Proyecto Radioenlace Arequipa - Puquina - Omate

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA ELECTRONICA

CURSO:

INGENIERIA DE RADIOENLACES RADIOENLACES

TEMA:

PRYECTO FINAL RADIOENLACE ENTRE AREQUIPA – PUQUINA – OMATE

INTEGRANTES :

RAMOS YERBA, JULIO SANABRIA AGUILAR, ALEXANDER SULCA QUISPE, RUSBEL

DOCENTE:

ING. CESAR GUZMAN NEYRA

AREQUIPA - PERÚ 2012

INGENIERIA DE RADIOENLACES

EPIE – UNSA UNSA

Indice

RADIOENLACE ENTRE AREQUIPA – PUQUINA – OMATE............................................................... 2 1.- DIAGNOSTICO Y DETERMINACIÓN DE NECESIDADES .............................................................. 2 1.1.- INTRODUCCION..................................................................... ................................................................................................................. ............................................ 2 1.2.- ESTACIONES A INTERCONECTAR ................................................................. ....................................................................................... ...................... 2 1.3.- NECESIDADES DE TRÁFICO .............................................................. ................................................................................................ .................................. 4 1.4.- NÚMERO DE CANALES Y JUSTIFICACIÓN .......................................................................... .......................................................................... 5 2.- ESTUDIO DE CAMPO .................................................................... ................................................................................................................ ............................................ 6 2.1.- CARTA GEOGRÁFICA DE LA ZONA ..................................................................................... ..................................................................................... 6 2.2.- ELECCIÓN DE PUNTOS .......................................................... ....................................................................................................... ............................................. 7 2.3.- PERFILES ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ 7 2.4.- ESQUEMA DE RED ....................................................................................... ............................................................................................................. ...................... 8 2.5.- CÁLCULOS DE RADIO PROPAGACIÓN.............................................................................. 15 2.7.- CUADRO RESUMEN RES UMEN .............................................................. ......................................................................................................... ........................................... 24 3.- DETERMINACIÓN DE EQUIPAMIENTO ................................................................................... 25 4.- INFRAESTRUCTURA BÁSICA ................................................................................................... 25 TORRES ................................................................................................................ .................................................................................................................................... .................... 25 ENERGÍA Y TIERRA ............................................................................................... ................................................................................................................... .................... 26 5.-COSTOS .................................................................. ................................................................................................................................... ................................................................. 28 5.1.- EQUIPAMIENTO Y ESPECIFICACIONES EN CADA ESTACIÓN ........................................... 28 6.-CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES................. RECOMENDACIONES.................................................................................. ................................................................. 31

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RADIOENLACE ENTRE AREQUIPA – PUQUINA – OMATE 1.- DIAGNOSTICO Y DETERMINACIÓN DE NECESIDADES 1.1.- INTRODUCCION El crecimiento económico en los últimos años del mercado mistiano y su estratégica ubicación en la zona sur del país, generó que la población de provincias como la de General Sánchez Cerro de Moquegua, mire hacia nuestra región como una zona de oportunidades. Según los registros de la comuna de esa provincia el 95% de los 30 mil ciudadanos que habitan posee una casa en algún distrito de la Ciudad Blanca. Al año se destinan al mercado arequipeño 400 toneladas de palta procedentes de Moquegua, asimismo en los valles de Puquina, por día, se ofertan 14 mil litros de leche los cuales no pueden ser enviados a Arequipa por falta de una vía. Ello hizo que las autoridades ediles de seis distritos como Omate, La Capilla y Puquina se unan a las comunas arequipeñas de Pocsi, Polobaya y Quequeña con el fin de poner en marcha la ruta denominada “Lonccos “Lonccos y Puquinas”. El eje central que desarrollará este circuito es una vía de 173 kilómetros. En el ámbito de Arequipa a nivel de los distritos ubicados en la zona suroriental, se deberán asfaltar 26 kilómetros, mientras que en el lado de Moquegua son 150 kilómetros. “Viajar desde Omate hasta Arequipa demora entre tres y cinco horas debido a que la vía

carrozable que existe está en malas condiciones es por eso que, la llegada de productos como paltas, leche, no es factible y el costo en el mercado crece debido a que el flete por el trasporte es bastante alto”, sostuvo Apaza Viveros.

Al estar aun en marcha la ruta Lonccos y Puquinas, nos vemos en la necesidad de crear una comunicación más eficaz y dinámica entre estos distritos, por tanto realizaremos el radioenlace entre Arequipa y los distritos de Puquina y Omate.

1.2.- ESTACIONES A INTERCONECTAR UBICACIÓN GEOGRAFICA DEL PROYECTO DE ENLACE PUNTO A PUNTO DE AREQUIPA, PUQUINA Y OMATE AREQUIPA :

Dirección del Servidor: Distrito de Hunter Provincia: Arequipa Departamento: Arequipa

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PUQUINA :

Provincia: GENERAL SANCHEZ CERRO Departamento: MOQUEGUA

OMATE :

Provincia: GENERAL SANCHEZ CERRO Departamento: MOQUEGUA

PUNTOS DE INTERCONEXIÓN Nos ayudamos de Google Maps para ubicar los puntos de interconexión para el proyecto:

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1.3.- NECESIDADES DE TRÁFICO ESTUDIO DE CAMPO PARA NUESTRO SISTEMA DE ENLACE PUNTO A PUNTO WIRELESS VOZ/DATA El diseño de una Red Inalámbrica depende significativamente del objetivo del proyecto. En algunos casos se busca movilidad de los usuarios, o disminuir los costos. Independientemente de cuál sea la motivación, siempre hay que lograr una buena productividad de los usuarios y que la calidad de servicio sea superior a las redes cableadas, si tenemos en cuenta que estas usan como medio compartido el aire para transmitir ondas de RF, y que existen obstáculos e interferencias que afectan la calidad del enlace, de ahí que es de vital importancia para desplegar una red inalámbrica hacer primeramente un estudio del entorno y el terreno, algo que debe hacerse periódicamente pues las condiciones cambian con el tiempo. Las necesidades de tráfico para la interconexión las sacaremos de acuerdo al número de habitantes de las ciudades: Provincia Arequipa Puquina

Habitantes 836 859 2 979

Omate

3 900

Además también debemos de considerar: DISEÑO DEL SISTEMA DE ENLACE En nuestro enlace vamos a usar 2 repetidores pasivos, puesto que entre los puntos de interés no se tiene una línea de vista directa. Los repetidores pasivos están nombrados como: REPETIDOR_1 REPETIDOR_2 Por lo tanto tendremos en total 4 enlaces, para lograr el diseño.

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1.4.- NÚMERO DE CANALES Y JUSTIFICACIÓN Se realizará un cálculo de la necesidad de comunicaciones de la zona, basado en el estudio del tráfico telefónico para las líneas de abonados locales. El volumen de tráfico se mide con la unidad llamada Erlang. Un Erlang representa una línea troncal usada permanentemente por el lapso de una hora. Por ejemplo una línea usada 30 minutos cada hora utiliza 0.5 Erlang, 2 líneas usadas cada una 30 minutos utilizan un total de 1 Erlang, una línea usada 20 minutos (0.33 Erlang) y otra usada 30 minutos (0.5 Erlang) utilizan un total de 0.83 Erlang; o también si tenemos 60 llamadas por hora, de 1 minuto cada una, entonces necesitaremos manejar 1 Erlang. El problema es que en la vida real las llamadas no están especificadas en el tiempo ni tienen la misma longitud. A veces la línea puede estar ocupada (esto se llama bloqueo) y otras veces puede estar libre pero no haber llamadas.

La teoría de Erlang determina cual es la probabilidad de que una llamada entrante sea bloqueada, con lo cual podemos estimar el número de líneas necesarias para implementar la red. Cómo objetivo de diseño usaremos para los cálculos una probabilidad de bloqueo uniforme de 0.01 Análisis situacional Los distritos de Puquina y Omate también cuentan con inigualables recursos turísticos y condiciones apropiadas para practicar deportes de aventura como la caza, pesca, canotaje artesanal, rigurosas caminatas entre otros. Además ofrece un aire puro, en bellos parajes donde puede descansar y disfrutar a plenitud de su inconfundible tranquilidad. El crecimiento turístico de la zona demanda una mejora en la comunicación del pueblo con el exterior. Plan de desarrollo del proyecto Nuestro plan de desarrollo de proyecto está diseñado para poder transmitir mediante un enlace punto a punto voz/data, Internet utilizando la tecnología de WIMAX sabiendo que este aparato electrónico es el más optimo para este tipo de enlaces. Considerando esto tenemos: Provincia Arequipa Puquina

Nro canales 80 20

Omate

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2.- ESTUDIO DE CAMPO 2.1.- CARTA GEOGRÁFICA DE LA ZONA En este caso nos ayudamos de Google Earth para determinar las distancias y morfología de la zona, Arequipa – Puquina, Puquina – Omate.

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2.2.- ELECCIÓN DE PUNTOS Con Google Maps seguimos investigando las Zonas, de acuerdo a la geografía de las zonas:

2.3.- PERFILES Una vista panorámica desde Arequipa a Puquina:

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Una vista panorámica desde Puquina hasta Omate:

2.4.- ESQUEMA DE RED Coordenadas: Determinamos las coordenadas de la Ciudad de Arequipa, Puquina y Omate:

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De las coordenadas determinadas podemos hacer el uso del software de Radio Mobile para determinar las alturas de los obstáculos y posteriormente determinar los cálculos necesarios para determinar las potencias necesarias.

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RadioMobile Ubicamos las coordenadas y obtenemos:

Estaciones con repetidoras:

Enlaces con repetidoras en Google Earth:

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Enlace entre Arequipa y el Repetidor 1

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Enlace entre repetidor 1 y Puquina:

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Enlace entre Puquina y repetidor 2:

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Enlace entre repetidor 2 y Omate:

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Como podemos observar en los gráficos, y el análisis con el Software RADIOMOBILE todas las simulaciones nos dan un nivel de recepción aceptable.

2.5.- CÁLCULOS DE RADIO PROPAGACIÓN DISEÑO DEL SISTEMA DE ENLACE Realizaremos el cálculo correspondiente al diseño de nuestro Enlace vía Wireless, comprendido entre los puntos de: 1. TRANSMISOR_AQP Y REPETIDOR_1 Se realizara cálculos referidos a la distancia entre los puntos elegidos, altura de las antenas, zona de fresnel, pérdidas, y otros parámetros útiles para el diseño de nuestro presente Enlace.

TRANSMISOR_AQP : Latitud Sur : 16°28'25.15"S Longitud Oeste : 71°34'7.69"O

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Altura : 2617,7 m.s.n.m. REPETIDOR_1 Latitud Sur : 16°32'52.80"S Longitud Oeste : 71°25'30.53"O Altura : 3232,7 m.s.n.m.

Longitud de Enlace : 17.4 Km Frecuencia : 5800.0MHZ

CALCULO DE LA LONGITUD DE ONDA

Donde

  

 

f = frecuencia

     RADIO DE FRESNEL A CALCULAR PARA EL ENLACE

El radio de la sección transversal de la primera zona de Fresnel tiene su máximo en el centro del enlace. En este punto, el radio r se puede calcular como sigue.

  √  Página | 16


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  PERDIDAS POR ESPACIO LIBRE Se entiende por trayectoria en el espacio libre, aquella trayectoria en la cual, entre la antena de transmisión y la antena de recepción existe línea de vista, esto debido a la ubicación de los puntos de operación del Enlace Wíreless VOZ/DATA, es decir, no hay ningún obstáculo que impida la trayectoria

 ()  ()        POTENCIAS DE RECEPCION CALCULADA Donde Pu: Potencia Umbral Nuestro Tx presenta Pu = -65dBm y PTx = 30dBm

  ( )   ( ) ()  () Página | 17


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()  ()  1.75x10-4

CALCULO DE INTERRUPCION:

      

= 3.48x10-4

CALCULO DEL MARGEN DE FADING

  ( ) MF=17.01 dB

Y entonces calculamos la Potencia de recepción calculada Prx = MF + Pu Prx = 17.01 dB + (-65dBm) Prx = -47.99 dBm

2. REPETIDOR_1 y PUQUINA Se realizara cálculos referidos a la distancia entre los puntos elegidos, altura de las antenas, zona de fresnel, pérdidas, y otros parámetros útiles para el diseño de nuestro presente Enlace.


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Donde

 

  

f = frecuencia


  √    PERDIDAS POR ESPACIO LIBRE

 ()  ()        POTENCIAS DE RECEPCION CALCULADA

Donde Pu: Potencia Umbral Nuestro Tx presenta Pu = -65dBm y PTx = 30dBm

donde

  ( ) ()  () Página | 19


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()  ()  4.97x10-4

CALCULO DE INTERRUPCION

        

= 4.69x10-4


  ( ) MF=20.25 dB


3

PUQUINA Y REPETIDOR_2



Donde

  

  Página | 20


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f = frecuencia


  √    PERDIDAS POR ESPACIO LIBRE

 ()  ()        POTENCIAS DE RECEPCION CALCULADA


  ( ) donde

()  () ()  ()  0.39x10-4

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         

= 2.27x10-4


  ( ) MF=12.35 dB


4

REPETIDOR_2 y OMATE



Donde

  

 

f = frecuencia

     Página | 22


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RADIO DE FRESNEL A CALCULAR PARA EL ENLACE

  √    PERDIDAS POR ESPACIO LIBRE

 ()  ()        POTENCIAS DE RECEPCION CALCULADA


donde

  ( ) ()  () ()  ()  1.29x10-4


       

= 3.19x10-4

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  ( ) MF=16.06 dB

Y entonces calculamos la Potencia de recepción calculada Prx = MF + Pu Prx = 16.06 dB + (-65dBm) Prx = -48.94dBm

2.7.- CUADRO RESUMEN Cuadro resumen de los cálculos efectuados:

ENLACE

Arequipa Repetidor 1 Repetidor 1 Puquina Puquina – Repetidor 2 Repetidor 2 Omate

LONGITUD DE ONDA

RADIO DE FRESNEL

PERDIDAS POR ESPACIO LIBRE

       

       

       


POTENCIAS DE RECEPCION

17.01 dB

-47.99 dBm

20.25 dB

-44.75 dBm

12.35 dB

-52.65 dBm

16.06 dB

-48.94dBm

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3.- DETERMINACIÓN DE EQUIPAMIENTO

4.- INFRAESTRUCTURA BÁSICA TORRES Para determinar la torre debemos considerar:

Carga de la Antena

El efecto de la antena sobre una torre depende de la estructura de la torre, del peso de la antena y los cables, de la resistencia al viento que ofrece y de la altura a la que está colocada. Los fabricantes generalmente estipulan la resistencia al viento que presentan sus antenas. La carga del viento es proporcional al área de la estructura expuesta y a la distancia de la union a la tierra. Las formas curvadas y las perforadas (las rejillas) ofrecen menos resistencia del viento y por lo tanto se prefieren. Los platos sólidos presentan más resistencia a la fuerza del viento y se deben evitar en ambientes ventosos. La velocidad media del viento del sitio se debe también tomar en la consideración. La velocidad media del viento depende de dónde está ubicado el sitio en la tierra, la altitud y el entorno (rural o ciudad).

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Altura de la Torre

Para torres de hasta 12 m de altura, se puede prescindir de los vientos, siempre que la estructura sea suficientemente robusta. Como mencionamos anteriormente, añadir vientos a una estructura permitirá una mayor altura. Presupuesto

La regla general es: "cuanto más pequeña es la base de la torre, es más costoso adquirir e instalarla". Los monopolos tienen la huella mas pequeña de todas las torres, y son por lo tanto el tipo más costoso. Es seguido por las torres autosoportadas y después las torres atirantadas que requieren huellas más grandes. Además, dependiendo del tipo de la torre que se elige, ciertas herramientas, maquinaria y hasta grúas son necesarias para montar la torre lo que deben tomarse en cuenta en el presupuesto final. Sin embargo, en zonas rurales el costo del terreno puede ser bajo y en ese caso resulta más económica una torre venteda que una autosoportada.

Localización de la Torre

Cuando se selecciona la localización fisica de la torre, hay una conjunto de cosas que se deben tener en mente. Naturalmente, debe asegurarse de contar con el espacio necesario. Compruebe las especificaciones técnicas de la torre que piensa comprar y tome en cuenta el tamaño de la huella. El sitio ideal para una torre es un sitio plano. El sitio debe estar libre de obstrucciones como árboles y edificios. No solamente el punto para la torre necesita estar claro, también los alrededores, pues usted necesitará un cierto espacio libre cuando está ensamblando la torre. No se olvide de que los árboles tienen raíces. Cavar un agujero a través de un sistema masivo de raíces no es fácil. A menudo existen regulaciones sobre la altura máxima que puede tener una torre. Siempre las hay cuando el sitio es cerca de un aeropuerto. También puede requerirse colocar luces sobre la torre para seguridad de los aviones.

ENERGÍA Y TIERRA Tablero de suministro de energía eléctrica El tablero de suministro nos debe permitir seccionar cada carga en forma separada y bloquear los seccionadores de los sectores donde se realiza mantenimiento para evitar accidentes. Debe proveer facilidades para conmutar cargas ante una emergencia, proveer instrumentación adecuada y una puesta a tierra eficiente. El sistema antitransientes es un protector total contra los disturbios de la red eléctrica. Por un lado un conjunto de descargadores hacen que los transientes no pasen a los equipos que

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queremos proteger. Al mismo tiempo un sistema computarizado de análisis de la red eléctrica envía un pulso para desconectar el equipo, mediante magneto-térmico, si la red no está dentro de los parámetros prefijados por el usuario aislando totalmente al equipo de la red eléctrica. Una vez que el sistema computarizado analiza que la red está dentro de los parámetros prefijados, el sistema vuelve a enviar un pulso que rearma el magneto-térmico.

Este equipo está disponible para instalaciones monofásicas o trifásicas con diferentes capacidades de corriente. Grupo electrógeno La utilización de un grupo electrógeno es recomendable cuando se requiere continuidad de la transmisión, en emisoras de hasta un kilowatt el uso de una UPS es muy recomendable y relativamente económica. Por encima del Kw la implementación de la UPS se hace muy cara, aun cuando permite conmutaciones de carga ante fallas de suministro sin que el oyente y a veces el personal de la emisora sé de cuenta. Para apoyar nuestra emisora en estas situaciones que quizás tenemos que añadir la insuficiencia de energía de la zona, sería bueno buscar un UPS bastante sólido y con gran capacidad de reservar potencia y evitar los picos del corriente que se pueden producir en la red eléctrica que afectarían a lo largo la duración y la eficacia de nuestros equipos. Sistema de ventilación y refrigeración Todos los elementos de un transmisor en particular válvulas y transistores son especialmente susceptibles a las temperaturas altas. Y esto tendrá efectos secundarios en la duración de vida y funcionamiento de los aparatos, mucho más hablando que el ambiente donde trabajaran estos equipos no será el ideal, como en Burkina Faso tiene una temperatura media mucho más grande que la de los 21ºC, que es la temperatura que suelen trabajar y considerar como condición normal de funcionamiento.

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También es cierto que todos los transmisores, amplificadores y los demás componentes producen calor como producto secundario de su funcionamiento y que este calor debe ser eliminado del recinto para evitar sobre temperaturas. Normalmente con un sistema que extraiga el aire caliente e impulse aire dentro del recinto en un 20 o 25% más que el extraído (para generar una presión positiva) alcanza para refrigerar y mantener limpio los transmisores. Intentaremos instalar un equipo de aire acondicionado, cosa que puede resultar muy costosa o aun más probable difícil de transportar en Koudougou. Existen, evidentemente, soluciones de mayor complejidad pero requieren un estudio particular de cada caso. Pero como nuestro proyecto no se trata de una emisora de radió en condiciones de abundancia de recursos, una muy probable solución que hemos visto que se utiliza son combinaciones de ventiladores, de los que usamos normalmente en casa, por la ventilación y refrigeración del transistor y amplificador que son las principales fuentes de calor.

5.-COSTOS

5.1.- EQUIPAMIENTO Y ESPECIFICACIONES EN CADA ESTACIÓN KIT Hyperlink Direccional Parabólica de 32.5dBi para Backhaul

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CARACTERISTICAS

El Kit Emisor inálambrico le permite montar una antena Base para proveer internet inalámbricamente en zonas urbanas y rurales. Se encuentra ya configurado y listo para ser colocado en una torre o Asta en el punto de emisión y conectado a su línea de internet. Se administra de manera remota, no necesita computadora conectada de manera permanente.01 Access Point Edimax modelo 7209APG o 6204WG Equipo transmisor de 250 mw de potencia con 5 Puertos LAN basado en el chipset de Realtek RTL-8186, de probadas prestaciones y rendimiento.

Repetidores pasivos Esta línea de productos constituye una interesante solución técnica para realizar redes microonda en áreas donde la visibilidad radioeléctrica entre los terminales está anulada, o muy reducida, por obstáculos interpuestos entre los tramos de radio (montañas, edificios, árboles, etc.). Los repetidores son "pasivos" porque, debido a su funcionamiento, no requieren ninguna fuente de energía eléctrica.

Características: 



Instalación simplificada gracias al uso de paneles reflectantes de poco peso y dimensiones pequeñas Amplia capacidad operativa (bandas de frecuencia de 2 a 23 GHz)

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 

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Regulaciones acimutales y cenitales independientes Ángulos de orientación ampliados (para evitar errores de alineación)

La superficie reflectante está compuesta por paneles unidos entre sí que forman el área reflectante, con dimensiones de 2 a 120 m 2. La superficie reflectante es extremadamente plana, de forma tal de garantizar el perfecto funcionamiento hasta bandas de 23 GHz de frecuencia.

Los dos repetidores usados en el proyecto están ubicados en zonas donde se tiene facilidad de acceso.

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