Colombia www.policia.gov.co – Policía Nacional De Colombia www.dnp.gov.co - Departamento Nacional De Planeación www.minambiente.gov.co – Ministerio Del Medio Ambiente www.minrelext.gov.co – Ministerio de Relaciones Exteriores www.mintransporte.gov.co – Ministerio de Transporte

JORGE LONDOÑO SARMIENTO OSCAR JAVIER AVILA RUIZ [email protected] Bogotá D.C., OCTUBRE 01 de 2004