Laboratorio de Sistemas Digitales EE635

Radiopropagacin IT243M

INTRODUCCIN

En el presente trabajo se ha plasmado el estudio y anlisis del problema de servir con seal de televisin a los diferentes y alejados pueblos de la provincia de Jan ubicada en el departamento de Cajamarca, basados en fundamentos como:La morfologa de la zona, la distribucin de dichos pueblos, la cantidad de habitantes, as como tambin las necesidades que pueden presentar los mismos.Los cuales nos conllevaron a estructurar una red la cual consta de manera general de dispositivos de transmisin, repetidores y receptores; y que en este caso estos dispositivos son antenas determinadas, como Yagui (difusin de seal VHF ) y Corner (para enlace punto punto)Para dicho estudio hemos hecho uso de herramientas de simulacin como Radio Mobile y Google Earth, que de manera conjunta nos llevaron a una serie de resultados.El detalle de los clculos realizados, la especificacin de los equipos propuestos, los diagramas de enlaces, diagrama de torres y antenas, perfiles de los enlaces as como las conclusiones, se presentarn a continuacin.

OBJETIVOS: Aprender a manejar el software RadioMobile. Presentar una solucin prctica al problema de comunicacin presentado en la provincia del Jan debido a su irregular geografa.

DIAGNSTICO DEL TERRITORIO Y PUEBLOS SERVIDOSLa Provincia de Jan es atravesada por el ramal interior de la cordillera Occidental de los Andes, que en esta zona se llama Andes del Chamaya, por Weberbauer. El ramal exterior de dicha cordillera est ubicado al oeste del ro Huancabamba y la cordillera oriental de los Andes, est ubicada al este del ro Maran.Los Andes del Chamaya son un solo conjunto montaoso, pero en la provincia de Jan se seala generalmente la existencia de cordilleras menores confortantes del conjunto; estas son: Cordillera Palambe, entre el distrito de San Felipe y Pomahuaca. Cordillera del Pramo o de Sallique, entre el distrito de Sallique y el de Chontal. Cordillera del corcovado, entre los distritos de Sallique, Chontal y San Jos del Alto. El resto del sistema est conformado por los contrafuertes que descienden de dichas cordilleras hacia el ro Huancabamba Chamaya, Chulucanas o Huayabamba, Jan y Tabaconas.Como parte de los atractivos tursticos de ms relevancia en la ciudad es el Jardn Botnico Missouri ubicado en el sector Fila Alta, el museo regional Hermogenes Mejia Solf, el centro recreativo Manantial De Vida ubicado en Shumba, el bosque seor de Huamantanga situado en la parte occidental a pocos Km. de la ciudad, la misma que ofrece una variedad de flora y fauna una de las ms coloridas aves es el gallito de las rocas, considerado ave nacional del Per, y el Pilco. Ofrece tambin a los visitantes, la hermosura de sus cataratas localizadas en el bosque.JAENDISTRITOSALTITUD

1JAEN950.366m

2BELLAVISTA650.443m

3CHONTALI1681.58m

4COLASAY1805.64m

5POMAHUACA1180.19

6PUCARA899.77m

7SALLIQUE1927.38m

8SAN FELIPE1754.73m

9SAN JOSE DEL ALTO959.206m

SUSTENTACIN TERICA DE LOS CRITERIOS DE DISEO Y DE LOS CLCULOS QUE SE EMPLEANLa zona de Fresnel se le llama al volumen de espacio entre emisor y receptor RF de manera que el desfase entre las ondas en dicho volumen no supere los 180.

Cuando se transmite algo muy cerca a la superficie de la tierra, se obtienen rebotes en el suelo. Los rebotes pueden contribuir positivamente a la recepcin de la seal en el caso de que lleguen en fase y negativamente si llegan en contrafase.Fresnel defini una serie de zonas que hay que tener en cuenta (adems de tener visibilidad directa entre antenas). La zona 1 contribuye positivamente a la propagacin de la onda, la segunda negativamente, la tercera positivamente, la cuarta negativamente, y as sucesivamente. Adems, la primera zona concentra el 50% de la potencia de la seal por lo que se debe procurar que llegue lo ms ntegra posible al receptor.

En color gris representa a la primera zona de Fresnel. Es decir para conseguir comunicarse a una distancia d con una seal portadora de frecuencia f, se debe conseguir que la altura r de la primera zona de Fresnel (o al menos el 80% de r) est libre de obstculos.

Dnde: d(km), f (MHz) y r(m).

DETALLE DE LOS CLCULOS REALIZADOSClculos:De los datos de altitud de los pueblos:LUGARALTURA

JAEN950.366m

BELLAVISTA650.443m

CHONTALI1681.58m

COLASAY1805.64m

POMAHUACA1180.19

PUCARA899.77m

SALLIQUE1927.38m

SAN FELIPE1754.73m

SAN JOSE959.206m

Analizaremos si se puede conseguir un enlace directo desde JAEN a los pueblos a dar servicio.

Primer radio de Fresnel:

Distancia de la lnea de vista al obstculo:

Si es negativo est por debajo de la lnea de vista Si es positivo est por encima de la lnea de vista

SISTEMAd1d2DistanciaobstculoFRESNEL(m)distancia al obstculo(m)pasa Fresnel

SALLIQUE - JAEN20.903058.902880,649,6338656584,342661NO

SALLIQUE - BELLAVISTA30.3039.3069.602466,750,77447283-26,1464NO

SALLIQUE - CHONTALI13.5012.2025.702430,844,9443639181,8940678NO

SALLIQUE - COLASAY30.5014.8045.302517,376,31628398282,7224362NO

SALLIQUE - POMAHUACA15.1017.8032.902480,665,63386565454,350661NO

SALLIQUE - PUCARA22.5025.2047.702166,748,77447283-46,1444NO

SALLIQUE SAN FELIPE2.539.2712.802630,841,9443639141,8974678NO

SALLIQUE SAN JOSE13.5014.8038.302217,336,31628398882,7475362NO

Las distancias fueron expresadas en Kilmetros.Podemos apreciar que en ningn caso logra pasar la primera zona de Fresnel por lo que se hace necesario el uso de repetidoras ya que si aumentamos las alturas de las antenas se hace inviable.

LUGARALTURA

JAEN950.366m

BELLAVISTA650.443m

CHONTALI1681.58m

COLASAY1805.64m

POMAHUACA1180.19

PUCARA899.77m

SALLIQUE1927.38m

SAN FELIPE1754.73m

SAN JOSE 959.206m

SISTEMAd1d2DistanciaobstculoFRESNEL(m)distancia al obstculo(m)pasa Fresnel

SALLIQUE - JAEN20.903058.902880,649,6338656584,342661NO

SALLIQUE - BELLAVISTA30.3039.3069.602466,750,77447283-26,1464NO

SALLIQUE - CHONTALI13.5012.2025.702430,844,9443639181,8940678NO

SALLIQUE - COLASAY30.5014.8045.302517,376,31628398282,7224362NO

SALLIQUE POMAHUACA15.1017.8032.902480,665,63386565454,350661NO

SALLIQUE - PUCARA22.5025.2047.702166,748,77447283-46,1444NO

SALLIQUE SAN FELIPE2.539.2712.802630,841,9443639141,8974678NO

SALLIQUE SAN JOSE13.5014.8038.302217,336,31628398882,7475362NO

Tabla de valores Pt(w)Gtr(Km)Eo(v)

10916.500.00650307SALLIQUE y JAEN

10914.500.005696488Rep JAEN y levanto

10921.400.017169321SALLIQUE reo PUCARA

10912.400.008665648rep PUCARA y PUCARA

10917.000.021613145SALLIQUE y rep COLASAY

10919.800.004091575rep COLASAY COLASAY

10917.000.021613145SALLIQUE rep BELLAVISTA

10916.110.002280717rep BELLA a rep BELLA b

10914.400.004938487rep BELLA b y rep BELLA

10911.800.010558145rep BELLA c y BELLA

umbral(uv)prdidas totalesperdida por espacio libreF radio mobilehthr

147.493.792.41.823633347

1379.2498.293.5133472735

53.291.183.91.423612462

1652.1892.689.8124622608

100.288.281.91.223572475

873.14102.296.3124752336

91.0788.781.91.323582470

33.88107.2101.4124702872

44.1996.294.71.128722446

460.9107.788.2224461841

modulo del campo IEIdE en uV/mE en dBu

0.003434877379991.0823434.8765735.3591114

0.001899827393171.8861899.827332.7871412

0.031850359350504.78531850.359145.0311433

0.000224593359376.946224.59339223.5139697

0.002155581350849.9032155.5809333.3356433

0.001063511350079.8281063.511330.2674211

0.041949208350707.21941949.207846.2272376

0.000120192368675.684120.19194720.7987537

0.003032643367793.7693032.6433234.8182133

0.009021221329647.8149021.2211139.5526533

JAEN950.366m

BELLAVISTA650.443m

CHONTALI1681.58m

COLASAY1805.64m

POMAHUACA1180.19

REP. SALLIQUE3319.2

REP. COLASAY2445.6

REP. PUCARA2453.3

REP. BELLAVISTA A2453.3

REP. BELLAVISTA B2851.7

REP. BELLAVISTA C2429.8

ESPECIFICACIN DE LOS EQUIPOS PROPUESTOSTORRES DE TELECOMUNICACIONESLas Estructuras utilizadas en Telecomunicaciones sirven para la transmisin de energa elctrica, as como la transmisin de seales, como en el caso de los telfonos celulares. Existen diversos elementos que estas estructuras deben soportar, como antenas de transmisin y equipos para telecomunicaciones, entre otros. La mayora de estas estructuras son ligeras, por lo que en su diseo influyen mucho los esfuerzos que genera el viento, y debido a su poco peso el sismo es un elemento que no afecta mucho a estas estructuras.

Equipos Cuando se construyen estas torres, se instalan antenas en su parte superior, y en la parte inferior se instalan los equipos adicionales para su funcionamiento. Por ejemplo, se pueden tener contenedores pesados (en el anlisis se consideran generalmente de 9 Ton de peso). Esto es para sistemas antiguos, ya que los nuevos equipos casi no pesan nada, como los equipos para tecnologa GSM que pesan como 0.5 Ton.

Contenedor para equipode Telecomunicaciones

Las antenas son de forma parablica, y para calcular las fuerzas de viento sobre estas, se recurre a usar datos experimentales del fabricante.

De esta manera, al instalar todos los equipos y operar correctamente se est llegando a la utilizacin de la estructura para lo que fue construida. Hay veces que en una misma estructura se encuentran ms de un equipo, ya que la empresa que haya construido la torre, puede rentar a otra empresa para que tambin instale sus equipos.

Anlisis de CargasA continuacin se muestran las cargas que se consideran para el diseo de una torre para telecomunicaciones:

Carga Muerta.- Antenas celulares, parbolas, feeders, cama gua de onda, escalera, plataforma Triangular y/o descanso (si procede). La carga muerta correspondiente al peso de las antenas se tomar directamente de la informacin proporcionada por el fabricante.

Carga Viva.- El personal para su instalacin. Se considera generalmente 300kgs (3 personas de 100kg cada una).

Anlisis de fuerzas de viento.- Las cargas de viento se calculan generalmente por medio de un anlisis dinmico.En el caso de las cargas de viento sobre la estructura, estas se obtienen por medio de frmulas estipuladas en los reglamentos correspondientes para cada pas, por ejemplo, en Estados Unidos se calcula por medio del reglamento AESC, en Mxico por medio del reglamento de la CFE, en Argentina por medio del reglamento CIRSOC. En dichas frmulas se calculan las reas de exposicin de los elementos estructurales, las cuales se multiplican generalmente por otros coeficientes.Para calcular las fuerzas del viento pero ahora sobre las antenas y parbolas, se podrn calcular a partir de las medidas experimentales tomadas por los fabricantes del equipo, como las antenas Andrew que son las ms comerciales.Inspeccin estructural de Torres ExistentesPara las torres existentes se debern de realizar trabajos de inspeccin y mantenimiento en caso de que se requiera. Se deber revisar:1. Que no falten pernos, para esto se hace una revisin aleatoria.2. Que los elementos estructurales estn en buenas condiciones, que no estn oxidados ni doblados. En caso de que haya oxido, se debe de determinar el espesor actual por medio de mediciones con aparatos electrnicos, como los llamados "Wall Thickness Gauge" o Medidores de Espesor de paredes.Medidor de espesorde paredes de elementosde acero

(Wall Thickness Gauge)

Se deber revisar que la cimentacin este en buenas condiciones y no est agrietada.

En torres Arriostradas, se debern de revisar que los tirantes estn en buenas condiciones, y que estos tengan la tensin adecuada.

Tipos de Torres para TelecomunicacionesEstas estructuras pueden variar segn las necesidades y las condiciones del sitio en donde se vaya a colocar. As, existen desde Torres Arriostradas (torres con tirantes), Torres Auto soportadas, monopolos, mstiles, entre otras, las cuales suelen estar compuestos por perfiles y ngulos de acero unidos por tornillos, pernos o remaches o por medio de soldadura. Estas estructuras podrn ser de diversas alturas, dependiendo de la altura requerida para poder suministrar un correcto funcionamiento.Tambin la geometra de una estructura, como una torre autosoportada por ejemplo, puede variar segn el fabricante de la torre. Existen actualmente muchas compaas que se dedican a fabricar estas estructuras y muchas de ellas tienen sus modelos optimizados para que se tenga un correcto funcionamiento de la estructura, en donde los perfiles y ngulos varan de tamao y espesor dependiendo de la altura de la estructura, y del lugar en donde se va a construir, afectando principalmente la velocidad del viento que exista en el lugar en cuestin.Torres Arriostradas o Atirantadas (Sobre Edificaciones)Muchas veces se requieren instalar antenas celulares en puntos especficos o regiones, por lo que se recurre a construir torres arriostradas sobre edificaciones existentes. Estas torres cuentan generalmente de tirantes o arriostres a diferentes distancias. El peso que genera la torre sobre la estructura existente no es muy grande, por lo que no le adiciona mucho peso a la edificacin, sin embargo, se deben de colocar el apoyo de las torre y sus arriostres sobre columnas y elementos resistentes, porque la descarga de la torre no podra colocarse sobre una losa o algn otro elemento inadecuado, porque este podra fallar. La base de la torre transmitir un esfuerzo de compresin en donde este apoyada, y los arriostres generalmente transmitirn esfuerzos de tensin.Los cables o arriostres generalmente se tensan al 10% de su Resistencia, la cual es proporcionada por el fabricante. As, por ejemplo, si el cable tiene una resistencia a la ruptura de 4.95 Ton en tensin, entonces se acostumbra tensar los cables a 0.495 Ton. Tambin se pueden tensar los cables con diferentes fuerzas, calculando una tensin tal que el sistema est en equilibrio.

Modelo de la TorreCuando al centro de la edificacin no se encuentre una columna para poder apoyar la base de la torre, se puede recurrir a la colocacin de alguna viga de acero o alguna estructura para que la torre se apoye. Esta estructura podr ya apoyarse sobre otras columnas de la edificacin.

Torres AutosoportadasEstas torres se construyen sobre terrenos, en reas urbanas o cerros, y debern de contar con una cimentacin adecuada para poder resistir las fuerzas a las que estn sometidas. La geometra de estas torres depende de la altura, la ubicacin y del fabricante de la torre.

Cimentacin para Torre Autosoportada

Torres Tipo Monopolo (Por Esttica del Lugar)Estas estructuras son instaladas en lugares en donde se requiere conservar la Esttica, pues son las que ocupan menos espacio, y se pintan de algn color o se adornan para que se permita que la estructura se camuflaje y se simule la vegetacin. Como estas estructuras estn sobre terrenos, se deber de construir una cimentacin adecuada para resistir los efectos de la misma.

COTIZACION INSTALACION DE TORRESTRAMO DE TORRE 30X30 ESPECIFICACIONES TECNICAS:Tramo de 3 m. de altura. 30x30x30 cm. triangular tubo electrosoldado (parante) de 1" x 1.2 de espesor, embone tubular de 1/2 pasos de platina de 1 1/4" x 1/8 son todos totalmente galvanizados. La altura mxima de instalacin es hasta los 45 m. tambin brindamos servicio de fabricacin, instalacin, mantenimiento, desmontaje a nivel nacional y venta de accesorios para tal (alambre nmero 10 y/o cable acerado. templadores y pernos) el costo de cada tramo esta s/. 140.00BASES TRIANGULARES PARA TORRES.Tambin realizamos fabricacin de bases de torre ya sea para concreto y/o empotrables al piso el costo de cada base esta s/. 30.00SOPORTES Y MASTILES PARA ANTENAS SECTORIALES. PARABOLICAS. Realizamos diseo y fabricacin de mstiles soportes para diferentes modelos de antenas ya sea sectoriales nacionales y/o importadas antenas parablicas. Satelitales. etc etc. COSTO. S/. 75.00 ESTRELLAS DE ANTI-TORSION. Estrella de anti-torsin para torres. Este producto es utilizado en sitios remotos donde se halla instalado una torre su principal funcin es darle una mayor estabilidad (aminora el movimiento) a la torre por tal es utilizado tambin para mejorar los enlaces de punto a punto. Tambin realizamos servicio de fabricacin instalacin a nivel nacional. COSTO. s/. 100.00PARARRAYOS TETRAPUNTALES TIPO FRANKLIN. Para la proteccin de una determinada zona, COSTO. S/.150.00Cotizacin Obtenida de:http://articulo.mercadolibre.com.pe/MPE-15194281-torres-metalicas-_JM

Antena Eifel Direccional Yagi Vhf

Ganancia: 13 dBPotencia Mxima:200 WattsRango Frecuencia de Ajuste: 138-174 MHzPrecio:$ 125http://www.eiffelweb.com.ar/contenido/pdf/2500-2510-2520_LIVIANAS-A.pdfCOMTELCO Y3315

Ganancia: 9 dBPotencia Mxima:300 WattsRango Frecuencia de Ajuste: 144-174 MHzPrecio:$ 199http://www.comtelcoantennas.com/PDF%20Datasheets/Y3315.pdf

TRANSMISOR DE TV

Potencia:5 WattsRango Frecuencia de Ajuste: 175 - 225 MHzPrecio:$ 400.92

http://www.pcs-electronics.com/cybermax-transmitter-p-1367.html?sort=products_sort_order&currency=USD&language=es

PANEL SOLAR

Potencia:5 Watts-peakPrecio:74,96 http://www.bueni.es/electronica-ferreteria/modulo-kyocera-kc5-5w_ea652a5b60f4d516aa17edff0e46489b_6891497

Como podemos observar de nuestro diseo, utilizaremos las siguientes torres, accesorios para las mismas y antenas:

Ubicacin de la TorreAltura (m)N TramosPrecio Total

Torre: Jaen (transmisor)248S/. 1120.00

Torre: Repetidor Sallique3010S/. 1400.00

Torre: Chontale3612S/. 1680.00

Torre: Repetidor Colasay186S/. 840.00

Torre: Pomahuaca248S/. 1120.00

Torre: Repetidor Pucara/Bellavista A248S/.1120.00

Torre: Pucara124S/.560.00

Torre: Bellavista B248S/.1120.00

Torre: Bellavista C186S/.840.00

TOTAL TORRESS/. 9800.00

AccesorioPrecio UnidadN UnidadesPrecio Total

Bases Triangulares para TorresS/. 30.0010S/. 300.00

Soportes y Mstiles para AntenasS/. 75.0025S/. 1875.00

Estrellas Anti TorsinS/. 100.00 10S/. 1000.00

PararrayosS/. 150.0010S/. 1500.00

Panel SolarS/. 318.585S/. 1592.90

Transmisor de TVS/. 1022.601S/. 1022.60

TOTAL ACCESORIOSS/. 7290.50

AntenaPrecio UnidadN UnidadesPrecio Total

COMTELCO Y3315S/. 557.2024 S/. 13372.80

TOTAL ANTENASS/. 13372.80

TOTAL FINALS/. 30463.30

DIAGRAMAS DE ENLACES, DIAGRAMA DE TORRES Y ANTENAS, PERFILES DE LOS ENLACECon respecto al enlace: Debido a las condiciones geogrficas descritas, se opt por usar una repetidora que permita dar una lnea de vista entre las ciudades objetivo. A esta repetidora la hemos llamado enlace. El canal a utilizar, trabaja en la banda UHF: 172 -178 MhzNuestro Sistema de transmisin contara con una estacin de transmisin en La ciudad de Chachapoyas, se brindara servicio de TV en VHF a 4 localidades (mostradas en el grfico)

Con respecto a las caractersticas de las antenas:Lugar de la antenaAltitud de la antena (m)Ganancia de la antena (dBi)

Jaen109

Repetidor Sallique289

Sallique349

Lugar de la antenaAltitud de la antena (m)Ganancia de la antena (dBi)

Jaen89

Repetidor Colasay169

Colasay209

Lugar de la antenaAltitud de la antena (m)Ganancia de la antena (dBi)

Jaen49

Repetidor Pucara229

Pucara109

Lugar de la antenaAltitud de la antena (m)Ganancia de la antena (dBi)

Jaen59

Repetidor Bellavista A179

Repetidor Bellavista B209

Repetidor Bellavista C169

Bellavista19

PARAMETROS USANDO RADIO MOBILEUbicacinLatitudLongitudAltitud(m.s.n.m)

Jaen613'48.10'' s7752'12.7'' o950.366m

Bellavista618'22.20'' s7754'00.0'' o650.443m

Chontaly610'26.60'' s775153.7'' o1681.58m

Colasay610'04.40'' s7756'35.8'' s1805.64m

Pomahuaca603'31.20'' s775335.8'' o1180.19

Rep. Sallique616'35.80'' s7750'59.1'' s899.77m

Rep. Colasay612'40.10'' s7752'25.7'' s1927.38m

Rep. Pucara613'03.50'' s7752'45.1'' s1754.73m

Rep. Bellavista A613'03.50'' s7752'45.1'' s959.206m

Rep. Bellavista B606'36.00'' s7758'37.0'' s950.366m

Rep.Bellavista C604'44.40'' s7755'02.0'' s650.443m

RANGO DE FRECUENCIAS DE OPERACIONFrecuencia Minima: 174 MhzFrecuencia Maxima: 180Mhz

RED SALLIQUEPATRON DE RADIACIN DE ANTENA JAEN

PATRN DE RADIACIN DE ANTENA REPETIDOR SALLIQUE

PATRN DE RADIACIN DE ANTENA SALLIQUE

RED COLASAYPATRN DE RADIACIN DE ANTENA JAEN

PATRN DE RADIACIN DE ANTENA REPETIDOR COLASAY

PATRN DE RADIACIN DE ANTENA COLASAY

RED PUCARAPATRN DE RADIACIN DE ANTENA JAEN

PATRN DE RADIACIN DE ANTENA REPETIDOR PUCARA

PATRN DE RADIACIN DE ANTENA PUCARA

RED BELLAVISTAPATRN DE RADIACIN DE ANTENA JAEN

PATRN DE RADIACIN DE ANTENA REPETIDOR BELLAVISTA A

PATRN DE RADIACIN DE ANTENA REPETIDOR BELLAVISTA B

PATRN DE RADIACIN DE ANTENA REPETIDOR BELLAVISTA C

PATRN DE RADIACIN DE ANTENA BELLAVISTA

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Google earth es una herramienta muy ti, debido que genera un ambiente 3D, el cual da una idea clara de las caractersticas del area geografa en la cual se implementa los servicios.

Las antenas que se utilizan en un enlace de microondas tienen que tener en cuenta el efecto de Fressnel, para poder utilizar una buena lnea de vista.

La situacin geogrfica del Per tiene varias facetas, lo cual es un reto en el diseo de sistemas de comunicaciones.

En los diseo de distribucin se tiene que tener en cuenta la energa a utilizar debido que genera un excedente en el costo del proyecto.

El uso del manejo de software RADIO MOBILE, da una ventaja amplia para poder realizar cualquier tipo de proyecto en telecomunicaciones.

REFERENCIAS DE INTERNET

http://earth.google.es/

http://www.cplus.org/rmw/english1.html

http://earth.google.es/tour.html

http://www.mtc.gob.pe/indice

http://www.pce-iberica.es/medidor-detalles-tecnicos/instrumento-de-radiacion/comprobador-pce-smt200.htm

http://www.pce-iberica.es/medidor-detalles-tecnicos/instrumento-de-radiacion/medidor-de-radiacion-mg.htm

http://www.pce-iberica.es/medidor-detalles-tecnicos/instrumento-de-radiacion/medidor-de-radioactividad-gamma.htm

Universidad Nacional de Ingeniera1