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UNIVERSIDAD DEL QUINDIO, INGENIERA ELECTRNICA. CAMPOS Y ODAS II. INFORME DE LABORATORIO

PRESENTADO DURANTE EL SEGUNDO PERIODO DEL 2013

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Resumen En este trabajo se implementa un simulacin de un radioenlace desde el Cerro el Campanario en Calarc Quindo hasta Buga La Grande en el Valle del Cauca, se

parte de los requerimientos estipulados para el diseo de un

sistema de telecomunicaciones que une dos puntos desde el

cerro el campanario hasta Buga La Grande se opta por

manejar una frecuencia de 150 MHz incluida en un rango

ya establecido. El sistema posee dos repetidoras que

garantizan la transmisin de la seal ptima en la

simulacin, pues en una situacin real se debe tener

presente otro tipo de obstculos y fenmenos que interfieren

directamente en el diseo.

Abstract This paper implements a simulation of a radio from the Cerro Campanario Calarc - Quindo to Buga La

Grande in Valle del Cauca, is part of the requirements

stipulated for the design of a telecommunications system

that connects two points from the hill the bell to Buga La

Grande is chosen to handle a 150 MHz frequency range and

included in a set. The system has two repeaters to ensure

optimum signal transmission in the simulation, because in a

real situation must be present other obstacles and

phenomena that directly interfere with the design.

Palabras clave Antena, cobertura, potencia de transmisin, radio Mobile,

Keywords Antenna, coverage, transmission power, Radio Mobile.

I. INTRODUCCIN

La telecomunicacin se enfocan en la creacin y diseo de

dispositivos que nos permitan comunicarnos a larga distancia,

esta surge de la necesidad de la sociedad por transmitir

informacin importante de un lugar a otro con mayor rapidez

y eficacia que los medios que existan en ese entonces

Las telecomunicaciones tienen grandes aplicaciones en el

mundo actual, tales como la telefona que permite

comunicarnos por medio de la voz con personas que estn

distantes a nosotros, la radio que nos da la posibilidad de

enterarnos de noticias y acontecimientos mucho ms rpido,

el internet que es uno de los medios de comunicacin ms

populares hoy en da ya que nos ofrece gran cantidad de

aplicaciones ya sea comunicarnos por medio de mensajes,

llamadas, o video, enterarnos de las ultimas noticias alrededor

del mundo o simplemente para entretenernos y muchas

aplicaciones ms como la televisin o los radares militares

Para hacer que muchos de estos medios de comunicacin

funcionen se requiere de la instalacin de antenas que estn

especialmente diseadas para emitir o recibir ondas

electromagnticas comunicando un punto con otro, en la

instalacin y funcionamiento de estas antenas afectan muchos

factores como las condiciones climticas, geogrficas y

atmosfricas. Para facilitar este proceso de han diseado

software muy potentes como RADIOMOBILE que contiene

grandes aplicaciones como predecir el comportamiento de

sistemas de radio o simular radioenlaces, mejorando as, el

diseo de antenas y la implementacin de las

telecomunicaciones

II. OBJETIVOS

Disear un sistema de telecomunicacin que cumpla con los requerimientos establecidos tales como la

frecuencia de operacin, los puntos establecidos

(campanario Buga La grande), la zona de Fresnel mnima para efectuar el enlace.

Analizar el sistema de telecomunicaciones con la finalidad de estudiar algunos fenmenos como las

zonas de Fresnel; y las interferencias propias que

generan los obstculos como lo son las montaas.

Estudiar la fundamentacin terica que permite el entendimiento del sistema de telecomunicaciones

simulado.

Interpretar los datos obtenidos por el simulador con el propsito de comprender si el enlace es efectivo.

.

Prctica 2: Radio Mobile

Leandro Jos Zamora Sinisterra [email protected], Estefana Alfaro Meja

[email protected], Luis Miguel Castaeda [email protected]



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III. MARCO TERICO

RADIO MOBILE: El programa Radio Mobile es una

herramienta para analizar y planificar el funcionamiento de un

sistema de radiocomunicaciones fijo o mvil. Este software

utiliza mapas con datos digitales de elevacin del terreno,

junto con los datos de las estaciones de Radiocomunicacin y

algunos algoritmos, que desarrollan modelos de propagacin

radio, para obtener los niveles de seal en distintos puntos

bien de un trayecto (junto con el perfil del trayecto entre

emisor y receptor), utilizable para el clculo y diseo de

Radioenlaces o bien la cobertura sobre una zona

determinada para el anlisis y la planificacin de

comunicaciones mviles en entornos rurales.[1]

RADIO ENLACE: Se denomina radio enlace a cualquier

interconexin entre los terminales de telecomunicaciones

efectuados por ondas electromagnticas. Si los terminales son

fijos, el servicio se lo denomina como tal y si algn terminal

es mvil, se lo denomina dentro de los servicios de esas

caractersticas. Para un correcto funcionamiento es necesario que los recorridos entre enlaces tengan una altura libre

adecuada para la propagacin en toda poca del ao, tomando

en cuenta las variaciones de las condiciones atmosfricas de

la regin. Para poder calcular las alturas libres debe conocerse

la topografa del terreno, as como la altura y ubicacin de los

obstculos que puedan existir en el trayecto. [2]

VHF: Es la banda del espectro electromagntico que ocupa el

rango de frecuencias de 30 MHz a 300 MHz.

La televisin, radiodifusin en FM, banda area, satlites,

comunicaciones entre buques y control de trfico martimo

son medios de transmisin que usan esta banda.

ZONA DE FRESNEL: Se llama zona de Fresnel al volumen

de espacio entre el emisor de una onda electromagntica,

acstica, etc. y un receptor, de modo que el desfase de las

ondas en dicho volumen no supere los 180. (Figura 1).

Figura.1 zona de Fresnel

La fase mnima se produce para el rayo que une en lnea recta

al emisor y el receptor. Tomando su valor de fase como cero,

la primera zona de Fresnel abarca hasta que la fase llegue a

180, adoptando la forma de un elipsoide de revolucin. La

segunda zona abarca hasta un desfase de 360, y es un

segundo elipsoide que contiene al primero. Del mismo modo

se obtienen las zonas superiores. La obstruccin mxima

permisible para considerar que no hay obstruccin es el 40%

de la primera zona de Fresnel. [3]

ANTENA: Una antena es un dispositivo diseado con el

objetivo de emitir o recibir ondas electromagnticas hacia el

espacio libre. Una antena transmisora transforma voltajes en

ondas electromagnticas, y una receptora realiza la funcin

inversa.Existe una gran diversidad de tipos de antenas. En

unos casos deben expandir en lo posible la potencia radiada,

es decir, no deben ser directivas, otras veces deben serlo para

canalizar la potencia en una direccin y no interferir a otros

servicios. Tambin es una antena la que est integrada en la

computadora porttil para conectarse a las redes.Las

caractersticas de las antenas dependen de la relacin entre

sus dimensiones y la longitud de onda de la seal de

radiofrecuencia transmitida o recibida. Si las dimensiones de

la antena son mucho ms pequeas que la longitud de onda

las antenas se denominan elementales, si tienen dimensiones

del orden de media longitud de onda se llaman resonantes, y

si su tamao es mucho mayor que la longitud de onda son

directivas. [4]

COBERTURA: en telecomunicaciones el termino cobertura

se refiere al rea geogrfica en la que se dispone de un

servicio. Se aplica en comunicaciones radioelctricas, pero

tambin puede emplearse en servicios de cable. Las

estaciones transmisoras y las compaas de tele

comunicaciones generan mapas de cobertura que le indican a

sus usuarios el rea en la que ofrecen sus servicios, la

cobertura referida a servicios de telefona mvil suele

dividirse en exterior o interior y de voz o de datos. [5]

POTENCIA: es la velocidad a la que la energa se transfiere,

utiliza o se transforma. La unidad de potencia es el watt, por

ejemplo la velocidad a la que una bombilla transforma la

energa elctrica en luz y calor, la transferencia de energa se

puede utilizar para hacer el trabajo, por lo que la energa es

tambin la velocidad a la que se lleva a cabo este trabajo. Por

ejemplo la potencia consumida para mover un vehculo es el

producto de la fuerza de traccin de las ruedas y la velocidad

del vehculo. La dimensin de la energa es la dividida por el

tiempo. El SI defini como unidad de potencia el vatio (w),

que es igual a un joule por segundo. Otras unidades de

potencia incluyen ergios por segundo, los caballos de fuerza

(hp) adems de l DECIBEL (dBm) que es una medida

logartmica relativa a 1 mW como referencia. [6]



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GANANCIA: en electrnica en lo referido a seales

elctricas, es una magnitud que expresa la relacin entre la

amplitud de una seal de salida respecto a la seal de entrada.

Por lo tanto, la ganancia es una magnitud adimensional, que

se mide en unidades como belio (B) o submltiplos de ste

como el decibelio (dB). Cuando la ganancia es negativa se

habla de atenuacin. [7]

IV. PROCEDIMIENTO

Simulaciones Realizadas

Se realizaron varios enlaces cada uno todos con una

frecuencia de 150MHz (VHF). En algunos de los casos las

coordenadas se obtuvieron con el software de GoogleEarth.

Enlace entre el Cerro el Campanario y Buga La Grande

El enlace se realiz entre el Cerro El campanario en Calarc Quindo y la ciudad de Buga La Grande en el Valle del

Cauca, con una potencia de transmisin de , antenas en forma de corneta cada una con una ganancia de . Adems el umbral del espectro de .

Las coordenadas son:

Tabla 1. Coordenadas del Cerro y de Buga La Grandes

Localidad Latitud (N) Longitud (O)

Cerro el Campanario 43151,3 753540,3

Buga La Grande 41227 76927

Considerando una altura de las antenas de 50 metro, se

aprecia el siguiente escenario:

Fig.2. Enlace entre el cerro el Campanario y Buga La Grande

(la lnea roja indica que el radioenlace es imposible)

En la siguiente figura se visualiza mejor el enlace de radio

Fig.3. Enlace imposible.

En la figura 3 se observa que las antenas no tienen vista

directa y por ello el radioenlace no funciona, adems se

observa que el margen a la sensibilidad del receptor (Buga La

Grande) con que llega la potencia es menor a -3dB, es decir,

el receptor no recibe ningn tipo de seal por parte del

transmisor (Cerro el Campanario). Adems como se observa

en la figura 3, existe un pico de montaa que impide la

recepcin de la seal (la lnea azul punteada), en ese punto se

da el peor Fresnel. Solo al aumentar el tamao de las antenas

es posible realizar el enlace como se muestra a continuacin:

Fig.4. Aumento en el tamao de las antenas

Con aumentar el tamao de las antenas es posible realizar el

enlace, aunque en la realidad tampoco es posible debido a la

gran altura de las antenas una solucin posibles es la utilizar

dos repetidores en lnea visual desde el transmisor hasta el

receptor, tal y como se muestra a continuacin.



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Fig.5. Radioenlace con dos repetidores.

Como se muestra en la figura 5, con dos repetidores es

posible realizar el radioenlace, la lnea verde indica que el

enlace es posible.

Para determinar la posicin de los repetidores se utiliz la

ayuda del programa para encontrar los mejores sitios, las

coordenadas de cada repetidor son:

Tabla 2. Coordenadas de los repetidores

Latitud (N) Longitud (O)

Repetidor 43245,0 754615,8

Repetidor 2 41240,9 755314,9

Enlace entre el Cerro y el Repetidor

Fig.6. Enlace entre el Campanario y el Repetidor

Fig.7. Zonas de Fresnel enlace entre El Campanario y el

Repetidor.

Fig.8. Enlace visto con GoogleEarth.

En la figura 7 la peor zona de Fresnel se da 0,46 Km de

distancia del transmisor (Cerro el Campanario) en este punto

se mantiene libre el 80% de la primera zona de Fresnel



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Enlace entre el Repetidor y el Repetidor 2

Fig.9. Enlace entre el Repetidor y el Repetidor 2

Fig.10. Zonas de Fresnel enlace entre el Repetidor y

Repetidor 2


En la figura 10 vemos que el peor Fresnel se da a una cercana

distancia del transmisor y no afecta el enlace, haciendo que el

enlace sea ms eficiente ya que la primera zona de Fresnel

est casi despejada en su totalidad.

Enlace entre el Repetidor 2 y Buga La Grande

Fig.12. Enlace entre el Repetidor 2 y Buga La Grande

Fig.13. Zonas de Fresnel entre el Repetidor 2 y Buga La

Grande



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En la figura 13 vemos que la peor zona de Fresnel se da cerca

del receptor, observando que la mayor parte del enlace se

encuentra sin ningn tipo de obstculo hasta ese punto, donde

la primera zona de Fresnel se encuentra despejada un 70%

V. ANALISIS DE LOS RESULTADOS

El enlace entre el Cerro el Campanario y Buga La Grande no

se puede realizar debido a la cantidad de picos de montaa

que se atraviesan en el enlace, la solucin para realizar este

radioenlace es utilizar antenas demasiados grandes que en la

prctica serian demasiado costosas y complicada la

realizacin de estas, por eso se opt por la utilizacin de

repetidores que se encargan de repetir la seal, se utilizan dos

debido a que con la utilizacin de uno solo el radioenlace era

muy dbil, aunque la seal si llegaba al receptor pero con

muy poca potencia, por eso se utiliza otro repetidor para

lograr un mejor radioenlace y as lograr la comunicacin.

Se procede a calcular la primera zona de Fresnel para el

primer tramo (Cerro el Campanario Repetidor)

Ahora el clculo de la primera zona de Fresnel para el

segundo tramo (Repetidor Repetidor 2)

Ahora el clculo de la primera zona de Fresnel para el tercer

tramo (Repetidor 2 Buga La Grande)

Los valores de cada F1 para cada uno de los tramos que se

realiz en el enlace, corresponden al radio de la primera zona

de Fresnel que se muestra en la figura 1. Para lograr un enlace

que funcione la primer zona de Fresnel tiene que estar

despejada como mnimo un 60% en cada uno de los

radioenlaces realizados en cada tramo se superaba este valor

haciendo eficiente el radioenlace entre cada antena

VI. CONCLUSIONES

Se infiere que el diseo de un sistema de telecomunicaciones requiere tener en cuenta ciertos

fenmenos que interfieren en el diseo del enlace

tales como la refraccin, la difraccin, las zonas de

Fresnel, aunque solo se efecta una simulacin con

el software Radio Mobile hay parmetros que son

ideales y que no se toman en cuenta a la hora de

realizar un montaje fsico que implique el diseo de

estructural entre otras cosas.

Se concluye la importancia conceptual de las zonas de Fresnel, pues mnimo debe estar disponible el

20% de esta para que se efectu la transmisin de

datos, en el sistema simulado se obtiene que la peor

zona se encuentra en 0,8 siendo un buen resultado a

la hora de realizar un enlace de comunicaciones.



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Para realizar un radioenlace eficaz entre dos antenas debe de existir un line de vista recta entre ellas,

dependiendo del tipo de antenas.

La utilizacin de antenas repetidoras facilita la realizacin del radioenlace ya que permiten

sobrepasar los obstculos que interfieren con la

trayectoria de la seal de comunicacin.

Finalmente mediante el simulador Radio Mobile se pueden encontrar datos como ganancias, alturas,

distancias, entre otros lo cual nos permiten llegar a

caracterizar como debe ser el mejor sistema.

Para tener una buena cobertura es necesario primero garantizar una buena comunicacin entre puntos.

VII. REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS

[1] Radio Mobile Disponible en la pgina web:

http://ocw.upm.es/teoria-de-la-senal-y-comunicaciones-

1/radiocomunicacion/contenidos/utilidades/RadioMobile/lee

me. Fecha de consulta: 18 de octubre de 2013.

[2]Radio enlace Disponible en la pgina web:

http://www.radiocomunicaciones.net/radio-enlaces.html.

Fecha de consulta: 18 de octubre de 2013.

[3]Zona de Fresnel Disponible en la pgina web:

http://mundotelecomunicaciones.blogspot.com/2013/08/calcu

lo-el-radio-de-la-primera-zona-de.html. Fecha de consulta: 18

de octubre de 2013.

[4] Antena Disponible en la pgina web:

http://es.wikipedia.org/wiki/Antena. Fecha de consulta: 18 de

octubre de 2013.

[5] Cobertura Disponible en la pgina web:

http://es.wikipedia.org/wiki/Cobertura_ (telecomunicaciones).

Fecha de consulta: 18 de octubre de 2013.

[6] Potencia, Disponible en la pgina web:

http://en.wikipedia.org/wiki/Power_ (physics). Fecha de

consulta: 18 de octubre de 2013.

[7] Ganancia (Electrnica), Disponible en la pgina web:

http://es.wikipedia.org/wiki/Ganancia_ (electr%C3%B3nica).

Fecha de consulta: 18 de octubre de 2013

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