1 Diseño de radio enlace para la transmisión de datos de ...
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1 Diseño de radio enlace para la transmisión de datos de una estacion metereológica ubicada en Yurimena-Meta Brandon Alexis Ramirez Mendoza Fabian Eduardo Mejia Rincon Proyecto de trabajo de grado presentado como requisito para optar al título de: Ingeniero de Telecomunicaciones Tutor (a): Ingeniero Yamid Leonardo Angulo Mendez Línea de Investigación: Redes, Telemática y Telecomunicaciones Grupo de Investigación: GIIS Grupo de Investigación en Ingeniería de Sistemas Fundación Universitaria Panamericana {Facultad de Ingeniería} Ingeniería de Telecomunicaciones Villavicencio-Meta 2019
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Diseño de radio enlace para la transmisión de datos de una estacion metereológica ubicada
en Yurimena-Meta
Brandon Alexis Ramirez Mendoza
Fabian Eduardo Mejia Rincon
Proyecto de trabajo de grado presentado como requisito para optar al título de:
Ingeniero de Telecomunicaciones
Tutor (a):
Ingeniero Yamid Leonardo Angulo Mendez
Línea de Investigación:
Redes, Telemática y Telecomunicaciones
Grupo de Investigación:
GIIS Grupo de Investigación en Ingeniería de Sistemas
Fundación Universitaria Panamericana
{Facultad de Ingeniería}
Ingeniería de Telecomunicaciones
Villavicencio-Meta
2019
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Diseño de radio enlace para la transmisión de datos de una estacion metereológica ubicada
en Yurimena-Meta
Brandon Alexis Ramirez Mendoza
Fabian Eduardo Mejia Rincon
Proyecto de trabajo de grado presentado como requisito para optar al título de:
Ingeniero de Telecomunicaciones
Director:
Ingeniero Yamid Leonardo Angulo Mendez
Línea de Investigación:
Redes, Telemática y Telecomunicaciones
Grupo de Investigación:
GIIS Grupo de Investigación en Ingeniería de Sistemas
Fundación Universitaria Panamericana
{Facultad de Ingeniería}
Ingeniería de Telecomunicaciones
Villavicencio-Meta
2019
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Agradecimientos
Primeramente, a Dios, por todas las bendiciones dadas en el trascurso de la carrera
profesional, por haber llegado a culminar la carrera, nuestros padres porque sin el apoyo de
ellos no podríamos avanzar, a los profesores de la Universidad, a nuestros familiares que
creyeron en nosotros y nos dieron su apoyo incondicionalmente en cada etapa de nuestras
vidas. Agradecimiento al Rector e Ingeniero Yamid Angulo, por su colaboración y esmero
durante el desarrollo de este proyecto. A mis compañeros de carrera con su amistad,
compresión y apoyo dúrate la carrera. Éxitos para todos.
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Resumen
Uno de los obstáculos más comunes de la época actual, pueden ser las necesidades
financieras que conllevan a un alto costo de adquisición y gastos operativos de una
infraestructura necesaria para algunos tipos de redes de información como lo pueden ser las
redes cableadas y de fibra óptica que presentan un alto desembolso inicial en equipos como
en obras civiles y un importante costo de mantenimientos.
Las soluciones de comunicaciones por radio enlace simbolizan la simplicidad,
practicidad en la trasmisión de datos a largas distancias, el uso de las comunicaciones por
radio enlace permite que se puedan desarrollar múltiples enlaces de una manera confiable y
a bajo costo, en este aspecto la solución de transmisión de datos para la estación
meteorológica estudio de caso Yurimena-Cofrem, significa el principal objetivo de este
trabajo, que es la transmisión a una distancia superior de la cual se puede implementar por
cualquier otro medio de transmisión guiado, pero enfocado en el aprovechamiento del
rango de frecuencias libres y en el espectro radio eléctrico utilizando radio enlace ptp
(punto a punto), con equipos de última tecnologías de diferentes marcas que están en el
mercado para poder trabajar de manera confiable la transmisión de la información.
Los equipos a utilizar para esta tecnología trabajan en una banda de 5,8 GHZ, que son
bandas o frecuencias del espectro libre, lo cual reduciría el gasto total del proyecto. Para
obtener información detallada para el presente proyecto las herramientas a utilizar son
5
Google Earth1, Radio Mobile2 y ubnt link3 que son programas de uso gratuito, que
permitirá recopilar información necesaria para la ubicación de los enlaces radioeléctrico.
Palabras Claves
Radioenlace, Antenas, Espectro radioeléctrico, Frecuencias, Datos, Canal,
Modulación, Protocolos.
1 Es un programa informático que muestra un globo virtual que permite visualizar múltiple cartografía, con base en la fotografía satelital. 2 Es un software de libre distribución para el cálculo de radio enlaces de larga distancia en terreno irregular. 3 Software libre para cálculo de enlaces con los productos ubiquiti.
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Abstract
One of the most common obstacles of the current era, may be the financial needs that lead
to a high cost of acquisition and operating expenses of an infrastructure necessary for some
types of information networks, such as wired and fiber optic networks. they present a high
initial outlay in equipment such as civil works and a significant cost of maintenance.
The solutions of communications by radio link symbolize the simplicity, practicality
in the transmission of data over long distances, the use of communications by radio link
allows that multiple links can be developed in a reliable way and at low cost, in this aspect
the solution of transmission of data for the weather station Yurimena-Cofrem case study,
means the main objective of this work, which is transmission at a greater distance from
which it can be implemented by any other means of guided transmission, but focused on the
use of the range of free frequencies and in the electric radio spectrum using radio link ptp
(point to point), with equipment of the latest technologies from different brands that are in
the market to be able to work reliably the transmission of information.
The equipment to be used for this technology works in a band of 5.8 GHz, which are
bands or frequencies of the free spectrum, which would reduce the total cost of the project.
In order to obtain detailed information for the present project, the tools to be used are
Google Earth, Radio Mobile and ubnt link, which are programs for free use, which will
allow gathering information necessary for the location of radio links.
Keywords: radio link, antennas, radio spectrum, frequencies, data, channel, modulation,
protocols.
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Tabla de contenido
1. Planteamiento del problema ......................................................................................... 12
1.1 Antecedentes .......................................................................................................... 13
1.2 Plantemiento del problema .................................................................................... 15
1.3 Pregunta Problema ................................................................................................. 15
1.4 Objetivo General .................................................................................................... 15
1.5 Objetivos específicos ............................................................................................. 15
1.6 Justificación ........................................................................................................... 16
1.7 Viabilidad ............................................................................................................... 17
2. Marco referencial .......................................................................................................... 18
2.1 Marco teórico ......................................................................................................... 18
2.1.1 Atenuación ........................................................................................................... 19
2.1.2 Absorción ............................................................................................................ 19
2.1.3 Refracción ............................................................................................................ 19
2.1.4 Reflexión ............................................................................................................. 20
2.1.5 Difracción ............................................................................................................ 20
2.1.6 Interferencia ......................................................................................................... 21
2.2 Antena .................................................................................................................... 22
2.2.1 Tipos de Antena .............................................................................................. 22
2.3 Información Tecnológica AirMax Ubiquiti: .......................................................... 24
8
2.4 Redes inalámbricas ................................................................................................ 25
2.4.1 Tipos de redes inalámbricas ........................................................................... 25
2.4.2 Redes inalámbricas de área corporal WBAN ................................................. 26
2.4.3 Redes inalámbricas de área personal WPAN ................................................. 27
2.4.4 Redes inalámbricas de área local WLAN ....................................................... 29
2.4.5 Redes inalámbricas de área metropolitana WMAN ....................................... 30
2.4.6 Redes inalámbricas de área extensa WWAM................................................. 31
2.5 Redes de Datos de Punto a Punto .......................................................................... 32
2.6 Redes multipuntos ....................................................................................................... 32
2.7 Marco conceptual ...................................................................................................... 33
2.7.1 Descripción del contexto ..................................................................................... 33
2.8 Marco Legal ........................................................................................................... 34
3. Metodología .................................................................................................................. 35
4. Resultados ..................................................................................................................... 37
4.1 Plan de diseño del enlace radioeléctrico ................................................................ 37
4.1.1 Primera fase perfil topográfico. ...................................................................... 37
4.1.2 Segunda fase simulación. ............................................................................... 39
4.1.3 Tercera fase triangulación de los enlaces radio eléctrico. .............................. 41
5. Conclusiones ................................................................................................................. 48
9
6. Recomendaciones ......................................................................................................... 49
7. Referencias ................................................................................................................... 50
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Tabla de Ilustraciones
Ilustración 1. Estacion metereológica Yurimena-Meta ........................................................ 33
Ilustración 2. Cofrem -Yurimena ......................................................................................... 38
Ilustración 3. Simulación Cofrem - Yurimena ..................................................................... 39
Ilustración 4. Simulación Cofrem -Yurimena ...................................................................... 40
Ilustración 5. Simulación Cofrem -Yurimena ...................................................................... 40
Ilustración 6. Triangulación de los enlaces parque de la vida Cofrem – cerro – Yurimena 42
Ilustración 7. Simulación cerro – Cofrem ............................................................................ 43
Ilustración 8. Simulación cerro – Cofrem ............................................................................ 44
Ilustración 9. Simulación cerro – yurimena Meta ................................................................ 44
Ilustración 10. Simulación cerro – yurimena Meta .............................................................. 45
Ilustración 11. Simulación cerro – yurimena Meta .............................................................. 45
Ilustración 12. Simulación cerro – yurimena Meta .............................................................. 46
11
Tabla de Figuras
Figura 1. Diseño de metodología ........................................................................................ 35
12
Tabla de Tablas
Tabla 1. Coordenadas geográficas de las zonas a enlazar google earth .............................. 41
Tabla 2. Elementos requeridos implementación radio enlace diseñado. ............................. 47
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1. Planteamiento del problema
1.1 Antecedentes
El primer Proyecto tomando en cuenta para el Desarrollo del actual proceso es el
Diseño de un sistema de radioenlace para la comunicación en el ámbito industrial. Por
Garazi González Menéndez de universidad Oberta de Catalunya, grado en Tecnologías de
Telecomunicacion, 2018, proyecto que pretende aportar el estudio necesario sobre el diseño
a realizar en una comunicación de radioenlace entre dos plantas de la misma empresa, que
se sitúan en municipios contiguos y con línea de visión directa.
Para ello, se han realizado los análisis teóricos y prácticos imprescindibles de un
sistema de radiocomunicación, puesto que dan la información necesaria para poder
observar la viabilidad de este proyecto y mediante el uso de software como Google Earth y
Radio Mobile, realizar una simulación del sistema de radiocomunicación que permita
visualizar los diferentes parámetros que se obtendrán en la antena receptora, teniendo en
cuenta las características obtenidas en los análisis. Con esto, se consigue un diseño
satisfactorio.
El Segundo documento es el Diseño e implementación de una estación meteorológica
de bajo costo con conectividad a Internet. Por Marc Fàbregas Bachs de Escuela técnica
Superior de Ingeniería de telecomunicaciones de Barcelona, Universidad Politécnica de
Catalunya, 2016, el cual presenta: una estación meteorológica inalámbrica, implementada
sobre el estándar IEEE 802.15.4, y los protocolos abiertos 6LoWPAN y MQTT, idóneos
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para funcionar en equipos embebidos, típicamente limitados en recursos computacionales y
ancho de banda.
La implementación de 6LoWeather cumple con cuatro directrices principales: a) un
bajo consumo de energía que permita su funcionamiento con baterías, b) una comunicación
inalámbrica segura, c) una topología basada en malla que permita una mayor área de
cobertura, y d) una implementación abierta, con un coste menor respecto otras soluciones
comerciales con prestaciones similares, así mismo, un requisito fundamental es la
implementación de tecnologías y comunicación inalámbrica, que permita la conexión
remota de miles de dispositivos de manera ubicua, sin restricciones de infraestructura o
instalación.
El tercer documento se titula Simulación de instalación de radioenlaces. Por Alfonso
Matías y Medeiro Agustín de ingeniería industrial, Universidad Argentina de la Empresa,
Facultad De Ingeniería Y Ciencias Exactas, marzo 20, 2014, el cual tiene como objetivo
desarrollar una simulación dinámica del proceso completo de instalación de radioenlaces en
Argentina mediante el software de simulación de eventos discretos Simul8.
En este proyecto se determina los diseños físicos y lógicos de la red y la simulación
del radio enlace para la transmisión de los datos generados por la estación metereologica
ubicada en Yurimena, la cual esta separada por una distancia aproximada de 110 kilómetros
en línea recta con el punto de recepción; además se tendrá una fundamentación teórica para
proceder con la implementación de los equipos de comunicaciones requeridos en la
transmisión y recepción de los datos, para posteriormente proceder con el almacenamiento
de la información.
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1.2 Plantemiento del problema
Lograr una comunicación eficiente y de bajo costo, la cual permita transmitir los
datos recolectados de la estación metereólogica en Yurimena ubicada en el kilómetro 135
vía Puerto Gaitán, hasta una estación base en el Parque de la Vida Cofrem en Villavicencio.
1.3 Pregunta Problema
¿Cuales son los requerimientos técnicos para un enalce de comunicación de larga
distancia? Son varios las consideraciones a tener en cuenta para un radioenlace a larga
distancia: Se debe mejorar el presupuesto de potencia, así como también aumentar la
ganancia de las antenas a implementar, disminuir las pérdidas en los cables de antena,
mejorar la sensibilidad del receptor y tomar en cuenta el efecto del tiempo de propagación
de las señales de radio que es de 33, 3 microsegundos por kilómetro.
1.4 Objetivo General
Diseñar una propuesta de radio enlace que supla la necesidad de intercomunicar una
estación meteorológica, ubicada en Yurimena Meta.
1.5 Objetivos específicos
• Elaborar un análisis o estudio para identificar el estado actual de cobertura de red.
• Diseñar una simulación determinante utilizando las herramientas de simulación
como: Google Earth, Radio Mobile y Ubnt link para la creación de la factibilidad del radio
enlace.
16
• Realizar el estudio de costos para la simulación de la propuesta.
1.6 Justificación
Los sistemas de radio enlace han brindado solución a los problemas de transmisión
de datos en diversos ámbitos, este es un medio de transmisión que ya tiene muchas décadas
de uso, en el pasado por ejemplo, compañías de telecomunicaciones como claro, movistar,
tigo, etc., se aprovechaban de su alta capacidad para la transmisión de tráfico de voz. Con
el avanzar del tiempo la tecnología fue avanzando, y gradualmente los operadores de
telecomunicaciones reemplazaron el corazón de la red a fibra óptica, dejando como medio
de respaldo la red de microondas.
Los enlaces de comunicaciones terrestres, son un medio de comunicación muy
efectivo para redes metropolitanas que interconectan diversos entes para la solución de
tramisión de datos.
Diversos dispositivos electrónicos presentes en el mercado, carecen de interfaces de
comunicación, las cuales son indispensables cuando se quiere conocer su información de
forma remota, en el caso de una estación metereologica y en este caso en especial, la
distancia entre la ciudad de Villavicencio y Yurimena, la implementación de una sistema
alámbrico para él envió de la información es una problemática muy evidente, ya que una
red o un sistema de cobre implicaría un alto costo, se implementa un estudio y diseño de un
radio enlace como mejor alternativa para poder enfrentar los desafíos que conlleva el
manejo de información en tiempo real de dicha estación.
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1.7 Viabilidad
En un enlace de comunicaciones, son tres los elementos fundamentales que
intervienen para tal fin, El emisor (que transmite la información), el receptor (recibe la
información) y el canal (medio físico a través del cual viaja la información).
Independientemente la distancia entre el emisor y el receptor lo importante es que la
transferencia de información de un punto al otro, sea transmitida eficientemente, sea
confiable y segura.
Las consideraciones técnicas a tener en cuenta para el diseño para un radio enlace que
brinde la cobertura y ancho de banda suficiente, para la transmisión de los datos que
suministre la estación meteorológica, en un área la cual comprende una distancia de 110
km. Son las siguientes:
• La Visibilidad directa
• SNR de 20db
• Capacidad de funcionar con lluvias torrenciales
• B= 50 Khz a la salida
• Nivel de señal FI:
o Pnominal= -40dbm sin desvanecimientos
o Pseñalcorporal= -80dbm
o Pseñal contrapolar=-105dbm
Haciendo uso de Google Earth se puede saber el perfil topográfico del enlace, viendo
de esta manera si hay visibilidad directe entre los puntos y los obstáculos que hay para así
poder determinar si cumple el requerimiento de despeje de la primera zona de Fresnel.
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2. Marco referencial
2.1 Marco teórico
Un radioenlace es un sistema electrónico de comunicación inalámbrica mediante
ondas de radio que permite la transferencia de información entre dos o más puntos.
La propagación de ondas de radio o electromagnéticas según W. Tomasi (2003),
consiste en generar ondas de radio y con ayuda de un medio transmisor dirigirlas hacia un
medio receptor que capturara la onda y donde por medio de una etapa de decodificación, se
extraerá el mensaje enviado desde el punto de origen, la señal irradiada utiliza como medio
de transporte la atmosfera terrestre que a su vez ejerce un efecto atenuante en la señal por lo
que dentro de los cálculos de potencia se debe incluir no solo está perdida sino además las
demás pérdidas causadas por los fenómenos a los que se exponen las ondas al ser
trasmitidas, estos fenómenos son:
• Atenuación
• Absorción
• Refracción
• Reflexión
• Difracción
• Interferencia
A estas cuatro últimas también se las denomina propiedades ópticas de las ondas
electromagnéticas, pues al igual que la luz, excepto en su frecuencia, las ondas
electromagnéticas tienen las mismas propiedades. Cardama et al. (1998).
19
2.1.1 Atenuación
Es un fenómeno que tiene por efecto la pérdida de energía de una señal debido a la
distancia, a medida que la onda se aleja de la fuente. Ramos (2007) define “las ondas se
alejan cada vez más entre sí, por tanto, la cantidad de ondas por unidad de área es menor,
por lo cual se puede decir que no se pierde o se disipa potencia, la onda solo se extiende
sobre un área mayor disminuyendo la densidad de potencia conforme aumenta la distancia
y se lo llama atenuación de la onda. Por tal razón, para que la señal llegue con la suficiente
energía es necesario el uso de amplificadores o repetidores.” (p.54). La atenuación se
incrementa a medida que se incrementa la frecuencia, temperatura y el tiempo.
2.1.2 Absorción
Otra manera en cómo afecta la Tierra a la densidad de potencia de una onda
electromagnética es a causa de la absorción. Ramos (2007) afirma que: “debido a que la
atmósfera está compuesta por átomos y moléculas de sustancias gaseosas, líquidas y sólidas
deteriorando la señal al absorber poco a poco parte de la energía de una onda
electromagnética que viaja de un lugar a otro. Una vez que la energía es absorbida por
dichos elementos se pierde, causando atenuación en la intensidad de voltaje y en el campo
magnético, resultando en la atenuación de la densidad de potencia.” (p.59).
2.1.3 Refracción
El desvío de trayectoria de un rayo al pasar con dirección oblicua por medios de
diferente densidad se llama refracción, siendo la velocidad del rayo inversamente
proporcional a la densidad del medio en el que se propaga.
20
2.1.4 Reflexión
Este fenómeno se produce al chocar un frente de onda en la frontera de dos medios
contiguos lo que produce que parte o toda la potencia incidente se refleje (figura 1.4). Las
velocidades de la onda incidente y reflejada son iguales siempre que permanezcan en el
mismo medio. Si se cumple la condición anterior, los ángulos de incidencia y de reflexión
también son iguales, lo que varía es la intensidad de voltaje reflejado el cual es menor
respecto al incidente, la relación entre voltaje reflejado e incidente da como resultado el
llamado coeficiente de reflexión.
Este fenómeno no se produce solamente en la frontera de dos medios, sino que
también se puede producir cuando el medio presenta una superficie áspera e
irregular creando una reflexión difusa como se ve en la figura 1.5, pues el choque del frente
de onda sobre una superficie de estas características provoca que el frente de onda se
disperse en diferentes direcciones, pero también existe reflexión cuando hay una superficie
completamente lisa, lo cual genera reflexión corpuscular, las superficies denominadas
semiesferas abarcan a las llamadas superficies lisas e irregulares. Su efecto sobre el frente
de onda es que reduce su potencia total.
2.1.5 Difracción
Es la redistribución de la energía en el frente de onda al pasar por la orilla de un
objeto opaco, este fenómeno es el que permite que una onda se propague en torno a las
esquinas de tal objeto, como lo describió Cardama et al. (1998):
Todo punto que esté en el frente de onda se puede considerar como una nueva
fuente secundaria de ondas, la anulación de cada ondulación es parcial y se lleva a cabo en
21
la orilla del obstáculo, permitiendo que las ondas secundarias se escurran en torno a las
aristas del objeto y en la parte donde no existen anulaciones se llama zona de sombra. Cada
fuente secundaria irradia en todas las direcciones, a pesar de eso el frente de onda sigue su
dirección original y no se reparte, porque la anulación de ondas secundarias se hace en
todas las direcciones, excepto en la dirección en la que avanza la onda, por tanto, el frente
de onda permanece plano.
2.1.6 Interferencia
Hasta ahora se ha analizado los fenómenos de difracción, reflexión y refracción en
función de rayos y frentes de onda. Ramos (2007) define: “los cuales se han estudiado
dentro de un análisis de óptica geométrica, pero a diferencia de estos fenómenos la
interferencia se refiere a un principio, como es la superposición de ondas en un punto dado,
este principio también afirma que la intensidad de voltaje en un punto dado es el resultado
de sumar los vectores de las ondas individuales, generándose así un reforzamiento de
intensidad, siempre que la diferencia de las distancias recorridas de las ondas directa y
reflejada es un múltiplo entero e impar de la media longitud de onda se producirá una
anulación de la intensidad, si la diferencia de las distancias recorridas es un múltiplo entero
par se da un reforzamiento; en las frecuencias menores que VHF, las longitudes de onda
relativamente grandes evitan que la interferencia sea un problema, este tipo de problemas
son más usuales en UHF (300 MHz- 3 GHz) que en VHF (30 MHz- 300 MHz). (p.190).
22
2.2 Antena
Es un dispositivo que posee la propiedad de recibir señales eléctricas y generar ondas
electromagnéticas, pero también puede a su vez realizar el proceso inverso que consiste en
recoger ondas electromagnéticas y transformarlas en señales eléctricas.
2.2.1 Tipos de Antena
Antenas Dipolo: Todas las antenas de dipolo tienen un patrón de radiación
generalizado. Primero el patrón de elevación muestra que una antena de dipolo es mejor
utilizada para transmitir y recibir desde el lado amplio de la antena. Es sensible a cualquier
movimiento fuera de la posición perfectamente vertical. Se puede mover alrededor de 45
grados de la verticalidad antes que el desempeño de la antena se degrade más de la mitad.
Otras antenas de dipolo pueden tener diferentes cantidades de variación vertical antes que
sea notable la degradación.
Antenas Dipolo Multi-Elemento: Las antenas multi-elemento tipo dipolo cuentan
con algunas de las características generales del dipolo simple. Cuentan con un patrón de
elevación y azimuth similar al de la antena dipolo simple. La diferencia más clara entre
ambas es la direccionalidad de la antena en el plano de elevación, y el incremento en
ganancia debido a la utilización de múltiples elementos. Con el uso de múltiples elementos
en la construcción de la antena, esta puede ser configurada para diferentes ganancias, lo
cual permite diseños con características físicas similares. Tal como se puede ver en el
patrón de elevación de la fig. 2, múltiples antenas de dipolo son muy direccionales en el
plano vertical. Debido a que la antena de dipolo radía igualmente bien en todas las
23
direcciones del plano horizontal, es capaz de operar igualmente bien en configuración
horizontal.
Antena Yagy: es una antena direccional compuesta de elementos llamados parásitos
conocidos como reflector y director integrando la estructura simple de dipolo con la cual se
obtienen grandes ganancias de potencia, se estima que con una antena compuesta por seis
elementos se alcanza a obtener ganancias de alrededor de los 12 dB.
Antena parabólica: esta antena está compuesta por un reflector parabólico que
captura la señal irradiada y un LNB o iluminador donde se concentra la energía capturada,
el diámetro de esta antena varía de acuerdo a su propósito, mientras más energía se
concentre en determinada dirección, más grande será su ganancia.
Antena de Ranura: Las antenas de ranura cuentan con características de radiación
muy similares a las de los dipolos, tales como los patrones de elevación y azimuth, pero su
construcción consiste solo de una ranura estrecha en un plano. Así como las antenas
microstrip mencionadas abajo, las antenas de ranura proveen poca ganancia, y no cuentan
con alta direccionabilidad, como evidencían su patrones de radiación y su similiridad al de
los dipolos. Su más atractiva característica es la fáicilidad de construcción e integración en
diseños existentes, así como su bajo costo. Estos factores compensan por su desempeño
poco eficiente.
Antenas Microstrip: Estas antenas pueden ser hechas para emular cualqueira de los
diferentes tipos de antenas antes mencionados. Las antenas microstrip ofrecen varios
detalles que deben de ser considerados. Debido a que son manufacturadas con pistas en
24
circuito impreso, pueden ser muy pequeñas y livianas. Esto tiene como costo no poder
manejar mucha potencia como es el caso de otras antenas, además están hechas para rangos
de frecuencia muy especificos. En muchos casos, esta limitación de frecuencia de operación
puede ser benéfico para el desempeño del radio. Debido a sus características las antenas
microstrip no son muy adecuadas para equipos de comunicación de banda amplia.
2.3 Información Tecnológica AirMax Ubiquiti:
AirMax es una tecnología basada en las especificaciones IEEE 802.11 para permitir
la entrega de acceso inalámbrico de banda ancha de última milla como alternativa al cable y
DSL. El diseño de la red AirMax se basa en los siguientes principios fundamentales:
• Espectro - capaz de ser desplegado en espectro licenciado y no licenciado.
• Topología: admite diferentes topologías de redes de acceso por radio (RAN).
• Interoperabilidad - arquitectura RAN independiente para permitir una integración y
una multifunción sin fisuras con las redes Wifi, 3GPP y 3GPP2 y la red de núcleo
de operador IP existente.
• Conectividad IP: admite una mezcla de interconexiones de redes IPv4 e IPv6 en
clientes y servidores de aplicaciones.
• Gestión de la movilidad - posibilidad de ampliar el acceso fijo a la movilidad y la
prestación de servicios multimedia de banda ancha
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2.4 Redes inalámbricas
Las redes inalámbricas son redes que utilizan ondas de radio para conectar los
dispositivos, sin la necesidad de utilizar cables de ningún tipo. Salazar (2009) tal como lo
define:
Se llama comunicación inalámbrica a aquélla que se lleva a cabo sin el uso de cables de
interconexión entre los participantes; por ejemplo, una comunicación con teléfono móvil es
inalámbrica, mientras que una comunicación con teléfono fijo tradicional no lo es. Desde
hace relativamente poco tiempo, se está viviendo lo que puede significar una revolución en
el uso de las tecnologías de la información tal y como lo conocemos. Esta revolución puede
llegar a tener una importancia similar a la que tuvo la adopción de Internet por el gran
público. Las redes inalámbricas o Wireless Networks (WN), se están introduciendo en el
mercado de consumo gracias a unos precios populares y a un conjunto de entusiastas,
mayoritariamente particulares, que han visto las enormes posibilidades de esta tecnología.
Aunque las tecnologías que hacen posible las comunicaciones inalámbricas (láser,
infrarrojo y radio, principalmente) existen desde hace muchos años, su implantación
comercial no ha sido posible hasta fechas recientes. El primer servicio que se liberó del
cable fue la telefonía. La telefonía móvil apareció en los años setenta y poco a poco se ha
ido desarrollando hasta superar a la telefonía fija en el número de líneas. (p.31).
2.4.1 Tipos de redes inalámbricas
Una red inalámbrica es el conjunto de dispositivos informáticos, que comunican entre
si mediante soluciones que no necesiten el uso de cables. Corral (2016) define que:
“Aunque se puede llegar a pensar que las redes inalámbricas están orientadas a dar solución
26
a las necesidades de comunicaciones de las empresas, dado su bajo coste, cada vez más
forman parte del equipamiento de comunicaciones de los hogares. Para disponer de una red
inalámbrica, sólo hace falta instalar una tarjeta de red inalámbrica en los ordenadores
involucrados, hacer una pequeña configuración y listo. Esto quiere decir que instalar una
red inalámbrica es un proceso mucho más rápido y flexible que instalar una red cableada.
Las comunicaciones inalámbricas pueden clasificarse de distintas formas dependiendo del
criterio al que se atienda. En este caso, se clasifican de acuerdo con su alcance. Se llama
alcance a la distancia máxima a la que pueden situarse las dos partes de la comunicación
inalámbrica.” (p.33).
2.4.2 Redes inalámbricas de área corporal WBAN
Red de área corporal, es una red de comunicación inalámbrica entre dispositivos de
baja potencia utilizados en el cuerpo. Salazar (2009) afirma:
La cuestión básica de estas redes es salvar la barrera entre la persona y el entorno
informático mediante interfaces eficientes “hombre electrónica”. Conseguir mayores grados
de integración entre los usuarios y los servicios implica la existencia de conexiones entre
los dispositivos electrónicos y de comunicaciones que el usuario lleva en su propia ropa o
se encuentra en el entorno circundante. Este tipo de redes constituye lo que se ha
denominado Redes de Área Corporal y que se conoce con el acrónimo BAN (Body Area
Network). Aunque no se dedicará un tema específico a este tipo de redes, se desarrollará un
poco más que el resto en este apartado, ya que se considera un tipo de red de interiores por
su pequeño alcance. Sin embargo, tanto las WPAN como las WLAN se extenderán más
detalladamente en los siguientes temas dedicados a ellas, respectivamente.
27
Es conveniente que las BAN soporten la interoperabilidad entre diferentes
dispositivos diseñados por diferentes fabricantes por lo que se trabaja en la normalización
de protocolos de comunicación comunes.
Los dispositivos que pueden trabajar con esta tecnología pueden ser equipos
complejos como un teléfono celular o un componente simple como un auricular o un visor
adaptado a unas gafas y se comunican normalmente a distancias de 1 ó 2 metros. El uso
más extendido que se le está dando a esta tecnología es en el ámbito de la salud y sanidad,
estos dispositivos serán diferentes dependiendo si es para pacientes o para profesionales y
si su utilización es para un área quirúrgica, enfermería en planta o logística en una
farmacia. En el caso de pacientes no es igual cuando se encuentra en un escenario de
monitorización en hospital que para pacientes crónicos en su vida cotidiana.
Una WBAN típica consiste en unas cuantas plataformas de sensores baratos, ligeros
y diminutos. Cada plataforma tiene uno o más sensores fisiológicos (por ejemplo: sensores
de movimiento, electrocardiógrafos, y electroencefalogramas. Un ejemplo típico de este
tipo de aplicación es la monitorización ambulatoria de la actividad del usuario. Los
sensores pueden colocarse en el cuerpo como diminutos parches inteligentes, integrados en
la ropa, o ser implantados bajo la piel o los músculos.
2.4.3 Redes inalámbricas de área personal WPAN
Red de Área Personal, es un estándar de red para la comunicación entre distintos
dispositivos computadoras, puntos de acceso a internet, teléfonos celulares, PDA,
dispositivos de audio, impresoras cercanas al punto de acceso. Corral (2016) afirma que:
28
En 1999 el IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers) creó el grupo de
trabajo 802.15 [6], dedicado específicamente al estudio de redes de área personal. Las redes
inalámbricas de área personal son conocidas en la literatura internacional como WPANs
(Wireless Personal Area Network), y constituyen en la actualidad el desafío tecnológico en
el escenario inalámbrico; la concepción de estas redes surge como una consecuencia natural
del proceso evolutivo en términos de acercar la red al usuario y de integrar todos los
servicios en base a conseguir una automatización total del entorno de forma que se obtenga
un esquema de comunicaciones y de monitorización completo en base a la misma
infraestructura, aquí aparece el concepto de convergencia real entre informática,
comunicaciones y control, que extiende el concepto de computación distribuida al usuario y
modifica drásticamente el concepto tradicional de interfaz entre usuario y equipo
comunicador/computador. Un nuevo esquema WPAN conlleva que equipos de
comunicación como teléfonos móviles o PDAs, de computación como ordenadores
portátiles, de vigilancia o detección como sensores o cualquier otro tipo de equipo digital,
se comuniquen entre sí en distancias cortas. Es decir, en un área de 10 metros que envuelve
al usuario incluso en movimiento, se hace posible que el teléfono se comunique con un
ordenador que, a su vez, se comunica con un PDA o con una cámara digital y que, además
existan funciones de control sobre los diferentes equipos digitales que conforman el área
que cubre la red (aparecen aquí la robótica, domótica, juguetes interactivos, identificación
personal biométrica); que el teléfono pueda hablar a un laptop significa aquí que, por
ejemplo, el correo electrónico que se recibe en un teléfono móvil se transfiere al ordenador
portátil, estando situados uno en el bolsillo del usuario y otro en el maletín. A todo esto
aparece la posibilidad de acceso al omnipresente Internet de forma que se produce una
29
nueva actuación en el entorno de IP móvil que se inscribe en lo que ya se conoce como
generación 4G y que es de esperar que sobrepase rápidamente a 3G. Este nuevo enfoque
constituye, desde un punto de vista conceptual el esquema por excelencia de tecnología
inalámbrica por su carácter integrador, pluridisciplinar y por el desafío que presenta en
términos de interoperabilidad (obviamente debido a que involucra una gran cantidad de
equipos tradicionalmente diferentes). Las expectativas en términos de mercado a un
medio/largo plazo siguen siendo realmente importantes debido a la excelencia de la
tecnología en términos de impacto socio-económico y a una involucración que se puede
considerar masiva y realmente excepcional de la industria tanto de comunicaciones como
de informática. (p.39).
2.4.4 Redes inalámbricas de área local WLAN
Una red de área local inalámbrica, también conocida como WLAN, es un sistema de
comunicación inalámbrico para minimizar las conexiones cableadas. Corral (2016) define:
Las redes de área local inalámbricas (WLANs) constituyen en la actualidad una
solución tecnológica de gran interés en el sector de las comunicaciones inalámbricas de
banda ancha. Estos sistemas se caracterizan por trabajar en bandas de frecuencia exentas de
licencia de operación, lo cual dota a la tecnología de un gran potencial de mercado.
Originalmente, las WLAN fueron diseñadas para el ámbito empresarial. Sin embargo, en la
actualidad han encontrado una gran variedad de escenarios de aplicación, tanto públicos
como privados: entorno de grandes redes corporativas, zonas industriales, campus
universitarios, entornos hospitalarios, ciber cafés, hoteles, aeropuertos, medios públicos de
transporte, entornos rurales como lo muestra la Figura 1.3. Incluso son ya varias las
30
ciudades en donde se han instalado redes inalámbricas libres para acceso a Internet.
Básicamente, una red WLAN permite reemplazar por conexiones inalámbricas los cables
que conectan a la red los PCs, portátiles u otro tipo de dispositivos, dotando a los usuarios
de movilidad en las zonas de cobertura alrededor de cada uno de los puntos de acceso, los
cuales se encuentran interconectados entre sí y con otros dispositivos o servidores de la red
cableada.
Con las WLANs la red, por sí misma, es móvil y elimina la necesidad de usar
cables, se establecen nuevas aplicaciones añadiendo flexibilidad a la red y lo más
importante es incrementar la productividad y eficiencia en las empresas donde está
instalada. Un usuario dentro de una red WLAN puede transmitir y recibir voz, datos, vídeo
dentro de edificios, entre edificios o campus universitarios e inclusive sobre áreas
metropolitanas a velocidades de hasta 54 Mbps. La WLAN puede actuar como una
extensión de una red cableada pudiendo ser ésta una red Ethernet o Token Ring. (p.33).
2.4.5 Redes inalámbricas de área metropolitana WMAN
Las redes WMAN permiten a los usuarios establecer conexiones inalámbricas entre
varias ubicaciones dentro de un área metropolitana, Corral (2016) afirma: “Son redes que
su cobertura abarca cientos de Km, a menudo se las trata como redes LAN extensas o redes
WAN de menor tamaño; su uso se ha extendido para la interconexión de edificios, El
estándar más significativo que tienen las WMAN es WiMAX (Worldwide Interoperability
for Microwave Access), quien presenta una velocidad de transmisión de más de 75 Mbps y
usa bandas de frecuencias entre los 2 GHz y 66 GHz, permitiendo una arquitectura punto a
multipunto. WiMAX [8] es considerada como una alternativa de bajo costo para el
31
reemplazo de cable MODEM y como una red de acceso inalámbrico operando en un centro
de negocios en una ciudad principal. También pretende asegurar la interoperabilidad y así
conseguir el éxito de la asociación WiFi, donde por fin se ha dispuesto de un único estándar
internacional válido en todo el mundo.” (p.31).
2.4.6 Redes inalámbricas de área extensa WWAM
Las WWAN proveen cobertura a miles de kilómetros y permiten la interconexión de
varios sistemas de comunicaciones ayudando a que ésta sea cada vez más globalizada, Salar
(2009) afirma:
Las WWAN proveen cobertura a miles de kilómetros y permiten la interconexión de
varios sistemas de comunicaciones ayudando a que ésta sea cada vez más globalizada.
Aunque originalmente la telefonía celular fue utilizada para la transferencia de voz, muy
pronto se desarrollaron protocolos para poder transferir datos a través de esta tecnología
inalámbrica siendo CDPD (Celullar Digital Packet Data) el que provee la transmisión
inalámbrica de datos digitales como Internet a través de telefonía celular. CDPD provee
transferencias hasta 14.4 Kbps si se emplea la técnica de acceso múltiple CDMA (Code
Division Multiple Access), mientras que en TDMA (Time Division Multiple Access) está
limitada a 9.6 Kbps. También CDPD se utiliza para transmitir mensajes breves a PDAs y
correo electrónico a teléfonos celulares. Un protocolo que ofrece acceso a Internet es WAP
(Wireless Access Protocol). Con WAP son posibles las comunicaciones de datos entre
redes inalámbricas a celulares y otros dispositivos portátiles independientemente de
sistemas operativos y protocolos. Las comunicaciones inalámbricas también se pueden dar
vía satélite aprovechando la ventaja que pueden penetrar áreas remotas donde otros medios
32
de transmisión serían imposibles de llegar. Pueden dar información hasta en una isla a
miles de kilómetros de distancia. Quizás este sea el medio inalámbrico más caro al
principio, debido a que hay que comprar infraestructura costosa como las estaciones
terrenas y pagar las altas mensualidades de ancho de banda a un proveedor satelital. Pero
también existen opciones satelitales mucho más económicas para usuarios residenciales o
para pequeñas oficinas, como el servicio DirecPC.
2.5 Redes de Datos de Punto a Punto
Las redes punto apunto consiste en establecer una comunicación entre dos
dispositivos host de diferente zonas geográficas en forma digital o analógicas según su tipo
de tecnología que se va a implementar y siempre que sus protocolos concuerden.
Se necesita una lógica de comunicaciones relativamente simple. En su forma más
sencilla, una red de punto a punto se puede trabajar en el modo asíncrono carácter por
carácter. Este un método común de conectar terminales remotas a una computadora
(Herrera 2003).
Las red punto a punto no conectan Tanenbaum (1997) nos plantea que “se entiende
como circuito punto a punto, aquel conecta un origen y un destino de manera permanente y
sin que existan la posibilidad de conectarse con otro destino, ni que otro se puedan conectar
con estos” (p.14)
2.6 Redes multipuntos
Están red utiliza una línea física de transmisión que es utilizada por varios equipos u
ordenadores, esta utiliza los mismos recursos para todos los equipos con el fin de ahorrar
33
costos. Siendo más complejo su utilización, cada equipo puede enviar y recibir datos entre
varios equipos (Tanenbaum. 1997).
2.7 Marco conceptual
2.7.1 Descripción del contexto
El proyecto Diseño de radio enlace para la transmisión de datos de una estacion
metereológica ubicada en Yurimena-Meta, se encuentra ubicado en al oriente de
Villavicencio Km. 33 delante del municipio de Puerto López vía Puerto Gaitán.
Ilustración 1. Estacion metereológica Yurimena-Meta
34
Este complejo creado por la Caja de Compensación Familiar Cofrem, en la ruta del
amanecer Llanero, entre los municipios de Puerto Lopéz y Puerto Gaitán y cuyo nombre
hace homenaje a un antiguo poblado indígena asentado en las riberas del río Meta, además
de ser un centro vacacional, gracias a su ubicación geografíca, propicia espacios y
condiciones para el estudio desarrollo e implementación de una estación meteorológica,
como base tecnológica para un modelo de negocio comercial de estaciones meteorológicas
experimentales para investigación en el sector agropecuario del Departamento del Meta.
2.8 Marco Legal
El organismo mundial que reglamenta las telecomunicaciones UIT (unión
internacional de telecomunicaciones), genera el reglamento general para las
telecomunicaciones en el planeta, su función no es la de imponer sino recomendar a las
empresas y entidad que trabajan en el sector de las telecomunicaciones.
La UIT esta dividida en 3 grandes actividades: El primero, el sector de las
radiocomunicaciones, encargado de controlar y recomendar el uso del espectro, el segundo,
el sector de normalización, encargado de generar las normas y establecer estándares que
permiten las redes de telecomunicaciones en todo el mundo y el tercero, el sector
desarrollo, encargado de ayudar con programas a personas interesadas en invertir y
desarrollar mercados emergentes en telecomunicaciones.
En Colombia, la Ley 1341 de 2009, Por la cual se definen Principios y conceptos
sobre la sociedad de la información y la organización de las Tecnologías de la Información
y las Comunicaciones -TIC-, se crea la Agencia Nacional del Espectro y se dictan otras
disposiciones, es la máxima autoridad sobre regulación en tecnológias de comunicación.
35
3. Metodología
El diseño del radio enlace para la transmisión de datos de la estacion metereológica
ubicada en Yurimena-Meta, debe garantizar que la señal arribará al receptor con la potencia
necesaria para una correcta detección. Para lograr esto hay que asegurarse que la
trayectoria de transmisión esta despejada, sin interferencia con otros sitemas de
comunicaciones ya establecidos y que la ganacia del sistema superee todas las pérdidas
involucradas minimizados los costos, aplicando una metodología de diseño así:
Figura 1. Diseño de metodología
Se selecciona las frecuencias portadoras, garantizado que haya compatibilidad
electromagnética, revisando algunos aspectos tales como: Interferencia de RF, legal y no
legal, sobrealcance, separación de frecuencias de recepción y transmisión y base para
asignación de frecuencias.
Para hacer el enlace técnicamente confiable y minimizar los costos de la
infraestructura se determina las alturas de las torres, línea de vista, liberación de zona de
Fresnel y encontrar el punto o puntos de reflexión.
Plan de
frecuencias Ubicación puntos y
Cálculo alturas
Cálculo de la
trayectoria
36
Finalmente, se dimensiona el radioenlace teniendo en cuenta: La potencia de
transmisión, el umbral de ruido o sensiblidad del recpetor, la ganancia en dB que va a tener
la antena receptora y transmisora, el diámetro de las antenas de recepción y transmisión y el
margen de desvanecimiento en db que se requiere.
37
4. Resultados
4.1 Plan de diseño del enlace radioeléctrico
Se realiza un plan de diseño de un radio enlace, para la interconexión de una estación
meteorológica y así poder recolectar, almacenar y procesar los datos arrojados por la
estación meteorológica que está ubicada en yurimena meta, para obtener los datos arrojados
de la estación meteorológica y poder almacenarla y procesar dicha información, que está
ubicada en un sitio geográfico demasiado extensivo de la central que va a recolectar esos
datos, para eso se implementará un plan de diseño de radio enlace.
El proceso se realiza utilizando la metodología de diseño en tres fases con varias
simulaciones con diferentes aplicaciones que nos permite obtener los datos o parámetros
adecuados para poder implementar dichos sistemas de radio enlace y tener una transmisión
limpia y perfecta de los datos.
4.1.1 Primera fase perfil topográfico.
Lo primero que se debe saber, es conocer los sitios o lugares donde se va a instalar
la estación meteorológica, para poder ver si, la zona esta despejada de obstáculos como
edificios, árboles o cualquier otra cosa que impida una línea de vista de los equipos de radio
enlace, de esa forma tomar los puntos de coordenada de la estación meteorológica.
Para realizar ese proceso se va a utilizar unas aplicaciones que son herramientas
gratuitas, que garantiza una buena simulación del diseño de los enlaces radio eléctricos, que
son google earth, sirve para obtener los puntos de coordenadas de los sitios donde se
encuentran las antenas emisora y receptora para la comunicación de la estación
38
meteorológica, Radio Mobile y ubnt link, son las aplicaciones donde se trabaja el diseño y
las simulaciones de los enlaces radio eléctricos.
A continuación, se presenta una imagen donde estarán ubicadas los puntos del radio
enlace para la comunicación de la estación meteorológica ubicada en yurimena Meta.
Ilustración 2. Cofrem -Yurimena
En la Ilustración 2 se evidencia dos puntos de coordenadas donde estarán situadas las
antenas del radio enlace para la trasmisión de los datos de la estación meteorológica, la
imagen muestra el perfil de elevación que tiene cada sitio y la distancia, siendo esta última
algo excesivamente larga y por su extensión con respecto de la tierra (factor de curvatura) a
tener en cuenta para la simulación de los enlaces radio eléctrico, juega un papel importante
en su desempeño, por lo que se determina la línea de vista para los equipos de transmisión.
39
4.1.2 Segunda fase simulación.
Ilustración 3. Simulación Cofrem - Yurimena
En la Ilustración 3 se puede evidenciar una primera simulación del enlace radio
eléctrico, allí se indica los dos puntos, donde se encuentra ubicada las antenas de radio
enlace para la comunicación de la estación meteorológica, se puede observar que dicho
enlace a primera vista no puede funcionar, ya que no cumple con la liberación de la zona de
fresnel, primera recomendación que se indica por los fabricantes de las antenas, que es
tener una línea de vista y una zona de fresnel despejada, esta zona de fresnel esta obstruida
por los diferentes picos de la tierra, debido a esto, se plantea otro tipo de solución, dándole
alturas a las dos antenas que se encuentran en cada punto geográfico.
Se toman los datos asociados con el perfil del terreno, y se obtiene una gráfica que
presenta las características principales del terreno con las alturas más significativas posible.
40
Ilustración 4. Simulación Cofrem -Yurimena
Como se puede observar en la Ilustración 4, se aplica una altura a las antenas de 12
metros, que sería una altura promedio adecuada para un enlace radio eléctrico, con respecto
a esta zona geográfica, se observar que sigue presentando falencia, puesto no cumple con
línea de vista para las antenas; se incrementa la altura a más de los 60 metros para cada
punto geográfico, lo cual sería un costo muy elevado para su implementación.
Ilustración 5. Simulación Cofrem -Yurimena
41
En la Ilustración 5, se observa una altura propuesta de 60 metros para cada sitio y se
sigue incumpliendo la línea de vista y zona de fresnel sigue obstruida. Como la
determinación de la altura del mástil para instalar las anteas es excesiva para su
implementación, lo más conveniente es realizar una triangulación para poder hacer efectivo
la transmisión, es decir que se implementaría un enlace más, hacia un cerro ubicado cerca
de la zona de recepción ubicada en el parque de la vida Cofrem, la cual cuenta con una
altura de más de 1000 metros y está situado a no más de 2 kilómetros de distancia, con esa
altura se reduciría el costo del diseño y se cumple con línea de vista y zona de fresnel
despejada para la transmisión de los datos de la estación meteorológica de yurimena Meta.
4.1.3 Tercera fase triangulación de los enlaces radio eléctrico.
La simulación en la fase anterior determina la imposibilidad de realizar un enlace
directo, lo que conlleva a determinar una alternativa de triangulación y así poder garantizar
una buena transmisión de los datos. Según lo anterior, se debe realizar un primer enlace
radioeléctrico desde el punto de emisión hasta cerro de Buenavista y desde allí al puento de
recpeción ubicado en el parque de la vida Cofrem. De esta manera se puede garantizar el
parámetro principal de cumplimiento de un radio enlace: línea de vista de las antenas y la
zona de fresnel despejada en un minimo de 70%.
Tabla 1. Coordenadas geográficas de las zonas a enlazar google earth
Nodo Latitud Longitud
Cofrem unipanamericana 4.147228 -73.622157
Cerro buena vista 4.165258 -73.682303
Yurmena 4.172844 -72.68651
Fuente: Construcción propia
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Ilustración 6. Triangulación de los enlaces parque de la vida Cofrem – cerro – Yurimena
En la Ilustración 6, se evidencia lo que sería la triangulación de los enlaces, de esta
manera se puede asegurar una correcta transmisión de los datos cumpliendo con los
requerimiento técnicos para su envío y recepción.
Realizando la conectividad de esta manera, se aprovecha la altura del cerro de
Buenavista puediendo además contar con una infraestructura allí ya instalada, en donde
sería menos complicado y rápido, la instalación de la antena requerida, allí se cuenta con
acceso de vía vehicular y torres con diferentes alturas y cuartos de comunicación para los
de equipos de transmisión, además de espacios libres para instalar torres o mástiles si se
requiere colocar.
43
4.1.4 Simulación de la triangulación de los enlaces radio eléctrico.
Para simular el enalce propuesta en la anterior fase, se utilizan las aplicaciones radio
Mobile y ubnt link, estas permiten realizar los enlaces radio eléctrico con los parámetros
más adecuados para su funcionamiento y transmisión de los datos.
Se simula el enlace así: Parque de la vida Cofrem y cerro Buenavista, y cerro
Buenavista a yurimena. Se utilizan los siguientes equipos, antenas, frecuencias y
potencias:
Las antenas propuesta son de 30 dbi y 34 dbi de diámetro, de la marca ubiquiti,
radios Rocket 2AC prisma 2.4 GHZ, airfiber 5xhd 5.8 GHZ, instalación en mástil de 15 y
10 metros.
Ilustración 7. Simulación cerro – Cofrem
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Ilustración 8. Simulación cerro – Cofrem
En la Ilustración 8, se evidencia la primera simulación del enlace radio eléctrico,
cerro – parque de la vida Cofrem, línea de vista perfecta con una altura de instalación de
antena en mástil a 15 metros en el cerro y una altura de 10 metros en la estación parque de
la vida Cofrem, distancia determinada de 7 kilómetros, de acuerdo a las condiciones
geográficas presentadas, se puede garantizar una transmisión ideal de los datos, un ancho
de banda de 250 mega bits por segundo, con una frecuencia de 2.4 GHz, con unos equipos
rocket 2 AC prisma recomendados para este tipo de enlaces.
Ilustración 9. Simulación cerro – yurimena Meta
45
Ilustración 10. Simulación cerro – yurimena Meta
Ilustración 11. Simulación cerro – yurimena Meta
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Ilustración 12. Simulación cerro – yurimena Meta
En las figuras 8 a 11, se simula la triangulación de los enlace radio eléctrico, cerro –
yurimena, se determino realizarlo de esta manera para la reducción de costo en el diseño de
torres o mástiles cumpliendo además con los requisitos de línea de vista y despeje de más
del 70% de la zona de fresnel, se puede observar que se cumple con la línea de vista
obteniendo altura mínimas para su implementación, 18 metros en el cerro y 24 metros en la
estación yurimena, esta última un poco más alta puesto que se encuentra en una zona de
altibajos y arborización de más de 20 metros de altura.
Finalmente, de acuerdo al simulador, la distancia de transmisión será de 110.58
kilómetros, una transmisión de datos de 243 mega bits por segundos, con una señal recibida
de -52.3 dbm, con una modulación de 1024 QAM, siendo estós parámetros suficientes para
garantirzar una correcta y fiable transmisión de datos.
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4.1.5 Estudio de costos
En consideración con el diseño presentado, se puede estimar algunos costos del proyecto y
considerar si de acuerdo al costo beneficio fuese posible su implementación, hechos que se
valorarían en otra fase del proyecto.
Tabla 2. Elementos requeridos implementación radio enlace diseñado.
DESCRIPCIÓN CANTIDAD VALOR UNITARIO
TOTAL
Antena 30dbi 2 277,000
554,000
Antena 34dbi 2 1,240,000
2,480,000
Gabinete 2 51,900
103,800
Caja de cable par trenzado 1 128,000
128,000
Conectores 20 400
8,000
Router board 1 75,000
75,000
Rocket M5 4 240,000
960,000
Mastil Cofrem 1 400,000
400,000
Mastil Cerro 1 800,000
800,000
Mastil Yurimena 1 1,200,000
1,200,000
Para Rayos 2 462,000
924,000
VALOR TOTAL
7,632,800
Fuente: propia, 2019.
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5. Conclusiones
Se puede concluir que, si es posible diseñar e implementar un sistema de
comunicación inalámbrica por radio enlaces, a pesar de la distancia y las condiciones
geográficas del sector, no son una limitante para dicho diseño.
Con la ayuda de las herramientas gratuitas de simulación, como lo son Google Earth,
Radio Mobile y Ubnt Link, se pude obtener una información precisa y concisa, para validar
los sitios geográficos donde se va a diseñar el sistema de comunicación inalámbrica, como
las alturas máximas para las antenas en cada lugar y de esa forma tener una buena
transmisión de los datos a recolectar, almacenar y procesar. Por medio del uso de bandas
canales no licenciados podemos transmitir la información a largas distancias y con bajos
costos.
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6. Recomendaciones
La utlización de software como Radio Mobile y Ubnt link para realizar simulación de radio
enlaces que operen en el rango de 20 MHZ a 20 GHZ.
Se requiere contar con un respaldo de energía eléctrica preferiblemente fotovolcaica que
garantice la no interrupción del servicio eléctrico, permitiendo proteger los equipos y de esa
forma se garantizar la recepción de los datos arrojados de la estación yurimena.
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7. Referencias
Aland Bravo, (2016), Diseño e implementación de una estación meteorológica utilizando
micro controlador arduino- rasperry pi con radio enlace. Lima: Universidad Nacional de
Ingeniería.
Cabeza, L., gonzalez, F.,(2010). Redes inalámbricas. Madrid: Editorial Anaya Multimedia.
Marc Fàbregas, (2016), Diseño e implementación de una estación meteorológica de bajo
coste con conectividad a Internet. Cataluña: Editorial Universidad Politécnica de Cataluña.
Aland Bravo, (2016), Diseño e implementación de una estación meteorológica utilizando
micro controlador arduino- rasperry pi con radio enlace. Lima: Universidad Nacional de
Ingeniería.
Unidad 06: Cálculo de Radioenlace. Sebastian Buettrich, wire.less.dk. TRICALCAR,
www.wilac.net/tricalcar.
W. Tomasi, «Sistemas de Comunicaciones Electrónicas,» de Sistemas de Comunicaciones
Electrónicas, Cuarta Edición ed., Phoenix, Prentice Hall, 2003, p. 359.
N. Ubiquiti, «Airmax Ubiquiti Networks,» Ubiquiti Networks, 16 03 2017. [En línea].
Available: https://airmax.ubnt.com/.
