Universidad Tecnológica de Querétaro

Firmado digitalmente por Universidad Tecnológica de Querétaro Nombre de reconocimiento (DN): cn=Universidad Tecnológica de Querétaro, o=Universidad Tecnológica de Querétaro, ou, [email protected], c=MX Fecha: 2013.07.10 15:03:52 -05'00'

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE QUERÉTARO

Nombre del proyecto: “CALCULO DE UN ENLACE DE MICROONDAS MEDIANTE LA SIMULACIÓN DEL SOFTWARE LIBRE RADIO MOBILE”

Empresa: UTEQ CARRERA TIC

Memoria que como parte de los requisitos para obtener el título de: TÉCNICO SUPERIOR UNIVERSITARIO EN TECNOLOGÍAS DE LA INFORMACIÓN Y LA COMUNICACIÓN ÁREA REDES Y TELECOMUNICACIONES.

Presenta: GONZÁLEZ ROJO LUIS MIGUEL MONDRAGON CARRASCO JORGE LUIS

Asesor de la UTEQ:

Asesor de la organización:

ING. CARLOS HUMBERTO YEE

ING. JORGE R. ALVARADO DE LA

RODRÍGUEZ

VEGA Santiago de Querétaro, Qro. 4 de Julio del 2013

Resumen Este documento es una guía que contiene los principios básicos que permitirán comprender la composición de los sistemas de comunicaciones y los parámetros necesarios para el correcto funcionamiento e implementación de un sistema de microondas. El proyecto consiste en la simulación

del sistema de

comunicaciones por medio del software libre Radio Mobile para gestionar un enlace de microondas que permita a la Universidad Tecnológica de Querétaro y la Universidad Tecnológica de San Juan

del Rio mantener un enlace de

comunicación dedicado para su futura implementación. El contenido de este documento, está dirigido, a todos los interesados en seguir de cerca la planeación y el diseño de un enlace basado en microondas para mantener comunicadas a las dos instituciones de educación pública, promoviendo así la metodología y los conocimientos necesarios que se han incluido en este mismo documento. Adicionalmente, se dan a conocer los resultados obtenidos por medio de la simulación virtual del enlace de comunicaciones. En resumen, este documento pretende servir como una guía práctica para gestionar el desarrollo y diseño de un enlace de comunicaciones basado en microondas.

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Description This document is a guide that contains the basic principles to understand the composition of communications systems and parameters required for proper functioning and implementation of a communication system based on microwave operation. This project has been supported by the simulation through software called Radio Mobile to manage a communications link that enables the Technological University of Querétaro and the Technological University of San Juan del Rio get a dedicated link for the communication and the implementation. The content of this document is for all people who are interested in following the process, planning and designing of a communication link based on the microwave operation to allow the two public institutions of education be connected and promote the methodology and knowledge that have been included in this document. Additionally, in this document it will be possible to know the results of this project through virtual simulation of the communication link. In summary, this document will reveal, promote and monitor the project, which may serve as a practical guide to study for all people who are interested in this theoretical and practical research and selecting the appropriate equipment for the implementation of new communications wireless solutions and through this, give support to the person who is interested in managing the development and design of a communication link based on microwave.

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Dedicatorias Dedico este trabajo principalmente A mi madre, por ser el pilar más importante y por demostrarme siempre su cariño y apoyo incondicional sin importar nuestras diferencias de opiniones. A mi hija Karoll Camila, que a pesar de nuestra distancia física, siento que está conmigo siempre y aunque nos faltaron muchas cosas por vivir juntos, sé que este momento hubiera sido tan especial para ella como lo es ahora para mí. A mis amigos y asesores Moisés Nery Islas, Contreras Álvarez Luis Iván, Yee Rodríguez Carlos Humberto y finalmente Alegría Cerda José De Jesús Lorenzo por compartir esos momentos tan significativos durante mi estancia en la universidad y por siempre estar dispuestos a escucharme y ayudarme en cualquier momento. Finalmente quisiera agradecer a Liliana Díaz Torres por ser un gran soporte en esta etapa y por ser la mujer más encantadora y linda que he conocido. Luis Miguel González Rojo Este trabajo está dedicado principalmente a toda mi familia quienes han sido parte importante en todo mi desarrollo dentro la universidad, de igual manera este trabajo está dedicado a todos mis profesores y asesores quienes me han apoyado de manera académica a cumplir todas mis metas propuestas dentro de la universidad. Jorge Luis Mondragón Carrasco

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Agradecimientos A mi madre por ser la persona que me ha acompañado durante todo mi trayecto académico y de vida, a mis profesores, gracias por su tiempo, por su apoyo así como por la sabiduría que me transmitieron en el desarrollo de mi formación profesional. A mi hermana Eddy Karoll, que a pesar de nuestra distancia física, ha compartido con la familia sus logros y los recursos económicos al hogar y mi formación profesional. Luis Miguel González Rojo

A toda mi familia y las personas que han estado acompañándome durante todo mi trayecto en la universidad, así mismo a cada uno de mis profesores que me han brindado conocimientos que me han fortalecido mental, emocional y académicamente. Jorge Luis Mondragón Carrasco

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Índice

Resumen ........................................................................................................................... 2 Description ....................................................................................................................... 3 Dedicatorias ..................................................................................................................... 4 Agradecimientos .............................................................................................................. 5 Índice ................................................................................................................................. 6 I. INTRODUCCIÓN ......................................................................................................... 8 II. ANTECEDENTES ..................................................................................................... 11 III. JUSTIFICACIÓN...................................................................................................... 12 IV. OBJETIVOS ............................................................................................................ 12 V. ALCANCE ................................................................................................................ 14 VI. ANÁLISIS DE RIESGOS ........................................................................................ 15 VII. FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA ............................................................................ 16 PRINCIPIOS BÁSICOS DE COMUNICACIONES ....................................................................... 16 MICROONDAS ......................................................................................................................... 16 PRINCIPALES SISTEMAS DE LAS APLICACIONES DE MICROONDAS ........................................ 19 CARACTERÍSTICAS DEL CANAL .............................................................................................. 20 SISTEMAS DE MICROONDAS Y SUS COMPONENTES .............................................................. 22 ENLACES DE MICROONDAS TERRESTRES .............................................................................. 24 INTRODUCCIÓN A RADIO MÓVIL............................................................................................. 26 VIII. PLAN DE ACTIVIDADES ..................................................................................... 30

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FASE I ANÁLISIS Y REQUISITOS ............................................................................................. 30 FASE II, DESARROLLO, EVALUACIÓN Y RESULTADOS. .......................................................... 31 FASE III, DOCUMENTACIÓN. ................................................................................................... 31 FASE IV, REVISIÓN Y PRESENTACIÓN FINAL .......................................................................... 31 IX. RECURSOS MATERIALES Y HUMANOS ............................................................ 32 X. DESARROLLO DEL PROYECTO ........................................................................... 33 INSTALACIÓN Y CONFIGURACIÓN DE RADIO MOBILE. ............................................................ 33 INSTALACIÓN DE GOOGLE EARTH. ........................................................................................ 44 CÁLCULO DEL PRESUPUESTO DE ENLACE Y SIMULACIÓN ................................................... 47 RECUPERACIÓN DE LOS MAPAS PARA PREPARAR EL ESCENARIO DE SIMULACIÓN. ............. 47 SIMULACIÓN DEL ENLACE DE MICROONDAS. ......................................................................... 50 XI. RESULTADOS OBTENIDOS ................................................................................. 60 XII. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ........................................................ 61 XIII. BIBLIOGRAFÍA ..................................................................................................... 63

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I.

INTRODUCCIÓN

Hoy en día las redes y sistemas de comunicaciones inalámbricas han adquirido una importancia en todo el mundo, debido, a que estos sistemas emplean diversas tecnologías inalámbricas que se han propuesto por el estudio avanzado de los sistemas de telecomunicaciones. Este estudio ha permitido evolucionar y solucionar las diferentes necesidades que han surgido con el paso del tiempo al momento de elegir otro tipo de soporte o medio para realizar un enlace de larga distancia en el campo de telecomunicaciones. El funcionamiento de un sistema de microondas consiste principalmente en enviar la información, datos o voz por medio de la transmisión de señales que viajan en el espacio en forma de ondas electromagnéticas de un sistema transmisor a un receptor. Por lo general, los sistemas receptores y transmisores se encuentran ubicados en diferentes zonas geográficas o puntos específicos que consideran diversos factores para su implementación y puesta en marcha. Las ondas que son transmitidas por un transmisor son producidas por la energía electromagnética irradiada y controlada por los diferentes dispositivos que conforman al sistema de telecomunicaciones que permite transmitir y dirigir la información hacia un punto específico o el receptor. Normalmente,

para

establecer

o

implementar

un

sistema

de

telecomunicaciones de ondas electromagnéticas, se emplean sistemas punto a punto o punto multipunto. Estos sistemas de comunicaciones se consideran enlaces dedicados que son calculados de forma especial para su correcta

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implementación y su funcionamiento. Por lo tanto, los enlaces dedicados de microondas son calculados por los diversos factores más importantes como el clima, perdidas en el espacio, la zona de Fresnel, la topografía de la zona geográfica, el presupuesto del enlace e incluso la selección e implementación de los equipos requeridos para el sistema de microondas. Las tecnologías de transmisión inalámbrica que son basadas en microondas, utilizan diversas técnicas que permiten la trasmisión de información, datos o voz empleando como medio de transmisión el espacio aéreo. La utilización de este medio permite propagar señales a través de la atmosfera terrestre, entre transmisores y receptores que con frecuencia están en la punta de torres a distancias de 24.14 km a 48.28 km. Normalmente un sistema de telecomunicaciones cuenta con diversas ventajas. Por ejemplo, estos sistemas permiten llevar miles de canales de forma individual la información entre dos puntos, sin necesidad de instalaciones físicas, como cables coaxiales o fibras ópticas. En el presente documento, se consideran los diversos factores que son indispensables para el cálculo de un presupuesto de enlace y su simulación virtual que permitirá a cualquier interesado conocer el proceso del diseño de un sistema de microondas. La

investigación

contiene

información

teórica

de

sistemas

de

comunicaciones y la solución de un caso práctico por medio de una simulación

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virtual utilizando el software libre llamado Radio Móvil, permitiendo obtener datos teóricos y específicos para dicho presupuesto de enlace. El presupuesto y simulación para el enlace de microondas como caso práctico propuesto en este documento, permitirá a la Universidad Tecnológica de Querétaro y a sus estudiantes, seguir de vista un proceso metodológico para analizar los

diversos

factores

que

afectan

la

planeación,

desarrollo,

implementación y puesta en marcha de un sistema de telecomunicaciones de microondas.

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II.

ANTECEDENTES

En la actualidad, el uso de los sistemas informáticos para el diseño y puesta en marcha en simulaciones de un sistema de telecomunicaciones de microondas permite ofrecer diversas soluciones adecuadas para la transmisión de datos o voz de un sitio a otro, con base a las necesidades previas, solicitadas por el usuario final. Sin embargo, estas necesidades requieren previamente de un análisis basado en cálculos de precisión para su implementación en un sistema de microondas. Dichas necesidades requieren de un estudio previo de zonas geográficas, topográficas, ambientales, e incluso hacer un estudio de los posibles obstáculos entre las antenas y las perdidas posibles que originen la atenuación de la señal. Por lo anterior, surge la necesidad de realizar la simulación del enlace de microondas, utilizando software especializado que reduzca la posibilidad de fallas, cuando se implemente físicamente el enlace.

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III.

JUSTIFICACIÓN

La simulación del enlace de microondas utilizando software especializado, permitirá visualizar las condiciones necesarias que aseguren la exitosa implementación del enlace, tomando en cuenta factores como las características del canal y de los equipos utilizados, observando las posibles pérdidas y afectaciones, de manera que se puedan implementar acciones preventivas que garanticen el correcto funcionamiento del sistema. Es importante, mencionar que la utilización del software libre (Radio Móvil) permitirá reducir costos por licencias de software y el estudio necesario para el cálculo de un enlace de microondas.

IV.

OBJETIVOS

Simular un enlace de microondas en el Software libre Radio Mobile, que permita reducir los costos, el tiempo y recursos para calcular el presupuesto del enlace, asegurando su correcta implementación. A continuación se presentan los objetivos específicos del proyecto.



Proporcionar las referencias necesarias para la instalación del software libre Radio Móvil y Google Earth.



Capacitar a los interesados para la utilización del software Radio Móvil y Google Earth.



Proporcionar los conocimientos necesarios realizar cálculos de enlace y reducir los costos requeridos. 12



Configurar los elementos necesarios técnicos en el software Radio Móvil para el cálculo y simulación de un presupuesto de enlace.

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V.

ALCANCE

Simular un enlace de microondas a través de la utilización del Software libre Radio Móvil, que permita calcular de forma automatizada el enlace para su posterior implementación, proporcionando una guía con la descripción del procedimiento de instalación y simulación del enlace inalámbrico propuesto.

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VI.

ANÁLISIS DE RIESGOS

Los factores que podrían intervenir con el cumplimiento de metas u objetivos para el desarrollo del proyecto, consisten principalmente en ciertos problemas que pueden surgir durante la fase del desarrollo y evaluación de resultados. En este apartado se ha realizado un análisis con base al estudio sobre los factores más importantes que podrían intervenir con el desarrollo y el cumplimiento de los objetivos planteados al inicio del proyecto. Las limitaciones se resumen a continuación. 

Instalación incorrecta del software Radio Móvil y plug-ins o derivados.



Conexión de internet pésima o incorrecta para la descarga de los mapas.



Configuración incorrecta para los repositorios de descarga para los mapas.



Proporcionar incorrectamente las referencias necesarias para las simulaciones.



Planeación incorrecta para desarrollo y cálculo de un radio enlace de microondas.



Administrar de forma incorrecta los tiempos y/o actividades.



Selección incorrecta de los equipos de comunicaciones.



Falta del personal y recursos para el desarrollo del proyecto.



Documentación incorrecta para la utilización del software libre Radio Móvil y Google Earth.



Presupuesto elevado para la adquisición de los equipos.

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VII.

FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA

Principios básicos de comunicaciones Microondas

Son las ondas que son producidas por la oscilación o aceleración de una carga eléctrica. La característica de estas ondas es que tienen componentes eléctricos y magnéticos, son ondas transversales. Los sistemas de microondas tienen diversas aplicaciones hoy en día, como las siguientes: •

Comunicaciones

•

Radares

•

Hornos

•

Control de tráfico aéreo

•

Navegación Marina

•

Control de Misiles

•

Aviación

En los últimos años se ha venido utilizando el sistema de Microondas en las telecomunicaciones, para revolucionarlas y comunicarse de manera más eficaz, como por ejemplo:

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•

En tierra, las telecomunicaciones con microondas se utilizan en

antenas repetidoras que ayudarán a propagar la información a lo largo de un camino o trayecto de información. •

En el espacio, son empleadas estás ondas como estaciones

retransmisoras de microondas. Las microondas se pueden definir como aquellas ondas electromagnéticas (OEM) que se desplazan en línea recta, estas se caracterizan por poseer un elevado nivel de energía operando a frecuencias comprendidas entre 300 MHz y 300 GHz y por consiguiente con una longitud de onda muy corta. El rango de las microondas incluye la banda de radiofrecuencias que se aprecia en la Tabla 1.En la Tabla 2 se muestra la asignación de frecuencias CCIR. BANDA

FRECUENCIA

UHF (frecuencia ultra alta)

0.3 – 3 GHz

SHF (súper alta frecuencia)

3 – 30 GHz

EHF (extremadamente alta frecuencia) 30 – 300 GHz

Tabla 1. Bandas de radio frecuencia para microondas

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Tabla 2. Asignación de frecuencias CCIR

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Principales sistemas de las aplicaciones de microondas

-El uso principal de este tipo de transmisión se da en las telecomunicaciones de largas distancias, se presenta como alternativa del cable coaxial o la fibra óptica. - Este sistema necesita un menor número de repetidores o amplificadores que el cable coaxial pero necesita que las antenas estén alineadas. - Los principales usos de las microondas terrestres son para la transmisión de televisión y voz. Las principales aplicaciones de un sistema de microondas terrestre son las siguientes: 

Telefonía básica (canales telefónicos)



Datos



Telégrafo/Télex/Facsímile



Canales de Televisión.



Video.



Telefonía celular (entre troncales).



Transmisión de televisión y voz.

Actualmente las comunicaciones por microondas se usan en redes telefónicas, sistemas de radiodifusión y televisión.

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Características del canal

La energía electromagnética reacciona de diferentes formas según el objeto con el que interactúa en la superficie de la Tierra, esta energía puede tomar cualquiera de tres caminos, ser reflejada, transmitida o absorbida. Otras características relevantes para la propagación son las siguientes:  Naturaleza del sustrato (suelo, vegetación, agua)  Orientación de características topográficas (ángulo de incidencia, Figura 1)  Aspereza superficial (rugosidad, Figura 2)  Espesor de la cubierta superficial  Contenido de agua del cuerpo  Propiedades dieléctricas del cuerpo

Figura 1. Ángulo de incidencia

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Figura 2. Rugosidad

Figura 3. Reflexión

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Sistemas de microondas y sus componentes

Los enlaces terrestres de microondas están implementados de ciertos componentes indispensables que lo constituyen. Todas

las

estaciones

de

comunicaciones

inalámbricas

poseen

elementos en común bastante básicos, podremos comprenderlos en un diagrama a bloques de un sistema típico de trasmisores y receptores inalámbrico; en la Figura 4 y 5 se ejemplifican algunos sistemas.

Figura 4. Diagrama a bloques de un transmisor

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Figura 5. Diagrama a bloques de un receptor

Los elementos del sistema de comunicaciones inalámbricas se pueden comprender por su funcionamiento; es decir, en el trasmisor la señal es modulada para enviarla a un filtro de banda intermedia que permite seleccionar los componentes de frecuencia necesarios y pasar al mezclador el cual va a trasmitir la información a una frecuencia de operación dada por el oscilador local y que es del orden de los GHz, posteriormente la señal pasara por un sintonizador de frecuencia con el fin de seleccionar la frecuencia requerida y eliminar el ruido; de tal forma que sea posible enviarse a través de un enlace dedicado; por último amplificarla, es decir, estabilizar la señal en torno a su medio y ajustándola al canal por el cual se va a transmitir, para que la antena pueda transformar la señal

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de información en una señal de radiofrecuencia con el fin de propagarla hacia el receptor donde ocurre el proceso contrario. En un sistema de enlace dedicado de microondas, se plantean dos grandes perspectivas; la primera, el propósito general por el cual se realizara el montaje de la infraestructura, y la segunda, el beneficio económico que demuestre el proyecto ya que este tipo de comunicaciones es de un grado de inversión enorme. Teniendo en cuenta esto se puede encontrar que se determinarán los parámetros de una instalación de forma en que se involucren los puntos más relevantes solamente. La estructura general de un radioenlace por microondas está determinado por los equipos de un radioenlace, éstos están constituido por Equipos terminales y repetidores intermedios. La función de los repetidores es salvar la falta de visibilidad impuesta por la curvatura terrestre y conseguir así enlaces superiores al horizonte óptico.

Enlaces de microondas terrestres

Una alternativa a los cables coaxiales en comunicaciones de larga distancia y gran capacidad son los enlaces de radio de microondas. Varios miles de canales de voz son ajustados a frecuencias de microondas que son transmitidas a estaciones repetidoras las cuales están separadas de 32 a 42 kilómetros. Las antenas repetidoras son puestas típicamente sobre torres, cimas y rascacielos con el propósito de que no exista ningún obstáculo durante la transmisión entre dos estaciones repetidoras.

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Los enlaces de radio de microondas son costosos; sin embargo, los gastos sobre entornos coaxiales son compensados por algunas ventajas: 

Menos repetidores son necesarios para amplificar señales



Las distancias entre centrales son más pequeñas



Instalaciones subterráneas no son necesarias



Los canales múltiples pueden ser transmitidos sobre un solo enlace



Tiempos de demora mínimos



Interferencias mínimas



Menos repetidores representan el incremento en la confiabilidad y por lo tanto menos mantenimiento

Mientras que el cable coaxial es menos propenso a la interferencia de RF (radio frecuencia), los enlaces de radio de microondas dependen principalmente de los obstáculos físicos, geográficos y climáticos; entre las estaciones de transmisión y recepción. Con el paso de los años, los trayectos de telecomunicaciones por aire se han puesto en exceso, congestionándose con señales eléctricas. Las torres de microondas en áreas metropolitanas grandes se interceptan entre sí causando la interferencia a menudo. El objetivo de los sistemas de comunicación de microondas es transmitir la información de una posición a otra sin interrupciones en el receptor (Figura 6).

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Figura 6. Enlace terrestre de microondas

La voz, video y canales de datos son combinados mediante una técnica de multiplexaje, es decir, producir solamente una señal modulada a la salida y transmitirla a través de la atmósfera, para que en el receptor ocurra el proceso contrario. Cada frecuencia tiene determinado un espacio de canal y una velocidad de transmisión de bits.

Introducción a Radio Móvil. Radio Mobile es un software libre que simula la radio propagación. Este software, fue de desarrollado por Roger Coudé con el objetivo de predecir el comportamiento de sistemas radio, simular radioenlaces y representar el área de cobertura de una red de radiocomunicaciones, entre otras funciones. El software trabaja sobre el rango de frecuencias entre los 20 MHz y 20 GHz y se basa en el modelo de propagación ITM (Irregular Terrain Model) o mejor conocido como modelo Longley-Rice.

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Radio Mobile utiliza información sobre las elevaciones del terreno que se puede extraer gratuitamente de internet para crear mapas virtuales de las áreas de interés sobre los puntos geográficos, vistas estereoscópicas, vistas en 3-D y animaciones de vuelo. Los datos de elevación se obtienen de diversas fuentes, por ejemplo: Proyecto NASA Shuttle Terrain Radar Mapping Misión (STRM) que provee datos de altitud con una precisión de 3 segundos de arco (100m). Esto se podrá apreciar en la Figura 7 y Figura 8.

Figura 7. Mapa mundial de Radio Mobile utilizando datos de elevación SRTM

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Figura 8. Vista 3D que permite apreciar relieves de una zona geográfica.

Radio Mobile permite obtener cualquier mapa para su estudio sobre una zona geográfica específica para poder estudiarla desde cualquier tipo de vista e incluso es posible superponer mapas topográficos, mapas de carreteras o imágenes de satélites. Por ejemplo, la superposición de una imagen con las carreteras que se pueden apreciar en las Figuras 9 y 10.

Figura 9. Mapa de Querétaro y sus alrededores. Superposición de mapa de elevaciones y mapa topográfico

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Figura 10. Mapa de la ciudad de Querétaro y sus alrededores, superposición y estudio topográfico con clasificación de zonas

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VIII.

PLAN DE ACTIVIDADES

El Plan de actividades desarrollado para el proyecto del diseño, planeación y simulación del sistema de comunicaciones basado en el funcionamiento de microondas se compone de cuatro diferentes fases las cuales se presentan a en la Figura 11.

Figura 11. Fases del proyecto

Fase I Análisis y requisitos

Es una de las principales fases para el desarrollo y planeación del proyecto. Dentro de esta etapa es importante realizar una investigación documentación técnica inicial. Por lo general los proyectos requieren de una fase de documentación que permitá que la investigación y documentación del caso de estudio sea congruente y pueda introducir al interesado en el seguimiento y desarrollo del proyecto.

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Fase II, Desarrollo, evaluación y resultados.

Esta etapa contiene diferentes actividades que permitirán obtener los resultados necesarios para el cumplimiento de metas y objetivos en el proyecto. El desarrollo inicial de la simulación permite evaluar el enlace de comunicaciones entre los diferentes puntos. Se utilizará Radio Móvil y Google Earth para obtener los diversos datos que permitirán el cálculo y presupuesto del enlace basado en el funcionamiento de microondas.

Fase III, documentación.

En esta fase, se elabora la memoria tecnica y el registro de los resultados obtenidos durante el desarrollo de la propuesta al caso de estudio. Los resultados son fundamentales para la documentación del proyecto o caso de estudio. Principalmente, esta actividad lleva un control acerca de los resultados y los datos necesarios para el sistema de enlace basado en el funcionamiento de microondas.

Fase IV, Revisión y presentación final

Esta es la ultima fase del proyecto, y consiste principalmente en tener un control que permita validar la documentación por partes hasta la finalización de la elaboración de la memoria tecnica y la presentación ejecutiva del proyecto.

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IX.

RECURSOS MATERIALES Y HUMANOS

Dentro de la fase de desarrollo, evaluación y resultados del proyecto se han requerido de diversos recursos como internet, software libre, recursos humanos e incluso algunos recursos adicionales para garantizar los resultados y objetivos esperados para cada actividad. A continuación, se muestra la relación de todos los recursos que permitirán gestionar y supervisar de manera simplificada todas las actividades que serán llevadas a cabo durante la implementación del proyecto. Recursos humanos o Asesor UTEQ (YEE RODRIGUEZ CARLOS HUMBERTO) o Técnico Responsable (González Rojo Luis Miguel) o Personal técnico Auxiliar ( 3 Técnicos para la Instalación e implementación) 

Equipo requerido para la simulación y desarrollo del proyecto o Computadora (Responsable Técnico) o Computadora (Asesor UTEQ) o Google Earth (Software Libre). o Radio Mobile (Software Libre). o Servicio de Internet.

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X.

DESARROLLO DEL PROYECTO

Instalación y configuración de Radio Mobile. Radio Mobile directamente

es un software libre y gratuito que se puede descargar

desde

la

página

de

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

su

desarrollador

en

Es importante, comentar

que el proceso de instalación y configuración es indispensable para obtener los datos y mapas esperados para el desarrollo del proyecto. Cabe mencionar, que es importante descargar e instalar todos lo plug-ins necesarios que se listan en la página de descarga. Para iniciar con el proceso de instalación del software es indispensable seguir los siguientes pasos: 

Instale el paquete Visual Basic Runtime (Service Pack 6) de Microsoft. Para ello

descargue

el

archivo

vbrun60sp6.exe

http://www.microsoft.com/en-us/download/details.aspx?id=24417

desde y

ejecútelo. Es posible que se tenga que reiniciar posteriormente su PC este paso se podrá apreciar en la Figura 12.

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Figura 12. Descarga de Visual Basic Runtime



Cree un directorio en el que instalar el programa: C:\Archivos de programa\Radio Mobile y posteriormente descargue rmwcore.zip

y

descomprímalos en el directorio que ha creado anteriormente (C:\Archivos de programa\Radio Mobile). El contenido de rmwcore.zip se puede apreciar en la Figura 13 y 14.

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Figura 13. Contenido de rmwcore.zip

Figura 14. contenido del archivo rmwcore.zip en la ruta C:\Archivos de programa\Radio Mobile

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

Descargue el tipo de lenguaje a utilizar, el archivo que se descargara será un archivo comprimido del tipo ZIP llamado rmw1141spa.zip, este se puede abrir con el software WINRAR y será necesario situar los archivos dentro de la misma carpeta, para descargar ese archivo es necesario estar en la página http://www.cplus.org/rmw/download/download.html

y

posteriormente

descargar el archivo haciendo click sobre el lenguaje español esto se puede apreciar en las Figuras 15, 16 y 17.

Figura 15. Descarga del paquete de lenguaje para Radio Mobile

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Figura 16. Contenido del archivo rmw1141spa

Figura 17. Contenido del archivo rmw1141spa en la ruta C:\Archivos de programa\Radio Mobile

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

Crear una estructura jerárquica de carpetas o repositorios para las siguientes rutas dentro de la carpeta situada en C:\Archivos de programa\Radio Móvil o C:\Radio_Mobile\SRTM o C:\Radio_Mobile\OpenStreetMap o C:\Radio_Mobile\VirtualEarth o C:\Radio_Mobile\GoogleMap o C:\radio_mobile\gtopo30 o C:\radio_mobile\globe

Al finalizar la creación de carpetas es necesario continuar con la configuración del software, observando la creación de las carpetas que muestra la Figura 18.

Figura 18. Carpeta que contiene la estructura de configuración para Radio Mobile en C:\Archivos de programa\Radio Mobil

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

Verificar que ninguna otra instancia de Rmwdlx 32.dll existe en el sistema. Si desea instalar el programa en más de un lugar, poner Rmwdlx32.dll (y otros dlls) en la ruta c: \ Windows \ system32 como se muestra en la Figura 19.

Figura 19. Carpeta ubicada en ruta c: \ Windows \ system32 que almacena el archivo Rmwdlx 32.dll



Descargar el archivo wmap.zip y extraerlo en la carpeta C:\Archivos de programa\Radio Mobile. Este se podrá descargar también de la página http://www.cplus.org/rmw/download/download.html para después realizar la extracción de los archivos sobre el directorio C:\Radio_Mobile tal como se puede mostrar en las Figuras 20 y 21.

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Figura 20. Contenido del archivo wmap.zip

Figura 21. Contenido del archivo wmap.zip en la ruta C:\Radio_Mobile



Realizar click derecho sobre el ejecutable (rmwspa.exe) del paquete de idioma que se descargó con anterioridad y se extrajo sobre la ruta 40

C:\Radio_Mobile\, posteriormente, seleccionar la opción crear acceso directo en escritorio tal como se muestra en la Figura 22 para tener acceso a la aplicación en el lenguaje deseado.

Figura 22. Ejemplo para seleccionar y crear acceso directo sobre el escritorio



En el menú principal dentro de Radio Mobile, seleccione "Opciones", "Internet" y establezca los caminos locales creados anteriormente para los datos SRTM y los otros repositorios creados anteriormente tal como se muestra en la Figura 23. Para los otros repositorios que no se encuentran en ese mismo menú es necesario realizarlo en el menú seleccionando

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Figura 23. Configuración de los repertorios del menú Opciones de Internet.

Para configurar la fuente de datos de altitud es necesario realizar click sobre el icono

sobre la barra de herramientas y se mostrara una venta como la de la

Figura 24.

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Figura 24. Configuración de los repertorios para la fuente de datos de altitud en propiedades del mapa

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

Finalmente el software Radio Móvil deberá quedar configurado y listo para realizar cualquier tipo de simulación. En caso de tener cualquier duda es importante revisar la sección "Cómo" para aprender más sobre el programa.

Instalación de Google Earth. La instalación del software Google Earth se realiza directamente descargando

el

programa

desde

el

siguiente

enlace

http://www.google.com/intl/es/earth/download/ge/agree.html. Para obtener el archivo ejecutable y comenzar la instalación del software se deberá dar doble Click sobre el archivo .exe que se descargó en el repositorio o carpeta que se ha seleccionado previamente al comenzar la descarga, tal como se muestra en la Figura 25.

Figura 25. Repertorio de descarga para la aplicación Google Earth

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Al comenzar el proceso de instalación saldrá una ventana que comenzará a descargar los archivos necesarios para concluir con la instalación de Google Earth. El tiempo de instalación, se mostrará en la ventana que aparece al iniciar con la instalación tal como se puede apreciar en la Figura 26.

Figura 26. Ventana de instalación de la aplicación Google Earth

Al finalizar el proceso de la instalación de Google Earth se abrirá para posteriormente hacer uso de esta aplicación (Figura 27). Google Earth tiene ciertas funcionalidades que permiten realizar un estudio de zonas geográficas, realizar una ruta virtual para un viaje a cualquier lugar del mundo, explorar los relieves de las zonas en las se está interesado, visualizar edificios en 3D, buscar ciudades, sitios y empresas locales. En caso de necesitar más información acerca de cómo utilizar esta herramienta es posible consultarla en el siguiente enlace: http://www.google.com/intl/es/earth/learn/.

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Figura 27. Aplicación Google Earth

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Cálculo del presupuesto de enlace y simulación Las actividades programadas para este apartado están relacionadas con aspectos a considerar principalmente para llevar a cabo la simulación y el cálculo de un radio enlace basado en el funcionamiento de microondas de un sistema de comunicaciones. Las actividades diseñadas para este capítulo comienzan por recuperar las zonas, los mapas y los puntos para llevar a cabo la simulación, el cálculo y presupuesto del enlace de microondas, la descripción de cada parámetro que se requiere para la pre-simulación y finalmente la simulación final que permitirá documentar los resultados obtenidos del proyecto o caso de estudio.

Recuperación de los mapas para preparar el escenario de simulación. Para preparar el escenario es necesario considerar tener acceso a una conexión de Internet para recuperar de forma eficiente los datos y mapas necesarios para la simulación. Para realizar la recuperación de los puntos geográficos, es necesario utilizar el software Google Earth identificando los lugares donde se situarán las torres de comunicaciones y adicionalmente recuperar la zona geográfica en donde se trabajará la simulación por medio del software Radio Móvil. A continuación se explicará cómo recuperar las zonas geográficas con apoyo de los sistemas y así mismo recuperar las coordenadas para establecer las torres de comunicaciones.

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Recuperar la zona geográfica que se requiere para simular el enlace de microondas por medio del software Radio Mobile consiste en descargar el mapa por medio de la opción propiedades del mapa, para ello se requiere de presionar el botón

que se localiza en la barra herramientas. Posteriormente se abrirá

una ventana que permitirá obtener la zona geográfica como se muestra en la Figura 28.

Figura 28. Ventana de propiedades para la recuperación de una zona geográfica por medio del software Radio Mobile.

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Para obtener la zona geográfica que permitirá el estudio necesario para situar los puntos de localización por coordenadas para las torres de comunicaciones, es importante asegurarse de tener una conexión a Internet para descargar los datos o mapas que se requieren para la simulación del enlace. Una vez que se ya haya verificado que se tiene una conexión a Internet se procede a realizar click sobre la opción de seleccionar un nombre de ciudad para importar la zona. Posteriormente aparecerá otra ventana la cual permitirá obtener los datos buscando por nombre de ciudad como se muestra en Figura 29.

Figura 29. Procedimiento para la recuperación de una zona geográfica por medio del software Radio Mobile.

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Simulación del enlace de microondas. La simulación del enlace de microondas consiste en capturar todos los datos que son requeridos para llevar a cabo dicha actividad. Para iniciar con la simulación, es necesario que previamente se haya recuperado el mapa donde se situaran los posibles puntos y así facilitar los cálculos que son requeridos para el enlace. Sin embargo, es importante que se considere antes de iniciar a configurar en el software, el tipo de sistema de comunicaciones que permitirá realizar un enlace de comunicaciones basado en sus distancias entre cada punto. En este caso de estudio se ha considerado la selección de un equipo de comunicaciones llamado Smart Bridges sB3216 el cual se muestra en la Figura 30. Este sistema de comunicaciones está diseñado para exteriores y es compatible con los estándares IEEE 802.11a/d/h/i aunque añade un modo de funcionamiento propietario que mejora las prestaciones de dichos estándares, permitiendo alcanzar enlaces punto a punto de hasta 40 Km usando antenas de 31 dBi de ganancia en ambas radios. El sB3216 tiene 1 interfaz radio en la banda de 5.8 GHz (4.800 MHz – 5.900 MHz) lo que permitiría disponer de un único enlace independiente en la red. La máxima sensibilidad en esa banda es de -108 dBm, con una potencia máxima de transmisión de 27 dBm, dos puertos ethernet 10/100, implementa seguridad WEP, WPA y WPA2, presenta un conector N Hembra, incluye una antena integrada con ganancia de 12 dBi. El capacidad efectiva de este modelo es de 25 Mbps de tráfico TCP en un enlace punto a punto. Aunque Smart Bridges ofrece soluciones inalámbricas para

50

larga distancia, no específica qué modificaciones contienen sus mejoras respecto al estándar para lograrlo. El precio del modelo Smart Bridges elegido es aproximadamente de 1200 USD.

Figura 30. Equipo Smart Bridges sB3216

La solución presentada por el equipo Smart Bridges sB3216 cuenta con una ventaja debido a que permite tener enlaces de punto a punto mayores a los 40 Kilómetros. Lo anterior permite conectar a la UTEQ y la UTSJR que están ubicadas en diferentes zonas geográficas. En caso de requerir más información acerca de este dispositivo se puede consultar directamente en la página http://www.34t.com/Unique/Smartbridges.asp. Las especificaciones técnicas del dispositivo de comunicaciones Smart Bridges sB3216 se podrán apreciar en la Tabla 3.

Solución

Máxima potencia de transmisión de

Sensibilidad de la tarjeta

51

Implementa solución para enlaces de

Costo

la tarjeta inalámbrica Smart Bridges sB3216

27 dBm

inalámbrica en WLAN 802.11a -108 dBm

larga distancia SI

1200 USD

Tabla 3. Especificaciones técnicas del equipo Smart Bridges sB3216

De acuerdo a las especificaciones proporcionadas por el equipo Smart Bridges sB3216 se procederá a mostrar la configuración necesaria para la simulación del enlace de comunicaciones. Como primer paso se realizará la creación del nombre de la red la cual se llamara “Red UTQ – UTSJR”, esta se podrá crear pulsando sobre el icono

de propiedades de las redes que se

encuentra en la barra de herramientas. Dentro de esa misma ventana de propiedades de las redes se realizará la configuración básica capturando los siguientes datos en sus diferentes pestañas que componen o permiten configurar el sistema de comunicaciones. Configuración de la pestaña de “Parámetros” 





Frecuencia mínima (MHz):



Modo estadístico:

2400



Accidental

Frecuencia máxima (MHz):



% de tiempo: 99

2485



% de ubicaciones: 50



% de situaciones: 99

Polarización

de

antena:

Vertical 52



Conductividad

del

suelo



(S/m): 0,005

Permitividad

relativa

al

suelo: 15 

Clima: Continental Templado

Los datos que se requieren para la configuración de la pestaña “Parámetros” se visualizan en la Figura 31.

Figura 31. Datos de configuración de la red “Red UTQ – UTSJR”

Configuración de la pestaña de “Topología” Para la configuración de la pestaña de “Topología” se utilizarán los siguientes parámetros:



Topología

53

o Visible:  o Red de datos, Topología estrella(Master Esclavo) o La unidad Esclava debe de tener una antena direccional apuntado hacia un Master:  La configuración requerida para la simulación del enlace de comunicaciones de la pestaña de Topología se aprecia en la Figura 32.

Figura 32. Pestaña de configuración de Topología

Configuración de la pestaña “Miembros” La configuración de la pestaña “Miembros” requiere de la configuración previa de cada punto geográfico por medio de sus coordenadas. Para realizar la creación de cada punto o estación se recuperarán las coordenadas por medio del

54

software Google Earth y la ubicación de cada “Marca de posición” seleccionada previamente como se muestra en la Figura 33.

Figura 33. Recuperación de coordenadas geográficas de una “Marca de posición” previamente seleccionada en Google Earth.

Una vez que se haya copiado la ubicación de la “Marca de posición” desde Google Earth, se seleccionará la opción

de propiedades de unidades que se

encuentra en la barra de tareas para crear las unidades necesarias. En este caso se han creado seis unidades con los datos que se copiaron desde Google Earth de cada punto de “Marcador de posición”. Estos puntos solo se insertaran automáticamente por medio del botón pegar y se posicionará con las coordenadas seleccionadas en el mapa y los nombres originales de cada punto (Figura 34).

55

Figura 34. Creación de las unidades para la simulación del enlace de comunicaciones.

Una vez que se hayan creado las unidades necesarias del sistema de comunicaciones, se procederá a configurar el sistema de comunicaciones que se empleará para la simulación. Esto se podrá configurar en la pestaña de sistemas en la ventana de “propiedades de las redes”. La configuración de la pestaña de sistemas final se muestra en la Figura 35. En esa ventana se capturarán los siguientes parámetros: Configuración de los parámetros de la pestaña “Sistemas”

56

o o o o o o o o

Nombre del sistema: Smart Bridges sB3216 Potencia de transmisión Tx (Watt): 0,5011872 w ó 27 dBm Umbral del receptor ( ): 0,8913 ó 108 dBm Perdida en la línea: 0,5 Tipo de antena: Yagui Ganancia de antena (dBi): 31 dBi ó 28,85 dBd Altura de antena: 45 mts. Perdida adicional cable (dB/m): 0

Figura 35. Configuración del tipo de sistema a utilizar para la simulación. Una vez que se haya configurado el sistema de comunicaciones a utilizar para la simulación, se procederá a configurar cada parámetro de la pestaña “Miembros” que se ubica dentro de la opción de propiedades de las redes dentro la barra de tareas. En la pestaña “Miembros” se realizará la configuración de cada unidad creada anteriormente. En este caso se realizará la captura y selección de los parámetros que se muestran en la Tabla 4 y la Figura 36.

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Nombre de unidad UTQ

Repetid or 1 RX Repetid or 1 TX Repetid or 2 RX Repetid or 2 TX UTSJR

Rol

Ma ste r Es cla vo Es cla vo Es cla vo Es cla vo Ma ste r

Sistema de comunicacio nes Smart Bridges sB3216 Smart Bridges sB3216 Smart Bridges sB3216 Smart Bridges sB3216 Smart Bridges sB3216 Smart Bridges sB3216

Altura de antena (mts) 45 mts.

Dirección de la antena Repetidor 1 RX

Azi mut (°) 36,7

Angulo de elevación (°) 3,012518

45 mts.

UTQ

216, 7

-3,04852

45 mts.

Repetidor 2 RX

36,6

1,638737

40 mts.

Repetidor 1 TX

216, 7

-1,953736

40 mts.

UTSJR

164, 2

-1,35895

40 mts.

Repetidor 2 TX

344, 2

0,76853

Tabla 4. Datos de configuración de la pestaña “Miembros” en propiedades de las Redes.

Figura 36. Vista final de configuración de la pestaña “Miembros” en propiedades de las Redes.

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Al finalizar la captura de todos los datos necesarios que se han mostrado a lo largo del desarrollo, se deberá seleccionar la opción

“Mostrar Redes” que se encuentra en

la barra de tareas de Radio Mobile apareciendo las redes que se configuraron anteriormente, mostrando de forma gráfica si los enlaces son posibles o en su defecto requieran de otro sistema de comunicaciones con diferentes parámetros (Figura 37).

Figura 37. Redes configuradas para la simulación del enlace de comunicación entre la UTEQ y UTSJR

59

XI.

RESULTADOS OBTENIDOS

Los resultados obtenidos a través de este proyecto de cálculo de enlace, muestran como a través de parámetros previamente establecidos por un sistema de comunicaciones de microondas, se puede tener un enlace de comunicaciones viables simulado por el software Radio Móvil. Por otra parte se generó un documento práctico donde se muestra de manera ilustrada cada uno de los aspectos que se tomaron en consideración tanto al momento de instalar el software como al momento de configurar cada uno de los parámetros necesarios para cada enlace de datos calculado. De igual manera la fundamentación teórica presentada, servirá como guía para que se puedan comprender y aplicar cada uno de los conceptos mencionados dentro del documento.

60

XII.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

El desarrollo del proyecto dejó como resultados la elaboración de una guía teórica y práctica del cálculo de presupuesto de un enlace con el uso de un software de distribución libre llamado Radio Móvil en conjunto con Google Earth. A partir de los resultados que se obtuvieron en la simulación, la propuesta del cálculo del enlace puede ser modificada de acuerdo a las variaciones que pudiera tener el proyecto en el futuro como lo serían nuevas estaciones o nuevos repetidores. Por otra parte los objetivos planteados en el proyecto se cumplieron de manera satisfactoria, superando las diferentes dificultades que se fueron presentando y que se mencionan a continuación. Dificultades al momento de verificar que la señal en los enlaces de



microondas fuera la requerida. Las diversas características que tenían los equipos, complicaban la



busca de uno adecuado al caso de estudio. Es importante tomar en cuenta las diversas consideraciones que se deben de tener acerca del proyecto presentado. Por lo anterior se sugieren las siguientes recomendaciones: •

Antes de realizar el cálculo de presupuesto de enlace, es necesario que se tenga de manera clara y firme los conocimientos teóricos, todo esto con el motivo de facilitar el uso del software Radio Móvil.

61

•

Los parámetros que se introducirán dentro del software deben de ser

los

especificados

por

el

fabricante

del

sistema

de

telecomunicaciones (Si es un cálculo real), pero si se desea utilizar de manera didáctica, se pueden introducir datos ficticios. •

Realizar un estudio previo de todas las condiciones, es decir verificar todas las vistas e incluso un análisis topológico si es posible.

62

XIII.

BIBLIOGRAFÍA

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63