Unidad II Tecnologias Inalambricas

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Temas de la unidad II de Tecnologías Inalambricas Instituto Tecnologico de Aguascalientes.

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  • Introduccin

    La emisin de seales es el proceso por el cual GTK+

    ejecuta todos los maneja dores de una seal y un

    objeto especficos.

    El valor de retorno de una emisin de seal es el valor

    de retorno del ltimo manejador ejecutado.

  • Introduccin

    La forma en la que se trata un evento es:

    Empezar con el control donde se produjo el evento.

    Se emite para l la seal genrica "event". Si ese manejador devuelve un

    valor TRUE (verdadero) se detiene el procesamiento.

    En otro caso, se emite una seal especfica "button_press_event". Si sta

    devuelve TRUE (verdadero) se detiene el procesamiento.

    En caso contrario, se pasa al padre del control y se repiten los dos pasos

    anteriores.

    Se contina hasta que algn manejador devuelve TRUE, o hasta que se

    alcanza al control de ms alto nivel.

  • Introduccin

    Algunas consecuencias de lo anterior son:

    El valor de retorno de tu manejador no tendr efecto si hay un

    manejador predeterminado, a menos que lo conectes con connect_after().

    Para evitar que se llame al manejador predeterminado, tienes que usar el mtodo connect() y utilizar

    emit_stop_by_name() el valor de retorno slo afecta a si la

    seal se propaga, pero no a la emisin actual.

  • 2.1 Propiedades fsicas que rigen la propagacin de ondas

    electromagnticas

    Las ondas electromagnticas son aquellas ondas que no

    necesitan un medio material para propagarse. Incluyen, entre

    otras, la luz visible y las ondas de radio, televisin y telefona.

    Todas se propagan en el vaco a una velocidad constante, muy

    alta (300 0000 km/s) pero no infinita. Gracias a ello podemos

    observar la luz emitida por una estrella lejana.

  • Las ondas electromagnticas se propagan mediante

    una oscilacin de campos elctricos y magnticos. Los

    campos electromagnticos al "excitar" los electrones de

    nuestra retina, nos comunican con el exterior y permiten

    que nuestro cerebro "construya" el escenario del mundo

    en que estamos.

    Las O.E.M. son tambin soporte de las

    telecomunicaciones y el funcionamiento complejo del

    mundo actual.

  • Propiedades de la propagacin

    de las ondas electromagnticas Reflexin

    Refraccin

    Difraccin

    Interferencia

    Absorcin

    Dispersin

    Polarizacin

  • Reflexin

    La reflexin de ondas ocurre en

    metales, en agua y en tierra. El

    principio bsico es que la onda se

    refleja con el mismo ngulo con el

    que impacta la superficie.

    La reflexin invierte la polaridad de

    la onda incidente, equivalente a un

    desplazamiento de 180 o al cambio

    de direccin del campo EE del

    frente de onda.

  • Refraccin

    Es el cambio de direccin que experimenta una onda al pasar de un medio

    material a otro. Slo se produce si la onda incide oblicuamente sobre la

    superficie de separacin de los dos medios y si stos tienen ndices de

    refraccin distintos. La refraccin se origina en el cambio de velocidad que

    experimenta la onda. El ndice de refraccin es precisamente la relacin entre

    la velocidad de la onda en un medio de referencia y su velocidad en el medio

    de que se trate.

    Las ondas de radio estn expuestas a sufrir desviaciones en su trayectoria

    cuando atraviesan de un medio a otro con densidad. La desviacin de la

    trayectoria es proporcional al ndice de refraccin el cual esta dado por:

    IR= Vp/Vm

    IR= ndice de refraccin

    Vp= velocidad de propagacin en el espacio

    Vm= velocidad de propagacin en el medio

  • Ocurre cuando la onda de radio

    encuentra un obstculo en su

    trayectoria. Las fuentes puntuales

    del frente de onda, en las orillas

    del obstculo desarrollan ondas

    esfricas adicionales que rellenan

    la zona de sombra.

    Se produce cuando la onda choca

    contra un obstculo o penetra por

    un agujero. La mayor difraccin

    se produce cuando el tamao del

    agujero o del obstculo son

    parecidos a la longitud de la onda

    incidente

    Difraccin

  • Interferencia

    Dos ondas con una misma frecuencia pueden amplificarse o

    anularse entre s, dependiendo de la relacin fase entre ellas.

    Para que esto ocurra en su forma ms pura, las ondas deben

    tener exactamente la misma y energa, y una relacin de fase especfica y constante.

  • Absorcin

    Ciertos materiales absorben la radiacin y la transforman en

    calor o energa elctrica.

    Se utiliza el coeficiente de absorcin (en dB/m) para describir

    el impacto del medio en la radiacin, que es la atenuacin de

    la energa de la onda.

    De fuerte absorcin son los metales y en el rango de

    microondas el agua en todas sus formas.

    De absorcin intermedia son las rocas, ladrillos

    y concreto, al igual que la madera y los rboles,

    dependiendo de su concentracin de agua.

  • Dispersin

    Es el fenmeno de separacin de las ondas de distinta frecuencia al

    atravesar un material. Todos los medios materiales son ms o menos

    dispersivos, y la dispersin afecta a todas las ondas.

    Se habla de dispersin, en trminos generales, como el estado de un

    slido o de un gas cuando contienen otro cuerpo uniformemente repartido

    en su masa.

  • Polarizacin

    Puede producirse en las ondas electromagnticas, como la luz, por el cual el

    campo elctrico oscila slo en un plano determinado, denominado plano de

    polarizacin. Este plano puede definirse por dos vectores, uno de ellos

    paralelo a la direccin de propagacin de la onda y otro perpendicular a esa

    misma direccin el cual indica la direccin del campo elctrico.

    En una onda electromagntica no polarizada, al igual que en cualquier otro

    tipo de onda transversal sin polarizar, el campo elctrico oscila en todas las

    direcciones normales a la direccin de propagacin de la onda

  • 2.2 Tipos de Entornos

    Las caractersticas de propagacin estn influenciadas por

    las caractersticas del terreno, que puede clasificarse,

    tambin depende de la zona donde se desea proporcionar

    servicio.

    La variacin de las condiciones de propagacin depende

    tanto de la velocidad de desplazamiento del terminal como

    de la variacin de los objetos que lo rodean. En funcin de

    estos parmetros existen diversas clasificaciones que

    agrupan los entornos en funcin de unas u otras

    caractersticas.

  • Esta distincin se basa tanto en la diferente configuracin

    de los objetos entre las dos antenas, como en el

    comportamiento dinmico del terminal mvil.

    En los entornos de comunicaciones exteriores la distancia

    entre la antena emisora y la receptora puede variar entre

    centenares de metros a decenas de kilmetros. Adems,

    pueden estar situadas en ciudades, en el centro o el

    extrarradio, en zonas suburbanas o en el campo, en zonas

    llanas o montaosas.

  • Entornos de exteriores urbanos y suburbanos

    Es este escenario la distancia entre la antena transmisora y la receptora suele

    ser de hasta algunos centenares de metros. Las reflexiones en los edificios

    producen que la respuesta impulsional tenga rayos que llegan hasta con 5 s de retardo y en casos extremos, a los 10 s. El Delay Spread tiene un valor que puede estar entre 1 y 2.5 s. Si tenemos en cuenta que la divisin entre un canal de banda estrecha y un canal de banda ancha se establece para un

    valor del Delay Spread alrededor de 0.1/Ts, podemos deducir que la velocidad

    mxima de transmisin con un canal no dispersivo est entre 40 y 100 kbaud.

    La velocidad de los terminales mviles puede alcanzar hasta los 100 km/h.

    Por tanto, el tiempo de coherencia para un sistema con una frecuencia

    portadora de 900 MHz es de unos 3 ms.

  • Entornos exteriores rurales

    llanos

    Es este escenario la distancia

    entre la antena transmisora y la

    receptora puede llegar a decenas

    de kilmetros. Las reflexiones en

    los objetos producen que la

    respuesta impulsional tenga rayos

    que llegan hasta con 0.5 s de retardo. El Delay Spread tiene un

    valor alrededor de 0.1 s y por

  • Entornos exteriores

    montaosos Es este escenario la distancia entre la antena

    transmisora y la receptora puede llegar a decenas de

    kilmetros. Las reflexiones en los objetos producen

    que la respuesta impulsional tenga rayos que llegan

    hasta con 20 s de retardo. El Delay Spread tiene un valor alrededor de 5 s y por tanto la velocidad mxima de transmisin, manteniendo un canal no

    dispersivo, es de alrededor de 20 kbaud. Por otro lado,

    la velocidad de los terminales mviles puede alcanzar

    hasta los 300 km/h. As, el tiempo de coherencia es

    similar a los entornos rurales.

  • Entornos de interiores

    En este tipo de escenarios la distancia entre antena

    transmisora y receptora no supera los 300 metros,

    siendo habituales distancias de 50 metros e incluso

    menos. El Delay Spread flucta entre los 10 y 100

    ns, por tanto, la velocidad mxima sin distorsin

    est entre 1 y 10 Mbaud. La velocidad de

    desplazamiento de los terminales no supera los 10

    km/h. Si consideramos una frecuencia portadora de

    900 MHz el tiempo de coherencia es de 30 ms.

  • 2.3 Caractersticas de los modelos de propagacin.

    Hoy en da los sistemas de comunicaciones sin cables,

    comnmente conocidos como sistemas inalmbricos se han

    convertido en medios bsicos de comunicacin a distancia. Estos

    sistemas son fundamentales para la multitud de servicios de

    telefona e internet de los que disponemos en la actualidad,

    ofreciendo tambin enormes ventajas frente a los sistemas

    cableados.

    Para garantizar el buen funcionamiento de estos sistemas es

    necesario conocer la cobertura radioelctrica, es decir, el rea

    geogrfica en la que se dispone un servicio optimo. Existen

    diferentes tcnicas de anlisis que permiten una buena

    configuracin y disposicin de estos sistemas en diferentes

    entornos, tanto en entornos interiores (indoor) como en

    exteriores(outdoor).

  • Que es un modelo de propagacin?

    Un modelo de propagacin es unconjunto de expresiones matemticas,diagramas y algoritmos usados pararepresentar las caractersticas de radio deun ambiente dado.

  • Los modelos de propagacin predicen laperdida por trayectoria que una seal deRF pueda tener entre una estacin base yun receptor sea mvil o fijo.

  • La ventaja de modelar radio canales teniendo en cuentalas caractersticas de la trayectoria entre Transmisor (Tx) yReceptor (Rx), es conocer la viabilidad de los proyectosque se deseen planear en determinados sectores, de estamanera se podr hacer una estimacin acerca de lanecesidad, costos y capacidad de los equipos requeridos(especificaciones tcnicas).

  • El desempeo de los modelos de propagacin se midepor la veracidad de los resultados en comparacin conmedidas de campo reales

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  • La aplicabilidad de un modelo depende de lasespecificaciones que este mismo requiera talcomo son: el tipo de terreno (montaoso,ondulado o cuasi liso), las caractersticas delambiente de propagacin (rea urbana,suburbana, abierta).

  • Caractersticas de la atmsfera (ndice de refraccin,intensidad de las lluvias), propiedades elctricas delsuelo (conductividad terrestre), tipo del material de lasconstrucciones urbanas etc.

  • En el campo OUTDOOR existen muchos mas modelos,debido principalmente a que la comunicacin inalmbricaoutdoor se viene utilizando desde hace mucho mas tiempo,trabajando con un tamao de cobertura mayor endiferentes tipos de ambiente de propagacin.

    Modelo outdoor

  • El campo de propagacin indoor esrelativamente nuevo y las primerasinvestigaciones vienen desde los aos 80s.

    En los entornos cerrados los niveles de sealfluctan en mayor medida que en entornosabiertos.

    Modelo indoor

  • Los modelos de propagacin indoor difieren de los modelos de propagacin outdoor en dos aspectos:

    Las distancias cubiertas son mucho mas pequeas.

    El componente variable del entorno es mucho mayor para separaciones mas pequeas entre transmisor y receptor

  • Caractersticas y aplicaciones de los modelos de propagacin

    Existen numerosos modelos de propagacin. Para lacorrecta implementacin del sistema se requiererevisar un modelo que interprete la mayor cantidadde variables posibles, y as poder configurarlo lo msposible a la situacin real.

    Los modelos seleccionados, son los ms usados en laprediccin de alcances mximos en redes mvilespara ambientes urbanos y frecuencias mayores a los2000 MHz.

  • Modelo Emprico

    Modelo Okumura:

    Usado para propagacin en

    ambientes urbano, basado en pruebas

    empricas.

    Modelo Okumura-Hata:

    Alter el modelo de Okumura para

    ambientes urbanos. Modelo valido para

    frecuencias de hasta 1500

  • Modelos Empricos

    Modelo COST 231:

    Extensin de frecuencia del modelo Hata.

    Este modelo es uno de los ms ocupados para

    el clculo de enlaces mviles. Todos los

    modelos de propagacin tienen una alta

    tolerancia, lo que le resta cierta validez a los

    resultados entregados por dichos modelos.

  • La forma ms efectiva para estimar las distancias de los enlaces es mediante modelos de propagacin y luego pruebas en terreno.

    En resumen, los modelos de propagacin son la primera aproximacin del resultado real. A continuacin se describirn estos modelos indicando las ecuaciones que se ocupan para el anlisis.

  • Modelo en ley de potencia

    Se basan en la observacin que las perdidasen media pueden expresarse en funcin de unexponente:

    Modelos Empricos

  • Modelo Walfish-Bertoni

    Walfisc-Bertoni se interesaron al efecto de la altura de los edificios.Propusieron un modelo terico tomando en cuenta la altura de estos.

    Este modelo utiliza modelos de difraccion y se logra obtener lapotencia media que llega al movil cuando se encuentra a nivel del suelo.

  • En un ambiente real la geometra de los edificios es irregularocasionando que este modelo no tenga tanta certeza en laprediccin de la potencia recibida.

    Sin embargo este modelo es aplicable en software de simulacin seradio propagacin.

  • Modelo Ikegami

    Este modelo es mas complejo y se basa en parmetroscomo densidad de edificios en ambientes urbanos, altura de losedificios, altura de las antenas, anchura de las calles,separacin entre los edificios, direccin de la calle con respectoa la trayectoria directo de la antena transmisora y antenareceptora.

    Este modelo hibrido para sistemas celulares de PCS decorto alcance, y puede ser utilizado en las bandas UHF y SHF.Se utiliza para predicciones en micro clulas para telefonacelular.

    Modelos Semi-

    empricos

  • El modelo de Ikegami es anterior al modelo de Walsh.Es tambin un modelo emprico pero con basado en lateora de geomtrica de rayos.

    En el modelo de Ikegami solo toman en cuenta las doscontribuciones del primer rayo difractado 1 y el rayo 2.

  • Modelo Egli

    El modelo Egli es un modelo del terreno para lapropagacin de radio frecuencia. Este modelo, que se introdujopor primera vez por John Egli, en su artculo 1957, se deriva dedatos del mundo real en UHF y VHF transmisiones detelevisin en varias ciudades grandes.

    Se predice la prdida total de la ruta de un enlace punto apunto. Normalmente se usa al aire libre para la lnea detransmisin de la vista, este modelo proporciona la prdida enel camino como una sola cantidad.

    Modelos Semi-empricos

  • Modelos Semi-empricos

    Modelo Egli

    El modelo Egli suele ser adecuado para los escenarios de lacomunicacin celular en el que se fija una antena y el otro esmvil.

    El modelo es aplicable a situaciones en las que latransmisin tiene que ir sobre un terreno irregular. Sin embargo,el modelo no toma en cuenta los viajes a travs de algunaobstruccin vegetativa, tales como rboles o arbustos.

    Frecuencia: El modelo se aplica tpicamente a VHF y UHFtransmisiones de espectro.

  • Modele de Longley-Rice

    En este modelo se aplica a sistemas punto a punto ya esquemas de comunicacin en el rango de frecuenciasdesde VHF hasta EHF es decir desde los 40 MHZ hastalos 100GHZ sobre diferentes tipos de terrenos.

    Modelos Semi-empricos

  • La perdida media de propagacin es obtenida utilizada informacin sobre la geometra del terreno entre el receptor.

  • Este mtodo trabaja en dos modos:

    Uno es cuando dispone de

    una detallada descripcin

    del perfil de terreno,

    facilitando la obtencin de

    los parmetros de

    propagacin, a esto de le

    conoce como prediccin

    punto a punto.

    El otro es cuando no se

    dispone del perfil del

    terreno, para lo cual el

    mtodo dispone de tcnica

    para estimar los parmetros

    especficos, a este modo

    sele conoce como

    prediccin de rea.

    Modele de Longley-Rice

  • Modele de Longley-Rice

    Este modelo no provee de una forma dedeterminar correcciones debido a factoresambientales en las proximidades del receptor, ascomo tampoco considera del efecto de edificios yarboles, cabe mencionar que no considera elefecto de la multitrayectoria.

    Modelos Semi-empricos

  • Modelo de Friis:

    El modelo de Friis ya se ha explicado anteriormente.Se deduce de las ecuaciones de Maxwell y permitecalcular la potencia recibida a cierta distancia encondiciones ideales, es decir, sin obstculos de ningunanaturaleza.

    Modelos Deterministas

  • Modelo de Dos Rayos(Reflexin Terrestre)

    Es un modelo muy til que se basa en pticageomtrica, y considera tanto la transmision directa comoun componente de propagacin reflejada en la tierra entreel transmisor y el receptor.

    Modelos Deterministas

  • Se puede considerar que este modelo de gran escala es uno de los mas adecuados para predecir la potencia de la seal en distancias de varios kilmetros tomando en cuenta que la antena del sistema celular debe tener una altura mnima de 50 metros.

  • Usado para lnea vista en espacios abiertos, sin mucha interferencia.

    Modelo de propagacin en el

    espacio libre