Proyecto de Microondas

Resumen del Proyecto

El siguiente proyecto especifica los requerimientos técnicos para el

diseño de una red de microondas a través de radioenlaces que da

comunicación a distintos pueblos en su trayectoria, comenzando de

la Universidad Católica Boliviana “San Pablo” hasta las

comunidades de San Pablo de Tiquina en la provincia Manco

Kapac. En el presente informe se detallan también los datos

necesarios para la realización de cálculos que permitirán la

correcta implementación de cada radioenlace en la red. Se tomarán

en cuenta también los equipos actuales que el mercado en

telecomunicaciones nos puede ofrecer para establecer un

funcionamiento eficiente en cada enlace.

Índice

1. Objetivos

a. Objetivo General

b. Objetivos Específicos

c. Justificación

1. Justificación Social

2. Justificación Económica

3. Justificación Técnica

2. Marco del proyecto

a. Alcance de proyecto

b. Alcance Geográfico

c. Criterios de selección de puntos de enlace

d. Criterios de selección de equipos usados

3. Ingeniería del proyecto

a. Estudio de la demanda

1. Determinación del Mercado

2. Características del mercado

3. Puntos de enlaces

4. Características de los puntos de enlaces

b. Cálculos

1. Línea de Vista

2. Distancia de salto

3. Azimut

4. Análisis de pérdidas

5. Margen de desvanecimiento

6. Ganancia del Sistema

7. Potencia de Ruido

8. Potencia mínima de Portadora en el receptor

9. Relación Portadora a Ruido

10. Figura de Ruido

11. Relación Portadora mínima a Ruido

12. Zonas de Fresnell

c. Aplicación de cálculos

1. Perfiles Longitudinales

2. Tablas de cálculos


4. Conclusiones

5. Recomendaciones

6. Bibliografía

7, Anexos

1. Objetivos

a. Objetivo General

Diseñar un sistema de radioenlaces en las comunidades y lugares especificados.

b. Objetivos Específicos

- Estudiar el tipo de demanda que se encuentra en los puntos de acceso a la antena.

- Establecer las características de un radioenlace.

- Identificar las variables que pueden afectar a un radioenlace y determinar metodologías

para evitar o disminuir la influencia de estos en la eficiencia del enlace.

- Verificar la línea de vista y despeje óptimo entre los puntos del radioenlace.

- Establecer valores de azimut para la orientación correcta de las antenas en los

radioenlaces.

c. Justificación Social

La justificación social del proyecto nace en la necesidad de acceso a la

información y comunicación de las poblaciones relacionadas en el trayecto de la

red de microondas especificada. Se pretende brindar servicio de telefonía fija y

datos a dichas poblaciones.

El acceso a la información es un derecho de las poblaciones que deben exigir a las

empresas de telecomunicaciones. En el caso que se este proyectando una una red

de microondas y exista la posibilidad de bajar información en las poblaciones del

trayecto se debería tomar en cuenta en la planificación de la red.

d. Justificación Económica

El presente proyecto no toma en cuenta la justificación económica, pues no es

objetivo del mismo. Todos los datos de costos de los equipos, capacitación y

mantenimiento serán obviados en el análisis del proyecto.

e. Justificación Técnica

Se decidió por una red de enlaces de microondas por la distancia que se debe

cubrir con la comunicación. Estos enlaces presentan una gran ventaja frente a los

medios guiados en términos de precio y factibilidad de instalación. Así también,

se facilita el mantenimiento de las estaciones de transmisión y recepción a

diferencia de controlar tramos grandes de cables.

Adicionalmente la red utilizará los sistemas síncronos para la transmisión de datos

y voz. Principalmente para brindar servicios de telefonía fija. Se utilizará este

sistema porque presenta una alta eficacia en términos de ancho de banda,

velocidad y estabilidad de sistema.

2. Marco del Proyecto

a. Alcance del proyecto

El proveer un servicio básico al Oeste paceño en específico a las poblaciones que

se encuentran en la zona, es potenciar a los pobladores en su calidad de vida,

generar oportunidades de comunicación e integración con el resto del país. Este

será un gran aporte social e implicara un progreso a la zona Oeste del

departamento de La Paz.

b. Alcance Geográfico

A continuación se puede observar el gráfico de la arquitectura de la red que será

empleada en el proyecto.

Figura 1

Como se puede apreciar en el anterior gráfico, el proyecto comprende 8 estaciones

repetidoras (4 Estaciones principales y 4 estaciones secundarias) dispuestas en toda la

región Oeste del Departamento de La Paz.

Las 4 estaciones repetidoras principales son: UCB, Alpacoma, Cerro Khakhani y Cerro

Japuta.

Las 4 estaciones repetidoras secundarias son: Tiwanacu, Guaqui, Huatajata y Tiquina.

El proyecto se iniciara en la Universidad Católica Boliviana “San Pablo” localizada en la

ciudad de La Paz, provincia Murillo específicamente en el barrio de Obrajes, dirigiéndose

hacia la ciudad de El Alto específicamente Alpacoma, con una distancia de salto de

4,81 Km. De Alpacoma se realiza otra conexión hacia el cerro Khakhani distante a 43,06

Km de la ciudad de El Alto, donde esta estación repetidora presenta conexión a 2

regiones las cuales son las siguientes poblaciones:

• Tiwanacu

• Guaqui

Del Cerro Khakhani la conexión se realiza con el cerro Japuta, la cual presenta conexión a

dos regiones y brinda un servicio a 2 poblaciones:

• San Pablo de Tiquina

• Huatajata

c. Criterios de selección de puntos de enlace

Para elegir el lugar donde se ubicaran las repetidoras existen ciertos puntos que

se deben tomar en cuenta:

◦ Altura del cerro

◦ Vías de acceso

◦ Poblaciones cercanas

◦ Energía Eléctrica

Si durante el trayecto del radio enlace existe un obstáculo muy grande puede que

el sistema ya no sea confiable, es por eso que se hace el Análisis de Fresnell , el

cual nos determina distintas zonas de Fresnell con sus respectivos radios. Todos

los cálculos necesarios para determinar la factibilidad del sistema serán

explicados posteriormente.

d. Criterios de selección de equipos usados

Se seleccionó el equipo SR500 porque tiene una gran capacidad de punto a

multipunto, este puede alcanzar 720 Km desde la estación central y puede

soportar equipos telecomunicaciones como ser voz, internet, datos. SR500 provee

60 y es importante recalcar que cuando la frecuencia es más baja el sistema se

hace más estable.

3. Ingeniería del Proyecto

En la siguiente parte se especificarán los pasos seguidos para el establecimiento técnico

de los radioenlaces en los puntos especificados anteriormente.

a. Estudio de la Demanda

1. Determinación del Mercado

Para determinar la cantidad de líneas telefónicas demandadas para este proyecto

se consideraron los siguientes aspectos:

• Sólo se consideró al pueblo y no a los cantones de la provincia.

• Considerando el índice de crecimiento anual de cada población se proyectó el

número de habitantes a un periodo de cinco (5) años.

• Se pretende cubrir sólo el 25% de la demanda, debido a los ingresos económicos

de muy bajo índice en estas poblaciones.

Tamaño de mercado

Refiriéndose a los datos de la Tabla-1, ubicada en el Capítulo 1 del proyecto,

calculamos el dimensionamiento necesario para cada población.

N° Locación Habitantes para 2016

Número de E1

1 UCB - -

2 Alpacoma - -

3 Khakhani - -

4 Japuta - -

5 Guaqui 1117 1

6 Tiwanacu 1367 1

7 Huatajata 144 1

8 Tiquina 1055 1

Total de E1 4

El número de familias que adquirirían una línea, es la cantidad de canales necesarios en cada

población. Sin embargo, para tomar el número de circuitos que en realidad se utilizarán

simultáneamente, multiplicamos el número de líneas por 0.1, ya que solo el 10% de las llamadas

se efectuarán al mismo tiempo. De esta manera, obtenemos el número de circuitos necesarios por

población.

En el proyecto, solo transmitiremos E1s completos, por lo tanto redondearemos los circuitos

obtenidos al número de E1s necesarios, es así que necesitamos solo un (1) E1 para cada

población.

2. Características del mercado

La tabla 1 que se encuentra anexada al informe del proyecto nos indica todos los

datos necesarios de cada población involucrada en la conexión para hacer el

cálculo de tráfico necesario y comunicación disponible. En algunos casos, las

repetidoras pasan por lugares completamente aislados y no es necesario hacer un

estudio de la demanda, pues estos lugares son solamente de paso.1

3. Puntos de enlaces

Se determinó la ubicación de las antenas haciendo un análisis de cuál es el mejor

lugar para que exista línea de vista directa. Para calcular la latitud y longitud

de cada una de las antenas, para calcular las coordenadas se utilizaron los mapas

del Instituto Geográfico Militar (IGM).

A continuación se detallan las coordenadas de locación de las antenas en cada

uno de los lugares detallados anteriormente:

Universidad Católica Boliviana

Latitud: 16° 31’ 12’’ = 16.52

Longitud: 68° 06’ 6,34’’ = 68.10944

El Alto (Alpacoma)

Latitud: 16° 32’ 15,6’’ = 16.53767

Longitud: 68° 33’ 15’’ = 68.15064

1 La Tabla 1 se encuentra en la sección de Anexos al finalizar el documento.

Cerro Khakhani

Latitud: 16° 33’ 2,52’’ = 16.5507

Longitud: 68° 33’ 15’’ = 68.55417

Tiwanacu

Latitud: 16° 31’ 6,06’’ = 16.51835

Longitud: 68° 40’ 17,4’’ = 68.6715

Guaqui

Latitud: 16°37’15,6’’ = 16.621

Longitud: 68° 49’ 27’’ = 68.82416

Cerro Japuta

Latitud: 16°19’ 53,508’’ = 16.3315

Longitud: 68° 39’ 12,804’’ = 68.6536

Tiquina

Latitud: 16°12’12,97’’ = 16.203

Longitud: 68°50’11,25’’ = 68.836

Huatajata

Latitud: 16°11’45,45’’ = 16.1959

Longitud: 68°39’33.03’’ = 68.659

4. Características de los Puntos de Enlace

Localidad de Tiwanaku

La localidad de Tiwanaku se encuentra ubicada en la provincia Ingavi, dentro del

Municipio del mismo nombre. Según el Censo realizado el año 2001 dicha

localidad tiene 747 habitantes.

La tasa anual de crecimiento intercensal es de 4,33 % en el año 2001, con este

dato se pudo estimar la población para el presente año, dando como resultado

1106 habitantes, Además se hizo la proyección del número de habitantes para el

año 2016 dando un número aproximado de 1367 habitantes.

En cuanto Infraestructura, la localidad tiene un número de 464 construcciones,

entre viviendas.

Dentro de la actividad principal de la localidad se encuentra la artesanía, turismo,

agricultura y arqueología.

La población se encuentra a una distancia de 71 Km con respecto a la ciudad de

La Paz a través de una carretera asfaltada

Se encuentra a 3843 msnm., en cuanto al clima, es frío, con una temperatura

promedio anual de 8°C, presenta una temperatura máxima de 21°, pero en la

noche bajan las temperaturas hasta – 10° como mínima.

Finalmente, Tiwanacu está ubicado entre las siguientes coordenadas geográficas:

Lat: 16.549744 Lat: 16.549744Lon: 68.685547 Lon: 68.676590

Lat: 16.556494 Lat: 16.556494Lon: 68.685547 Lon: 68.676590

Localidad de Guaqui:

La localidad de Guaqui se encuentra ubicada en la provincia Ingavi, dentro del

Municipio de Guaqui. Según el Censo realizado el año 2001 dicha localidad tiene

695 habitantes.


dato se pudo estimar la población para el presente año, dando como resultado 934

habitantes, Además se hizo la proyección del número de habitantes para el año

2016 dando un número aproximado de 1117 habitantes.

En cuanto Infraestructura, la localidad tiene un numero de 404 viviendas.

Dentro de la actividad principal de la comunidad se encuentra la agricultura,

siembra de hortalizas, además de ferias de trueque y crianza de animales,

ganadería, generando así recursos propios para los comunarios.

La población se encuentra a una distancia de 96 Km con respecto a la ciudad de

La Paz a través de una carretera asfaltada.

Se encuentra a 3811msnm., en cuanto al clima, la localidad presenta una

temperatura máxima de 18°C, pero en la noche bajan las temperaturas hasta – 9°

como mínima.

Finalmente, Guaqui esta ubicado entre las siguientes coordenadas geográficas:

Lat: 16.593147 Lat: 16.593147Lon: 68.840257 Lon: 68.832655

Lat: 16.600697 Lat: 16.600697Lon: 68.840257 Lon: 68.832655

San Pablo de Tiquina

La localidad San Pablo de Tiquina se encuentra ubicada en la provincia Ingavi,

dentro del Municipio de Guaqui. Según el Censo realizado el año 2001 dicha

localidad tiene 883 habitantes.


dato se pudo estimar la población para el presente año, dando como resultado

1017 habitantes, Además se hizo la proyección del número de habitantes para el

año 2016 dando un número aproximado de 1055 habitantes.

El Estrecho de Tiquina se encuentra ubicado en el Departamento de La Paz, es

una separación (o unión), de las dos masas de agua que conforman el Lago

Titicaca, la parte más grande en el norte llamado (Chucuito) y la más pequeña en

el sur llamada (Huiñaymarca). Tiene una anchura de unos 780 metros, se puede

cruzar fácilmente en barco de motor.

Un servicio de balsas de pasajeros lo atraviesa permanentemente, y para las

movilidades se utilizan pontones. Esta ruta es parte de la carretera que une La Paz

y la ciudad costera de Copacabana.

Huatajata

Cantón de la Provincia Omasuyos (La Paz-Bolivia), se encuentra ubicada a orillas

del lago menor del Titicaca, denominada Wiñay Marca, a 87 kilómetros de la

ciudad de La Paz. Es hoy en día, una de las regiones turísticas más importantes

del país; así también, imperecedero testimonio del proceso social indígena

impulsada por misiones canadienses desde principios del siglo XX, que dieron

luces a una nueva realidad para el pueblo aymará. La altura 3884 msnm.

Según el Censo realizado el año 2001 dicha localidad tiene 171 habitantes.

La tasa anual de crecimiento intercensal es de – 1,50 % en el año 2001, con este

dato se pudo estimar la población para el presente año, dando como resultado 155

habitantes, Además se hizo la proyección del número de habitantes para el año

2016 dando un número aproximado de 144 habitantes.

b. Cálculos

Los cálculos realizados serán explicados primero de forma genérica y luego aplicados a

cada radioenlace citado en el proyecto.

1. Línea de Vista

La línea de vista es una de las características más importantes de los radioenlaces en

microondas. Sabemos que los lóbulos de radiación de las antenas para estas

frecuencias son altamente directivos, y a consecuencia de ello, las antenas de

transmisión y recepción deben poder verse una a otra. A esta característica se la

conoce como línea de vista. La línea de vista es además un factor que involucra

bastante en la factibilidad del proyecto. Para eso, a continuación se resumen los

puntos que se deberían tomar en cuenta cuando se habla acerca de la radiovisibilidad

de un enalce microondas:

o Las vías de acceso

Es muy importante que el lugar en el que se pretende colocar la antena

transmisora o receptora se tenga un acceso viable. Es decir, en el mejor de los

casos que exista un camino o pase uno cerca del lugar de instalación. Esto

facilitará el mantenimiento futuro. En el caso de que no se encuentre una vía de

acceso posible, se debe considerar cambiar de lugar la antena o incluir en el

presupuesta la apertura de caminos.

o Altura geográfica

La altura geográfica debe ser lo suficientemente alta para evitar obstáculos y

asegurar en la mayor posibilidad la línea de vista. Si la altura geográfica es

inmodificable y no es favorable, se puede variar la altura de la torre en la que se

colocará la antena para disminuir la probabilidad de que no exista línea de vista

por culpa de un obstáculo.

o Poblaciones adyacentes

En algunos casos, cuando una red de microondas pasa por un pueblo cercano, se

debe considerar tener repetidoras de frecuencia intermedia o banda base para

brindar servicio a dicha población.

o Energía Eléctrica

Al igual que las vías de acceso, sin una condición favorable de energía eléctrica es

complicado asegurar la eficiencia de una radiobase. En el caso que se encuentre

cerca de una pueblo, se pueden hacer extensiones de corriente para el

funcionamiento del equipo. En el caso que se encuentre muy alejado de una

fuente eléctrica se debe considerar el uso de equipos SAI.

o La curvatura de la tierra.

Al tomar distancias largas en el radioenlace se debe tomar en cuenta

necesariamente la curvatura de la tierra. Es decir, cuando dos antenas parecen

tener línea de vista no necesariamente es cierto por la curvatura de la tierra

involucrada. Adicionalmente, tenemos que saber que la curvatura de la tierra para

el radioenlace es relativa. Esta curvatura cambiará de acuerdo a las condiciones

atmosféricas, clima y otros factores ajenos al cálculo realizado para el

radioenlace.

Esta curvatura tiene valores estandarizados, los más utilizados son los siguientes:

K=43

o K=23

o El perfil longitudinal

El perfil longitudinal es aquel que nos ayudará a controlar todas las alturas en el

recorrido del enlace. Este perfil involucra también a la curvatura relativa de la

tierra por lo que nos puede asegurar o no la factibilidad y la línea de vista del

enlace. Además, el perfil longitudinal, nos ayudará a hacer el estudio de las zonas

de Fresnell, que aparte de asegurarnos una línea de vista, nos asegurará un despeje

óptimo.

2. Distancia de salto

La distancia de salto, es la distancia recorrida por la información entre una antena y la

otra. Es la línea recta trazada entre la antena transmisora y la receptora. Para el

cálculo de la distancia de salto se debe involucrar el radio de la tierra y las longitudes

y latitudes de cada uno de los puntos en cuestión.

La siguiente fórmula relaciona todas las variables necesarias para el cálculo de la

distancia de salto entre dos puntos a partir de sus posiciones en el globo.

D( Km)=2⋅π⋅R360

⋅Δ

Donde:

R(Radio de la tierra)=6375 Km

Δ=arccos [sin (a)⋅sin (b)+cos(a)⋅cos (b)⋅cos(c)]

Donde las variables:

a: Es la latitud del punto A

b: Es la latitud del punto B

c: Es la diferencia entre la longitud A y B

3. Azimut

El azimut es el ángulo en el que la antena debe estar orientada con respecto del norte

geográfico. Esto nos permitirá alinear las antenas una vez que sean colocadas en la

torre en sus respectivos puntos. Este cálculo se realiza, pues la distancia del salto es

demasiado alta y muchas veces, el ojo humano no puede ver a la antena receptora

desde la transmisora y es necesario que estas estén alineadas.

Para hallar el azimut tomaremos en cuenta las posiciones de latitud y longitud de cada

uno de los puntos evaluados bajo la siguiente fórmula:

θ=arcos(sin(b)−sin(a)⋅cos (Δ)

cos (a)⋅sin (Δ))

Donde:

a: Es la latitud del punto A

b: Es la latitud del punto B

Δ : es la constante anteriormente hallada

El anterior ángulo hallado es la componente interna del punto A con respecto al

norte geográfico. Es importante mencionar que para este calculo el punto B es

aquel con menor longitud en el globo. De otra forma, las antenas quedarán

mirando en direcciones opuestas.

Posteriormente hallamos los ángulos de las antenas del punto A y punto B

respecto al norte geográfico.

Azimut ( A)=180 °−θ

Azimut (B)=360°−θ

4. Análisis de Pérdidas

Una de las principales pérdidas que se debe tomar en cuenta es la conocida como

pérdida de espacio libre. Que es aquella que depende de la frecuencia y la distancia

que recorre la señal. Está determinada por la siguiente relación.

Lo(dB)=92,44+20⋅log(D [ Km])+20⋅log( f [GHz ])

Donde:

Lo: Es la pérdida o atenuación por espacio libre

D: Es la distancia del salto expresada en kilómetros

f: Es la frecuencia en la que se envía la señal expresada en Ghz

5. Margen de Desvanecimiento

El margen de desvanecimiento es la diferencia que existe entre el nivel nominal de

entrada y el umbral de recepción. En tiempos muy cortos, la señal que se recibe está

por debajo del umbral de recepción, y esto degrada la calidad y el funcionamiento del

sistema. Entonces, a mayor margen de desvanecimiento, menor es la probabilidad de

corte. Estos desvanecimientos están causados principalmente por el efecto

multitrayecto y las precipitaciones geográficas. Es decir, su cálculo depende de los

factores terrenos como se explicará a continuación. Para solucionar o mejorar el

margen de desvanecimiento se pueden modificar las salidas de las antenas, menores

niveles de umbral o reducidas longitudes de vano.

Fm (dB)=30⋅log( D [ Km])+10⋅log(6⋅A⋅B⋅ f [GHz ])−10⋅log(1−R)−70

Donde las variables:

A=Factor de Rugosidad del TerrenoA=4,00−Espejos de agua , ríos muy anchosA=3,00−Sembrados densos , pastisales , arenales.

A=2,00−BosquesA=1,00−Terreno normalA=0,25−Terreno rocos omuy desparejo

B=Factor de Análisis Climático anualB=1,000−Área marina ocondiciones de peor mesB=0,500−Prevalecen áreas calientes y húmedasB=0,250−Áreas mediterráneas de climanormalB=0,125−Áreas montañosas declima seco y fresco

D=Distancia de salto [Km]f =Frecuencia de operación [GHz]

R=Confiabilidad del sistema

En nuestro trabajo vamos a considerar las variables de factor de rugosidad del terreno y el

de análisis climático anual individualmente para cada enlace. La confiabilidad del sistema

es de un 99,999% que equivalen a un total de 8 horas y 45 minutos de no funcionamiento

al año. Este factor dependerá del equipo utilizado en cada enlace y de las condiciones

atmosféricas que involucran el anterior cálculo.

6. Ganancia del Sistema

La ganancia del sistema, también conocido como Valor de Sistema o Pérdida Neta del

trayecto es aquel valor que resume la sumatoria de todas las pérdidas involucradas en

los sistemas de transmisión y recepción menos las ganancias involucradas en las

mismas. Esta dado por la siguiente relación:

Gs=Lcombinador+Ladaptador+Lconector+Lo+Lcombinador+Ladaptador+Lconector−GTx−GRx

Donde, las pérdidas establecidas de combinador, adaptador y conector son

aquellos que se encuentran en el sistema de transmisión y recepción menos las

ganancias de las antenas de recepción y transmisión.

También se puede tomar otra relación con las potencias de transmisión y

recepción, esta es conocida como la ganancia del sistema en el espacio libre.

Gs=Ptransmision−P recepcion

En este caso, si la potencia de recepción es tomada en cuenta como la potencia

mínima de portadora en el receptor, entonces se puede usar la siguiente relación:

Gs=Ptransmision−Cmin

7. Potencia de Ruido

La potencia de ruido es aquella que relaciona la constante de Boltzman con la

temperatura absoluta y el ancho de banda del ruido. Dada la siguiente relación:

N=KTB

k (constante de Boltzman)=1,38⋅10−23[

J° K

]

T (Temperatura absoluta)=270° K

B=Ancho de banda del ruido

Para el entendimiento y la utilización más efectiva del dato de la potencia de ruido se la

debe convertir a unidades compatibles con el cálculo de enlaces. Si convertimos este dato

a dB tendremos la expresión siguiente después de las operaciones necesarias.

N (dBm)=−174+10⋅log( B)

B=Ancho de banda de ruido en Hz

8. Potencia mínima de Portadora en el receptor

Es la relación que existe entre la potencia de recepción y el margen de

desvanecimiento. Se da a partir de la siguiente relación:

Cmin=P R−Fm

PR=Potencia de RecepciónFm=Margen de desvanecimiento

En el caso que se tenga el dato de Relación de portadora mínima a ruido y la potencia de

ruido se puede utilizar la siguiente fórmula para hallar la potencia mínima de portadora:

Cmin=Cmin

N+N

Cmin / N=Relación de portadora mínima a RuidoN=Potencia de Ruido

9. Relación Portadora Ruido

La relación portadora ruido es un dato muy importante. Nos indica la relación que

existe entre la relación de portadora mínima con el ruido y la potencia de ruido. Esta

expresado por la siguiente fórmula:

CN

=Cmin

N−NF

Cmin / N=Relación de portadora mínima a RuidoNF =Figura de Ruido (Noise Figure)

10. Figura de Ruido

La figura de ruido es un dato que en su generalidad es brindado por el fabricante del

equipo. De todas maneras, la figura de ruido se puede calcular con la relación de

relaciones de portadoras con ruidos. La siguiente expresión explica de que manera se

puede hallar dicho valor:

Nf =10⋅log(CN

entrada

CN

salida )11. Margen de Umbral

El margen de umbral será aquel valor que nos indicará la diferencia aceptada entre la

potencia mínima de portadora en el receptor y la sensibilidad de recepción. Es decir,

para realizar este cálculo se toma en cuenta la potencia de recepción en el espacio

libre, la potencia mínima de portadora en recepción y la sensibilidad de la misma.

Para calcularla directamente, se utiliza la siguiente fórmula:

MU=Cmin – S

Cmin=Potencia de portadora minima en receptorS=Sensibilidad de la antena receptora

Si hacemos un juego de relaciones con las anteriores fórmulas explicadas podemos

concluir en la siguiente fórmula:

MU=CN 1

−CN 0

C / N 1=Relación portadora ruido de espacio libreCN 1

=174+PR−Nf −10⋅log(B [Hz])

C / N 0=Relación portadora ruido de SensibilidadCN 0

=174+S−Nf −10⋅log(B [Hz ])

12. Probabilidad de Servicio

La probabilidad de servicio es aquella que determina en porcentaje la habilitación de

servicio del equipo instalado tomando en cuenta una variedad de factores como

variables. Para este cálculo se deben realizar los siguientes pasos:

P ( Ld )=P0⋅10−MU

10 ⋅100%MU =Margen de Umbral

P0=K⋅Q⋅ f B⋅DC

Barnett y Vigantsf =Frecuencia de operación [GHz]

D=Distancia de salto [Km]B=1C=3

K=Factor del clima involucradoK=4,1⋅10−5

−Clima de alta humedad y temperaturaK=3,1⋅10−5

−Clima montañoso subtropicalK=2,1⋅10−5

−Clima templado, continental,región interiorK=1⋅10−5

−Clima montañoso y seco

Q=Variable dependiente de la rugosidad del terrenoQ=w−1,3

3metros<w<42metros

Un vez hallados esos valores, pasamos a el cálculo de la probabilidad de servicio con la

siguiente fórmula:

Ps=1−P (Ld )⋅100 %Ps=Probabilidad de servicio

13. Análisis de Zonas de Fresnell

Las zonas de Fresnell nos ayudarán a saber si el enlace tiene despeje óptimo. Esto se

debe calcular debido a que la señal que viaja de una antena a otra no es una línea

recta. Es un lóbulo que depende de la directividad de la antena y de la frecuencia de

operación. A mayor frecuencia, más delgada será la zona de Fresnell y menos

probabilidades habrán de que la señal sufra daños por obstáculos cercanos. El calculo

de las zonas de Fresnell se lo debe hacer en cada punto de la trayectoria. Es por eso

que solamente se toman en cuenta los puntos en los que mayor riesgo existen para la

deformación de la señal.

Figura 2

La anterior figura muestra el comportamiento de la zona de Fresnell en un radioenlace.

Se puede observar que cuando existe línea de vista no necesariamente existe un despeje

óptimo. El valor b en el gráfico es el radio de la zona de Fresnell en un determinado

punto. La siguiente fórmula nos ayuda a calcular este radio a partir de la diferencia de

distancias en el emisor y receptor, la frecuencia de operación y la distancia de salto total.

F1[m ]=17,3⋅√ d1[Km]⋅d 2[Km]

f [GHz ]⋅D [Km]

F 1=1er Radio de la Zona de Fresnell en metrosf =Frecuencia de operaciónD=Distancia Total del salto

d1=Distancia del Tx al punto en cuestiónd 2=Distancia del Rx al punto en cuestión

Aún así cuando el radio de la primera zona de Fresnell tiene despeje, no se puede

asegurar que la señal llegue totalmente libre al destino. Esto debido a que durante el año

existen cambios de temperatura que cambian las condiciones de la curvatura de la tierra y

hacen que el primer radio de Fresnell tenga contacto con los obstáculos cuando antes no

los tenía. Para solucionar esto y asegurarnos de un despeje óptimo vamos a hallar más de

una zona de Fresnell. En el caso del proyecto se utilizará hasta la 3ra zona de Fresnell.

Para el cálculo de las siguientes zonas de Fresnell se utilizará la siguiente fórmula:

F n=√n⋅F 1

n=Número de Zona de FresnellF 1=Primera Zona de Fresnell

c. Aplicación de cálculos

En esta sección se aplicarán todos los cálculos explicados anteriormente para la red de

microondas del proyecto. La siguiente tabla especifican los datos necesarios para cada

enlace en la red.

1. Perfiles Longitudinales

En esta parte se especificarán los puntos tomados en cuenta para trazar la línea del

perfil longitudinal. Los perfiles longitudinales están adjuntados en los anexos del

presente documento.

Universidad Católica Boliviana “San Pablo” - El Alto (Alpacoma)

Elevación geográfica

Distancia desde el punto A

3450 0

3500 1,2

3600 1,9

3700 2,8

3900 3,9

4000 4,81

El Alto (Alpacoma) – Cerro Khakhani



4000 0

3975 4,75

3905 9,3

3960 28,5

4000 41,5

4210 43,06

Cerro Khakhani – Cerro Japuta



4210 0

3982 1,45

3900 6,25

4032 24,4

4100 24,75

4000 25,2

4117 26,3

4100 26,5

4216 26,60

Cerro Khakhani – Guaqui



4210 0

3885 2

3862 6,25

3796 8

3701 9,15

3900 15,1

4021 21,25

3749 23,5

4200 28

4315 29,83

Cerro Khakhani – Tiwanacu



4210 0

3912 4,4

3900 5,5

3900 8,76

3900 9,9

4000 13,15

4165 13,022

Cerro Japuta – Huatajata



4216 0

4100 0,3

3900 0,9

3810 2

3810 12,25

3900 12,75

4000 13,275

4084 15,09

Cerro Japuta – Tiquina



4216 0

4100 1,55

3904 4,75

3884 5,25

3810 22,6

4000 23,8

4050 24,16

2. Tablas de cálculos

En la siguiente sección se mostrarán las tablas de datos realizados para cada enlace.

Tomando en cuenta todas las fórmulas y datos explicados en el anterior punto.2


Como se había explicado en la sección de cálculos, las zonas de Fresnell son necesarias

para asegurarnos de que exista un despeje óptimo. En nuestro caso bastará con calcular el

radio de hasta la tercera zona de Fresnell para asegurarnos de la existencia del mismo.

Como el cálculo del radio de Fresnell es variable a lo largo del trayecto, esto porque el

lóbulo de radiación tiene una forma elíptica, solamente calcularemos el radio de Fresnell

en la zona de mayor peligro. Es decir, para cualquier radio enlace se calculará la 3ra zona

de Fresnell y se determinará si tiene o no despeje óptimo en la sección de mayor peligro.

Las siguientes tablas muestran el radio de la 1ra y 3ra zona de Fresnell para cada radio

enlace en el lugar de mayor amenaza a la señal. De esta se determinará si existe o no

despeje óptimo:

2 Las tablas correspondientes a cada enlace se encuentran en la sección de Anexos

Universidad Católica Boliviana “San Pablo” - El Alto (Alpacoma)

er Radio Fresnell [m]

3er Radio Fresnell [m]

Distancia desde A [Km]

Despeje óptimo

11,63 20,15 3 Sí

El Alto (Alpacoma) – Cerro Khakhani




Despeje óptimo

20,86 36,14 3,7 Sí

34,01 58,89 28,5 Sí

Cerro Khakhani – Tiwanacu




Despeje óptimo

19,52 33,82 5,5 Sí

Cerro Khakhani – Cerro Japuta




Despeje óptimo

23,95 41,48 6,25 Sí

16,77 29,06 24 Sí

Cerro Khakhani – Guaqui




Despeje óptimo

27,74 48,04 20,5 Sí

24,35 42,17 6,25 Sí

Cerro Japuta – Huatajata




Despeje óptimo

20,03 34,69 5 Sí

16,044 27,79 12,5 Sí

Cerro Japuta – Tiquina




Despeje óptimo

21,81 37,78 5 Sí

26,12 45,24 15 Sí

4. Conclusiones

Se diseñó un sistema de radioenlaces en las comunidades y lugares especificados,

utilizando todos los conocimientos adquiridos en la asignatura correspondiente. Se

realizaron análisis de mercados para establecer la necesidad de comunicación en cada una

de las comunidades establecidas. Se establecieron todas las características necesarias de

los radioenlaces para conocer la factibilidad y eficiencia del mismo. Se identificaron de

igual manera las variables que amenazaban con la efectividad de los radioenlaces y se

variaron los datos modificables para disminuir o hasta evitar dichas amenazas. Se verificó

también las lineas de vista y despejes óptimos con ayuda de los perfiles longitudinales. Se

hallaron valores de ángulos Azimut para cada uno de los puntos de la red de microondas.

Es importante mencionar que los cálculos realizados durante el proceso de elaboración

del proyecto fueron hechos en hojas de cálculos para disminuir la probabilidad de error

por decimales y cálculos erróneos.

Los datos necesarios para los cálculos propios de los equipos son muy complicados de

encontrar. Muy pocos equipos de transmisión y recepción tienen sus especificaciones

disponibles en Internet. Las empresas que fabrican este tipo de equipos tienen

información limitada en sus páginas o en su defecto, muestran solamente la información

de rendimiento como datos generales y no específicos.

La diferencia que existe entre los mapas cartográficos o topográficos con curvas de nivel

del Instituto Geográfico Militar (IGM) y los mapas obtenidos vía satélite por software a

través de la Internet es bastante amplia. En este sentido, para evitar diferencias de

lugares, o incongruencias de localización se utilizaron solamente los datos que brindas

los mapas cartográficos del IGM. Esta diferencia puede ser ocasionada por el cambio

climático, o factores geográficos de mayor magnitud como movimientos de placas

tectónicas o terremotos que hacen variar la geográfica de un lugar en específico. También

es bueno tomar en cuenta que los mapas del IGM fueron tomados a partir de estimaciones

sujetas a errores humanos y fueron hace mucho tiempo.

5. Recomendaciones

Para trabajos futuros similares se recomienda dejar de utilizar los mapas cartográficos

que provee el Instituto Geográfico Militar. Los errores que se pueden presentar en los

mapas son amplios o en su defecto, bajo una buena estimación, el área de error que

presenta es lo suficientemente grande para dificultar o disminuir la eficiencia de un

enlace. Se pueden utilizar programas disponibles para obtener datos más certeros de la

posición global de los lugares involucrados. Esto facilitaría en gran magnitud la

disposición de las torres de antenas en los lugares adecuados. Además, gracias a la

constante actualización de estos sistemas, se puede tener siempre una visión más actual

de la realidad.

Se recomienda también conocer a fondo los equipos utilizados para los radioenlaces.

Muchos de estos pueden presentar incompatibilidad en el caso de unir equipos de

distintas marcas o series. Para facilitar el proceso de búsqueda de equipos transmisores y

antenas es mejor dividir o categorizar la búsqueda por fabricante, áreas de distribución y

finalmente por características.

6. Bibliografía

• Apuntes de Clase, Sistemas de Microondas y Satelitales 2/2011.

• Freznel, Electrónica Aplicada a los Sistemas de las Comunicaciones – 3ra

edición, EDITORIAL ALFAOMEGA

• Wayne Tomasi, Sistemas de Comunicaciones Electrónicas – 4ta Edición,

EDITORIAL PENTRICE HALL

• Ingvar Henne Per Thorvaldsen, Planificación de radioenlaces de visibilidad

directa - 2da Edición, EDITORIAL NERA

• UIT – Oficina de Desarrollo de las Telecomunicaciones, SR TELECOM,

Examinación del equipo SR500-ip de Acceso Inalámbrico Fijo. Documento

2/192-S del 15 de julio de 2004 - Original: Inglés

• AFAQ, ISO 9001, DUONS Enterprise. SR500 Point to Multipoint Fixed Wireless

Access System Specs

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