Lecture 10 radioenlaces terrenales servicio fijo p1

Eo 0421 - RADIOCOMUNICACIONES

Conferencia 10: Radioenlaces terrenales del servicio fijo

Instructor: Israel M. Zamora, MBA, MSTMProfesor Titular, Departamento de Sistemas Digitales y

Telecomunicaciones. Universidad Nacional de Ingeniería

I Sem 2015

Objetivos

Introducir los aspectos generales relacionados con los radioenlaces terrenales del servicio fijo.

2I. Zamora Unidad III: Radioenlaces terrenales del servicio fijo

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


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


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



Considerados como de pequeña capacidad en la práctica

SDH jerárquica:E0 = 64kbpsE1 = 2.048kbpsE2 = 8.448MbpsE3 = 34.368MbpsE4 = 139.264Mpbs, etc.



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 disponibilidadCosto

Vano 1Vano 2

Estructura de los Radioenlaces

RadioenlaceCorresponde 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.


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.



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

ii

t

g

ddl

4

1

)()(2)(i

ibft dBGdLdBL

• Para antenas parabólicas (Back-to-back)

• Reflector plano (reflexión lateral)

11

2

21 1

2cos

4

ggab

ddap

)()(2

coslog20log40142)( 211010 dBGdBGabddBA Kmp


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.



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)


Diagrama de bloques de un radioenlace

TRATAMIENTO DE SEÑAL

MODUP

CONVAMP

POT. RF FILTRO

TRATAMIENTO DE SEÑAL

DEMOD AMPIF

DOWNCONV

AMPRF LNA

FILTRO

CAG

tP

BB

ttL

BB

PB

PB

tGbL rG

XT XRXT

XR

1c

2c

1c

2c

1c

2c

1c

2c

rP trL

RF

THNC /

ob NE /

NS /

ebP


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


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


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

16N

Mhzfr 11701


Componentes de un radioenlace


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).



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




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




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


ODU y IDU - Ejemplos



Especificaciones ODU



Especificaciones antena



Especificaciones IDU


Features & BenefitsUp to 310Mbps data throughput, full duplexAvailable modulation schemes Programable QPSK / 16QAM / 32QAM / 64QAM / 128QAM / 256QAMAvailable channel bandwidth ETSI standards : 7 / 14 / 28 / 40 and 56 MHz ANSI standards : 10 / 20 / 30 / 40 and 50 MHzCustomer network data interface1 x Gigabit Ethernet (100/1000Base-T) 1 x 10/100BaseTX for data or management1-2 x E1 / T1 plug-in extension module1 x E3 / DS3 plug-in extension moduleup to 16 x E1 in combination with ATH mux ConfigurationMix of TDM + Ethernet / Ethernet only / TDM onlyCapacity is dynamically allocated between E1/T1/E3/DS3 channels and Ethernet IF / ODU interface N-type connectorstandard configuration 350 / 140 MHz IF ODUscompatible with major ODU manufactures


Implementación de radioenlace simple



Implementación de backhaul y backbone en distintas redes inalámbricas



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)



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).




Circuitos de acoplo


Ilustración de radioenlace con estación repetidora



Ilustración de la estación repetidora



Ilustración de la estación nodal (Drop-In)


• Lectura Obligatoria• Transmisión por Radio

• Capítulo 5Sección 5.1, 5.2, 5.3, 5.4, 5.5 y 5.6 (hasta 5.6.1)

• Lectura Recomendada

• Ninguna.


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