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PRÁCTICA # 3INTRODUCCIÓN A LA SIMULACIÓN DE RADIOPROPAGACIÓNCAPÍTULO DEL CURSO: Mecanismos de propagación.NOMBRES: David Guerra Alex Moreno Cristian Sancho Kevin Barba OBJETIVOS: Conocer la herramienta de software libre para simulación de para planificación espectral: Radio Mobile.  Parametrizar l...

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Laboratorio de Propagación

PRÁCTICA #3 INTRODUCCIÓN A LA SIMULACIÓN DE RADIO PROPAGACIÓN CAPÍTULO DEL CURSO: Mecanismos de propagación. NOMBRES: - David Guerra - Alex Moreno - Cristian Sancho - Kevin Barba

OBJETIVOS:  Conocer la herramienta de software libre para simulación de para planificación espectral: Radio Mobile.  Parametrizar los componentes de un enlace, tomando en consideración aspectos de frecuencias, potencia, distancias, tipos de antena y sus características.

DURACIÓN DE LA PRÁCTICA: Tiempo libre. MATERIALES Y HERRAMIENTAS: ▪ ▪

Software de simulación «Radio Mobile» Computadora con conexión a Internet.

INTRODUCCIÓN Software «Radio Mobile» Es un software de libre distribución para el cálculo de radio enlaces de larga distancia en terreno irregular. Proporciona toda clase de detalles para radioenlaces punto a punto, incluyendo nivel de señal esperado en cualquier punto a lo largo de la trayectoria, tomando en cuenta el efecto de la difracción en los obstáculos. Automáticamente construye el perfil entre dos puntos a partir de los datos de elevación y muestra las zonas de Fresnel y la curvatura de la tierra, así como la altura de antena requerida para despejar los obstáculos. Este software implementa con buenas prestaciones el modelo Longley-Rice, modelo de predicción troposférica para transmisión radio sobre terreno irregular en enlaces de largomedio alcance. Es una herramienta maravillosa para explorar distintos escenarios y diferentes valores para las variables del sistema. Terminología «Radio Mobile»

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Radio Mobile tiene su propia terminología especial. Para crear radioenlaces se debe considerar los siguientes términos: -System: es una combinación de un radio y una antena (Potencia Tx, ganancia, patrón de radiación, etc). -Unit: es un system instalado en una ubicación particular (coordenadas, altura de antena, etc). -Network: es un conjunto de unidades que forman parte de la misma red inalámbrica (todas a la misma frecuencia) PROCEDIMIENTO 1. Creación de mapas 1.1 Para crear el mapa seleccione el cuadro de diálogo Map Properties en el menú Files.

1.2 Introduzca las dimensiones del mapa: resolución en la pantalla en número de

píxeles (size-pixel) y longitud de la zona en Km (size-km).

Laboratorio de Propagación 1.3 En el centro de mapas, indique mediante las coordenadas de latitud y longitud

o seleccionando una ciudad sobre la cual desea realizar la simulación.

1.4 Utilice la opción Merge pictures para superponer un mapa físico y diferentes

mapas políticos, de carreteras, ortoimágenes como se observa en el siguiente cuadro:

1.5 Seleccione la opción apply para generar el mapa político de la ciudad de Guayaquil.

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2. Simulación de un enlace punto a punto En este apartado nos vamos a centrar en la simulación de un sistema de radioenlace, para abastecer a la población de Guayaquil y sus alrededores. En primer lugar, se debe ubicar los transmisores, luego modificar las propiedades de la red de trabajo y por último efectuar la simulación de Enlace de radio. 2.1 Configuración de componentes del sistema de radioenlace 2.1.1

Para situar los componentes de nuestra red utilizamos el cuadro de diálogo Unit properties del menú File.

2.1.2

Para indicar la posición del transmisor y receptor puede realizarlo de distintas maneras: introduciendo la latitud y longitud manualmente (en la opción Enter LAT LON or QRA) o mediante la posición del cursor (en la opción Place unit at cursor position).

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2.1.3

Posicione una estación base y un móvil para analizar el sistema.

2.2 Configuración de parámetros del sistema de radioenlace 2.2.1

Para configurar los parámetros de la red emplee el cuadro de diálogo Network properties del menú File y etiquete con un nombre a la red.

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2.2.2

Establezca los parámetros de la red, dado en la siguiente tabla: PARAMETROS

2.2.3

FRECUENCIA Máxima Mínima

RANGO 3.5GHz 3.3GHz

Configure los parámetros de la red para la antena transmisora y receptora mediante la opción systems y con los siguientes datos representados en la tabla que a continuación se presenta:

SISTEMA DE ANTENA TRANSMISORA

PARAMETRO Potencia de transmisión Sensibilidad Perdidas de Línea Ganancia de Antena Perdida por Cables Altura de Antena Tipo de Antena

TRANSMISORA 28 [dBm] -89 [dBm] 1 [dBm] 15 [dBi] 0,005 [dB/m] 5 [m] Yagi

RECEPTORA 15 [dBm] -92 [dBm] 0,5 [dBm] 8 [dBi] 0,005 [dB/m] 1 [m] Yagi

2.2.4

Para la estación base los parámetros deben estar configurados de la siguiente manera:

2.2.5

Verifique que en las unidades miembros del enlace (transmisora – receptora) se encuentren seleccionadas y apuntando una a la otra.

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2.3 Análisis del perfil de un enlace punto a punto 2.3.1

2.3.2

Seleccione la opción Show networks del menú View, para mostrar los enlaces entre las estaciones. Los enlaces en rojo indican que no hay transmisión y los enlaces en verde muestran que la existencia de comunicación. Para analizar la comunicación entre dos estaciones determinadas recurrimos a la opción Radio link del menú Tools y aparece en pantalla la siguiente aplicación.

En la ventana podemos observar por un lado los parámetros como la distancia entre el emisor y el receptor, las pérdidas, ángulo de elevación, azimut y por otro lado el perfil terrestre del enlace directo. El parámetro que nos interesa es el de En esta ventana también podemos modificar tanto la frecuencia como la altitud de las antenas e indicar que unidad hace de emisor y de receptor. Puede obtener los datos como las pérdidas del camino, campos eléctricos, niveles de señal, umbrales de recepción, etc 3. Variación de frecuencias 3.1 Cambie las frecuencias de trabajo a 42 MHz hasta 45 MHz y repita los pasos del experimento 2.

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4. Parámetros de antenas 4.1 Dado los siguientes patrones de radiación calcule:

Directividad Relación DelantaAtras 5. Parámetros de antenas

𝐷 = 4𝜋 ⁄𝜃1 𝜃2 𝐹⁄ 𝐵 = 𝑃𝑓𝑟𝑜𝑛𝑡 ⁄𝑃𝑏𝑎𝑐𝑘

7.37 15/1

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5.1 Cierre el software de Radio Mobile. 5.2 Abra el directorio C:\Radio Mobile\antenna 5.3 Busque una antena con un patrón de radiación lo más directivo posible:

https://help.ubnt.com/hc/en-us/articles/204952114-airMAX-Where-can-I-findantenna-pattern-data 5.4 Guarde en patrón de radiación con extensión «.ant» en la carpeta antes mencionada. 5.5 Vuelva a abrir el software Radio Mobile y ejecute los archivos de red y mapa que guardo en el experimento anterior. 5.6 Ingrese a las propiedades del sistema de radio enlace y cambie el tipo de antena.

PREGUNTAS 1. Explique por qué motivo es necesario determinar línea de vista entre dos puntos antes de ubicar los componentes del radio enlace. Porque así podemos referenciar los posibles elementos y parámetros a considerar en el radio enlace. De esta manera garantizamos la técnica de transmisión, si existen obstáculos que obstruyen la zona de Fresnel y los mecanismos de propagación a tener en cuenta para llevar a cabo un correcto enlace. 2. ¿De qué manera influyen los cambios de frecuencia dentro del sistema de comunicación? Influyen en la manera en que trabaja el sistema diseñado. Si cambiamos la frecuencia, se debe cambiar todo el sistema de comunicaciones. Al alterar la frecuencia posiblemente el radio enlace caiga porque los demás parámetros que hacen parte del sistema deberán ser reemplazados para poder trabajar con la nueva frecuencia. también sufrirán cambios provocando que el sistema de comunicaciones trabaje de manera diferente a la deseada o si la variación de frecuencia es muy drástica, el sistema simplemente no funcionará. 3. Describa los efectos causados con el cambio de la antena. Si se cambia a una antena que funcione en el rango de frecuencias diseñado, el sistema sufrirá alteraciones respecto a la ganancia. Sin embargo, si en el sistema se cambian las antenas por antenas que funcionan a otras frecuencias diferentes a las de diseño, éste no funcionará. En este caso se debe rediseñar el sistema en función de los nuevos parámetros. 4. ¿Cómo afecta la geometría de la antena en la propagación de la señal?

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La geometría de la antena permite tener una idea del patrón de radiación de la antena, este parámetro es importante para propagar una señal; según el tipo de antena podemos determinar en qué área o zona de cobertura vamos a radiar. 5. ¿Qué aplicaciones se le puede dar al sistema implementado en la práctica?, De ejemplo de sus aplicaciones. La topología usada fue de estrella, maestro esclavo. Por esta razón puede ser usada para: - Tener redundancia en la comunicación y permitir tener un camino de respaldo simultaneo a un backbone de fibra (por nombrar uno). - Cualquier tipo de negocio que se oriente a venta de productos, ej, electrodomésticos, ropa, alimentos, etc. - Centralizar un punto de Datos e internet y conectar todas las sucursales mediante radio enlaces reduciendo costos en cada uno de los puntos. - Establecer una arquitectura cliente servidor a través de un enlace de datos entre sucursales y matriz. 6. ¿Qué canales se asignaron a cada dispositivo? En la práctica realizada, todos los equipos fueron diseñados para trabajar con la misma frecuencia. De esta manera no fue necesario canalizar. Sin embargo, en una aplicación práctica real, sería necesario diseñar a diferentes frecuencias, polarizaciones y tipos de antenas en función de la necesidad y pertinencia de los enlaces. 7. ¿Cuántos equipos se pueden conectar a la red y por qué? En la práctica realizada se pueden conectar tantos equipos como sucursales se requieran. Sin embargo, se debe buscar la forma de no interferir el sistema, es decir, usando frecuencias distintas, antenas directivas e incluso reducir la radiación en zonas no requeridas debido a la densidad de enlaces. 8. ¿Qué niveles de interferencia se evidencia cuando se va agregando dispositivos? Al agregar dispositivos tenemos frecuencias vecinas más cercanas, por ende, una señal de un dispositivo puede causar interferencia a una señal de otro dispositivo cocanal. Evidentemente, a mayor cantidad de equipos operando a frecuencias muy cercanas, el nivel de interferencia será también inevitablemente mayor.

CONCLUSIONES 1) Utilizar software para la simulación de radio enlaces resulta muy beneficioso para tener una referencia del terreno y distancia donde se

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ubica el enlace, también referenciamos posibles equipos y elementos a utilizar en el diseño e implementación de un sistema. Con la simulación del sistema, un ingeniero en telecomunicaciones puede distribuir de manera óptima todos los recursos disponibles. 2) Radiomobile permite realizar una muy buena aproximación de los obstáculos y las pérdidas que éstos producen en el enlace. De esta manera en el diseño, se puede ver la mejor solución técnica para realizar la conexión de dos sitios, garantizando una pérdida mínima, alturas de las antenas más viables y la posibilidad de estudiar el uso de repetidores activos o pasivos, configurar las potencias adecuadas y escoger los equipos más adecuados para el enlace. 3) Lo más importante que se puedo observar es que el enlace punto a puntos se ve afectado con las alturas de la antena, así como con la distancia de separación entre ambas antenas transmisora y receptora. 4) Radiomobile al ser un software de libre distribución nos brindará la oportunidad de establecer y realizar cálculos de radio enlaces empleando perfiles digitales del terreno y el modelado matemático.

RECOMENDACIONES 1) Para el diseño de un radio enlace se recomienda utilizar softwares con más herramientas que permitan ingresar o considerar más variables o parámetros del sistema de comunicaciones, y así tener valores referenciales más aproximados a la vida real. 2) Usar frecuencias de bandas licenciadas ayuda a reducir la interferencia y este aspecto puede ser fundamental en enlaces de gran importancia y de alta capacidad. Si esto no es posible, es recomendable usar técnicas de modulación y transmisión que permitan solventar transmisiones en medios ruidosos o de alta interferencia. 3) Comprobar cada tipo de antenas, para conocer el comportamiento del sistema con cada una para así lograr obtener mejores resultados al momento de la simulación.

4) Cabe destacar que Radio mobile al ser un software de simulación, podría considerar los mejores escenarios, sin embargo, existirán factores que podrían interferir en los resultados finales por obtener, ya sean factores climáticos u otros....