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UNIVERSIDAD POLITCNICA DEL CENTRO
VILLAHERMOSA, TABASCO
SISTEMA DE COMUNICACIONES INALAMBRICAS
REPORTE DE RADIOENLACE
CARRERA
INGENIERA EN ELECTRNICA Y TELECOMUNICACIONES
MAESTRO
ING. JOS LUIS REYES MNDEZ
EQUIPO
LUIS NGEL ALEGRA JIMNEZ
ARMANDO BAUTISTA FRANCO DONALDO SNCHEZ ROS
GILBERTO KIRK
PERIODO
MAYO-AGOSTO 2014
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Comunicaciones inalmbricas Pgina 3
Objetivo del proyecto
Desarrollar un estudio tcnico, econmico y geogrfico para la
implementacin de un
radioenlace de microondas que servir para transmisin y/o
recepcin de datos que
vincular a la Universidad Politcnica del Centro con el centro
comercial SAMS CLUB
en la ciudad de Villahermosa.
Alcance del proyecto
El alcance solo est estimado al estudio documentado del
radioenlace como prototipo
de un anlisis real, no es posible implementarlo fsicamente por
los altos costos del
mismo pero la documentacin servir para futuros estudios de misma
naturaleza.
DATOS GENERALES DEL PROYECTO
Nombre:
Radioenlace de microondas punto a punto (UPC - SAMSS CLUB)
Ubicacin:
El primer punto se ubica en la Universidad Politcnica del
Centro, Municipio de Centro
del estado de Tabasco, en Villa el Cielo Km 22.5 de la carretera
Villahermosa-Teapa. Las
coordenadas de esta zona son las siguientes.
Latitud: 1748'33.79"N
Longitud: 9255'31.09"O
El segundo punto se ubica en la ciudad de Villahermosa del mismo
municipio antes
mencionado, especficamente en el centro comercial SAMSS CLUB de
la colonia
Carrizal. Las coordenadas de dicha zona son las siguientes.
Latitud: 1759'21.72"N
Longitud: 9258'0.19"O
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DESCRIPCIN GENERAL
El presente estudio de radioenlace tiene por finalidad validar
tericamente un enlace
PTP (Point To Point) en la banda no licenciada de 5.8 GHz el
cual formara el backbone
de una red inalmbrica que transmitir datos e internet.
Para la realizacin del estudio se ha utilizado Radio Mobile, el
cual es un software de
Propagacin que combina mapas DEM (Mapas de Elevacin Digital) y
caractersticas del
radio para simular el enlace y poder apreciar el rendimiento del
sistema as como
clculos manuales como soporte a la simulacin.
En el presente estudio se mostraran imgenes de los Perfiles de
los Enlaces, imgenes
satelitales proporcionados por GOOGLE EARTH entre otros, para
poder apreciar de
forma clara el enlace.
Tambin se har hincapi en aspectos importantes a considerar como
el clima de la
regin, la estructura del terreno as como el impacto ambiental y
econmico que
contraer el proyecto; adems del sistema de tierra que se
instalar y las condiciones
generales en la infraestructura.
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DESARROLLO
Equipamiento
Como primer punto importante se determin el equipo adecuado para
llevar a cabo el
enlace, en los siguientes recuadros se muestran las
caractersticas de dichos equipos y
una descripcin de sus operaciones
Caractersticas tcnicas del transmisor de microondas (UPC)
Caractersticas o conceptos descripcin
Banda de frecuencia del radio Tx 5.8 GHz
Potencia de salida del radio Tx +27 dBm, 300 Mbps
Rango de frecuencia 5760-5800 MHz
Modulacin QPSK
Antena Parablica con una ganancia de 30 dBi
Cable FTP cat. 5e con prdidas de 17.1 dB/100 m
Conectores RJ45 con prdidas de 1 dB
Caractersticas tcnicas del receptor de microondas (SAMS
CLUB)
Caractersticas o conceptos descripcin
Banda de frecuencia del radio Rx 5.8 GHz
Potencia de salida del radio Rx +27 dBm,300 mbps
Rango de frecuencia 5760-5800 MHz
Modulacin QPSK
Antena Parablica con una ganancia de 30 dBi
Cable FTP cat. 5e con prdidas de 17.1 dB/100 m
Conectores RJ45 con prdidas de 1 dB
Tarjeta receptora Sensibilidad = -89 dB
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Rocket M5 5GHz: Ubiquiti de largo Alcance Bridge/BaseStation 2x2
MIMO Air Max
TDMA
Estos estn diseados para trabajar con las unidades de Rocket de
la serie: Los Rockets
se adaptan a las antenas fcilmente y rpidamente (en la mayora de
los casos, el
Rocket encaje en su lugar en la parte posterior del antena).Las
fotos muestran cmo los
broches de cohetes en el lugar detrs de las antenas sectoriales
AirMax (izquierda) y la
antena RocketDish (derecha).
Tecnologa AirMax 2x2 MIMO permite mucho ms rpido de datos de
rendimiento y
mayor ancho de banda: Por lo tanto estas tecnologas permiten a
las altas
concentraciones de VoIP, streaming media, cmaras IP, IPTV. Uso
con antenas de doble
polaridad para maximizar los datos de rendimiento y mayor ancho
de banda.
GAMA: Con Antena Sectorial 20dbi: 60KM
con 30dBi Antena RocketDish5: 100KM Con RocketDish5 34dbi
Antena: 174 kilmetros
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CARACTERSTICAS Y ESPECIFICACIONES TCNICAS
Velocidad de penetracin: 150 + Mbps reales de rendimiento
TCIP/IP
Especficamente diseado para exteriores Point-to-Point puente y
PTMP
aplicaciones de estaciones base AirMax
Resistente, de alta potencia, radio MIMO 2x2 muy lineal con el
funcionamiento del
receptor mejorado
Alimentacin de 24 voltios sobre el adaptador Ethernet (PoE)
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Cisco Aironet 1250 Series Access Point
Cisco Aironet 1250 Series de puntos de acceso inalmbrico WLAN
802.11n brindan
cobertura fiable y predecible para entornos interiores
accidentadas. Estos puntos de
acceso de clase empresarial ofrecen velocidades de datos
combinados de hasta 600
Mbps para proporcionar a los usuarios acceso mvil a datos de
banda ancha, voz y
aplicaciones de vdeo.
Bandselect: mejora las conexiones de clientes de 5 GHz en
entornos clientes
mixtos
Videostream: utiliza multidifusin para mejorar las aplicaciones
de medios
enriquecidos
Estos puntos de acceso inalmbricos ofrecen:
La versatilidad de la antena, una robusta caja metlica, y una
temperatura de
funcionamiento amplia
Entrada mltiple, salida mltiple de tecnologa para una mayor
fiabilidad
ClientLink tecnologa para mejorar la experiencia del usuario
final para 802.11a / g
802.11n clientes
Interoperabilidad probada con los dispositivos principales
802.11n
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Antena parablica Ubiquiti AirMax (RD5G30, 5.1-5.8 GHz)
El modelo que se usara para transmitir entre un punto a otro es
una antena de Modelo
RD-5G-30 (5 GHz, 30 dBi) esta ser capaz de transmitir
exitosamente a cada uno de
nuestros puntos, este modelo especficamente est asociado al
Rocket lo cual nos
facilitara la compatibilidad entre los dispositivos.
Esta antena tiene la capacidad de transmitir a 100km
CARCTERISTICAS
Velocidad de penetracin: 150 + Mbps reales de rendimiento TCPI /
IP
Especficamente diseado para exteriores Point-to-Point puente y
PTMP
aplicaciones de estaciones base AirMax.
Resistente, de alta potencia, radio MIMO 2x2 muy lineal con el
funcionamiento del
receptor mejorado.
Alimentacin de 24 voltios sobre el adaptador Ethernet (PoE)
Polarizacin Dual (Vertical / Horizontal).
Peso: 9.8 kg. Ganancia: 30 dBi.
Rango de Frecuencia: 4.9 5.8 GHz. 2 Conectores SMA Inverso macho
(Se conecta directamente slo al Rocket M5).
Incluye: Montaje de Torre. Incluye Tampers
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Bullet M5 HP AirMax, 802.11a/n (5.1-5.8 GHz).
Especificaciones:
-Modos de Operacin: Access Point, Station & Repeater (WDS).
-Sealizacin propietaria: AirMax (SISO TDMA). -Sistema airOS 5.
-Potencia de Salida: 315 mW. -Ancho de Banda: 150 Mbps. -Canal
ajustable de 5 a 40 MHz. -Conector N-Macho para conexin de antena
(no incluida, ver accesorios). -Una sola Polaridad (Vertical /
Horizontal). La polaridad est en funcin de la antena. -Seguridad:
WEP, WPA, WPA2 y MAC ACL. -Alineacin de antenas Visual y Audible
(Software). -Temperatura: -30C a 75C -Alimentacin: 24 Vcc, 1 A (No
incluido, requiere POE24, ver accesorios). *Requiere conectores
modelo TCCON y cable par trenzado modelo TCPRO. Peso: 180 g
Dimensiones: 37 x 152 x 31 mm Voltaje: 24 Vcc
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Sistema de tierra fsica
Tierra Fsica Capacidad 70 A.
Unidad de Medida: Kit Descripcin: Electrodo Magnetoactivo
Capacidad: 70 A Capacidad Mxima: 180 A CARACTERISTICAS Electrodo:
Electrodo de puesta a tierra marca TOTAL GROUND modelo TG-70K.
Elaborado de cobre electroltico altamente conductivo, tratado
especialmente para retardar los efectos de la corrosin. Incluye
dispositivo de filtracin de baja frecuencia LCR montado en
estructura con borne de conexin de 1/2 pulgada. Acoplador:
Acoplador de impedancias marca TOTAL GROUND modelo TGC01 con
capacidad de 1500 amperes; en gabinete NEMA 4 de 20 x 30 x 12 cm.
Su punto de unin a electrodos naturales permite aumentar el plano
de tierras de la instalacin. Compuesto H2Ohm: Compuesto H2Ohm base
orgnica, elaborado con material higroscpico coagulante de humedad
mismo que cuenta con certificado de pruebas de LAPEM y certificado
de laboratorio acreditado ante EMA, con valores dentro de la norma
CRETIB de no toxicidad ni dao al medio ambiente. APLICACIONES
RECOMENDADAS: El electrodo TG-70K se utiliza para la puesta a
tierra de:
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SITES de cmputo. (Consultar Gua de Seleccin). Plantas
industriales. Transformadores. (Consultar Gua de Seleccin). Racks
de telecomunicaciones. Sistemas satelitales. Sistemas de radio
frecuencia. Sistemas de control industrial.
EL KIT INCLUYE: - Electrodo de puesta a tierra
- Bobina LCR - Acoplador de masas TGC01
- Acondicionador de tierra H2Ohm - Brjula y Nivel
Presupuesto de equipamiento de transmisin
cantidad concepto Precio MXN
2 Radios Rocket M5 de AirMax
$1985
2 Antenas parablicas Ubiquiti AirMax (RD5G30)
$2250
200 mts Cable FTP cat 5e marca 3M
$1000
2 Ups marca Central Plus $350
1 Bullet M5 HP Ubiquiti $1350
1 Cisco Aironet 1250 $2000
2 Kit TG-45AB (tierra fsica) $13000
200 mts Cable desnudo calibre 12 para tierra fsica
$1200
2 Barra de tierra para rack $500
2 Mano de obra para instalacin de sistema de
tierra
$4000
TOTAL $49,720
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Justificacin del equipamiento propio del enlace
Se plantea el uso de los equipos antes mencionados puesto que su
funcin principal segn sus
caractersticas es la distribucin de redes LAN/WAN utilizando
tecnologias inalambricas como
WiFi o WiMax, ademas de que su costo es bajo comparado con otros
dispositivos que cumplen
las mimas funciones asi como garantizan un buen funcionamiento y
calidad pues la marca
AirMax es reconocida a nivel mundial. Cabe sealar que en el
paquete de antenas vienen
incluidos dos conectores SMA para ser conectados a los radios
que a su vez incluyen en su
paquete un conector PoE (Power Over Ethernet) que provee la
tension a estos sin necesidad
de fuentes de alimentacin externas.
Para el sistema de tierra se seleccion el kit completo de la
marca Total Ground puesto que
son lideres en la materia de puestas de tierra, dentro de la UPC
el sistema de tierra tendra la
barra de cobre instalada en el rack de telecomunicaciones, el
cable desnudo estara conectado a
la torre y acoplado mediante el acoplador de impedancias, de
alli se conectar al electrodo de
puesta a tierra. La mano de obra estar a cargo de una empresa
externa.
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TIPOS DE ENLACE CON EQUIPOS AIRMAX
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ANALISIS TCNICO DEL ENLACE
SELECCIN DEL SITIO
Para la seleccin del sitio del proyecto se estudiaron todos los
sitios disponibles y de
mayor acceso, a fin de estudiar las ventajas y desventajas de
cada uno de los sitios
alternativos, se determin mediante los conceptos que se muestran
en el recuadro los
cuales fueron cubiertos de manera correcta por el sitio
seleccionado:
En conclusin se determin el enlace UPC-SAMS CLUB por el bajo o
nulo riesgo que
representa a los conceptos mostrados en la tabla as como implica
a su vez un beneficio
en comn entre la institucin y la empresa.
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Figura 1. Localizacin geogrfica del enlace con Google Earth
JUSTIFICACIONES DEL TERRENO Y ZONA DE FRESNEL
Utilizando software de uso satelital como Google Earth y
RadioMobile fue posible
enmarcar la distancia total del enlace la cual est estimada en
20.5 Km. Por
consiguiente se obtuvo el perfil de elevacin del recorrido donde
el punto ms alto de
obstruccin se encuentra a 24 m de altura donde tambin est
considerada la
curvatura de la Tierra. Para la primera zona de fresnel libre de
obstrucciones es
necesario colocar las antenas a 24 m de altura para un enlace
ptimo, mediante hojas
de clculo en Excel fue posible determinar estos datos.
Figura 2. Mapa de elevacin de la zona con el software Radio
Mobile
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Figura 3. Perfil de elevacin del terreno y zona de fresnel del
enlace en Excel
Condiciones climatolgicas
Las condiciones del clima en la zona son un factor que se debe
tomar en cuenta puesto
que al ser una transmisin inalmbrica los fenmenos atmosfricos o
del relieve
pudieran influir. Para los clculos de la transmisin se tom en
cuenta que Tabasco es
un estado con un clima muy clido durante la primavera y en
verano mientras que en
invierno y parte del otoo las condiciones son contrarias con
altas precipitaciones. La
humedad se mantiene casi todo el ao y los cuerpos de agua tambin
son
considerados.
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TRANSMISIN Y RECEPCIN
(RADIOENLACE DE MICROONDAS)
ELEMENTOS DE UN RADIOENLACE
Para el proyecto de radioenlace de microondas necesitamos tomar
en cuenta una serie
de puntos importantes en cualquier transmisin y recepcin de
datos tales como:
Lado de transmisin
Lado de propagacin
Lado de receptor
Estos puntos son importantes para el estudio y realizacin del
radioenlace, ya que nos
pueden indicar la perdida, la potencia, la ganancia entre otros
datos que nos permiten
conocer como llegara nuestra seal o si se debilitara en el
trayecto.
Lado de transmisin
Contiene: potencia de transmisin, prdidas de cable, ganancia de
antena
Lado de propagacin
Contiene: zona de fresnel
Lado receptor
Contiene: ganancia de antena, prdidas en el cable, sensibilidad
en el receptor
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CLCULOS DE TRANSMISIN
Estos clculos fueron realizados en Excel al igual que las del
terreno; para ello solo se
recabaron los datos de los equipos de transmisin y recepcin como
las ganancias en
las antenas, la potencia de salida del radio, las perdidas en
los cables y los conectores,
la sensibilidad del receptor as como la perdida de trayectoria
en el espacio libre y el
margen de desvanecimiento con un clima adverso y un terreno
promedio. Los
resultados obtenidos en Excel posteriormente fueron ingresados a
una calculadora en
lnea y a RadioMobile, los resultados generales son los que se
muestran en la figura 5 y
6.
Figura 5. Datos generales del enlace
Figura 6. Resultados en Radio Mobile
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ADMINISTRACIN DEL EQUIPAMIENTO
En el lado de transmisin el internet ser proporcionado por el
proveedor de servicios
(Telmex) conectado al punto de acceso cisco aironet y de all
partir la lnea hacia la
antena. Debido a la altura requerida ser necesario la instalacin
de una torre tipo auto
soportada de 25 m de altura en un rea de 10 m cuadrados
exclusivos para la
construccin as como el acondicionamiento del sitio. Las
comunicaciones de datos
sern administradas desde el site de la universidad.
En el lado contrario los servicios sern administrados en el
centro de procesamiento de
datos donde sern distribuidos por el bullet M5 HP AirMax via
wifi. En este sitio ser
necesaria la instalacin de una torre de tipo arriostrada a 17 m
sobre la edificacin de
Sams club de aproximadamente 8 m con un total de 25 m de altura
entre ambos.
concepto Precio MXN
Torre tipo auto soportada 25 m $135,000
Torre tipo arriostrada 17 m $13,800
Acondicionamiento del sitio (ambos sitios)
$8000
Instalacin de las antenas $5000
Total $161,800
Torre arriostrada incluye:
- 6 Tramos TZ30 de 3 metros galvanizados y pintados - 1 Copete -
1 Base - 1 Juego de 3 anclas - 1 Kit de perros y tornillos - 2
juegos de bridas - 6 tensores - 12 rosaderas - 180 metros de cable
para retenidas de acero
* Incluye Instalacin sobre techo
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Torre auto soportada incluye:
Kits de pernos para escalar, sistemas de seguridad para
ascender, arns de escalada
con corredera, kits de puesta a tierra, pararrayos, placa
superior, mstil superior, kits
de montaje, soportes gua de onda, ensambles anti ascenso y mano
de obra.
Costo-Beneficio del proyecto
El proyecto constituye una obra de utilidad permanente y se
calcula renovar su
infraestructura dentro de 30 aos o dependiendo de la vida til de
los equipos. Para
ambas instituciones significa un lazo estrecho en sus
comunicaciones puesto que
gracias a este enlace podrn intercambiar informacin acorde a sus
intereses. El costo
fue bajo comparado con el costo que se realizan en licitaciones
para este tipo de
proyectos, adems de que su beneficio ser a largo plazo.