lecture 10 radioenlaces terrenales servicio fijo p1
TRANSCRIPT
Eo 0421 - RADIOCOMUNICACIONES
Conferencia 10: Radioenlaces terrenales del servicio fijo
Instructor: Israel M. Zamora, MBA, MSTMProfesor Titular, Departamento de Sistemas Digitales y
Telecomunicaciones. Universidad Nacional de Ingeniería
I Sem 2015
Objetivos
Introducir los aspectos generales relacionados con los radioenlaces terrenales del servicio fijo.
2I. Zamora Unidad III: Radioenlaces terrenales del servicio fijo
Contenido
• Aspectos generales de los radioenlaces• Estructura de los radioenlaces• Diagrama de bloque de un radioenlace• Planes de frecuencia• Planes de canalización• Componentes de un radioenlace
3I. Zamora Unidad III: Radioenlaces terrenales del servicio fijo
RADIOENLACE:Interconexión entre terminales de telecomunicaciones efectuada por ondas radioeléctricas
Terminales fijos Radioenlaces del Servicio Fijo
Algún terminal móvil Servicios móviles
RADIOENLACE TERRENALES DEL SERVICIO FIJO:
Sistemas de radiocomunicaciones entre puntos situados sobre la superficie terrestre, que proporcionan una capacidad de transmisión de información con unas características de disponibilidad y calidad determinadas.
Aspectos generales de los Radioenlaces terrenales
Todos los terminales en tierra Radioenlaces terrenales
Algún repetidor en satélite Radioenlaces espaciales o por satélite
4I. Zamora Unidad III: Radioenlaces terrenales del servicio fijo
Tipos de radioenlaces según el tipo de modulación:
Radioenlaces analógicos:• Portadora modulada en frecuencia (FM)• Fuera de uso
Radioenlaces digitales:• Modulación PSK (M-aria y diferencial: 4PSK, DPSK, OAPSK), y MQAM (M=16, 64, 128) según
la capacidad deseada.
• Circuitos dúplex a 4 hilos equivalentes• Se explotan en la banda de frecuencias entre 2 y 50GHz. • Multiplexión de señales de video y audio (tráfico telefónico o música) digitalizados, datos,
ISDN, multiplex digital 64Kpbs o de orden superior SDH y PDH.• Capacidad:
• Baja: hasta 2 Mbps• Media: hasta 8 Mbps• Alta: mayor o igual a 34Mbps
Aspectos generales de los Radioenlaces terrenales
5I. Zamora Unidad III: Radioenlaces terrenales del servicio fijo
Considerados como de pequeña capacidad en la práctica
SDH jerárquica:E0 = 64kbpsE1 = 2.048kbpsE2 = 8.448MbpsE3 = 34.368MbpsE4 = 139.264Mpbs, etc.
Aspectos generales de los Radioenlaces terrenales
6I. Zamora Unidad III: Radioenlaces terrenales del servicio fijo
Radioenlace terrestre: • Propagación troposférica (onda espacial)• Visibilidad directa estaciones repetidoras
Radiocanal: Pareja de portadoras de ida y de retorno.
Vano: Sección del enlace radioeléctrico entre el terminal y un repetidor o entre dos repetidores.
Nivel de despejamiento LOS:
El trayecto del rayo LOS debe estar despejado al menos el 60% de la primera zona de Fresnel para el peor obstáculo y en condiciones normales de refracción:
• Si f < 10Ghz, longitud del vano 80 Km• Si f > 10GHz, limita la atenuación por lluvia long. Vano ≤ 30Km.
Compromiso: Número de vanos (mas cortos)
Calidad y disponibilidadCosto
Vano 1Vano 2
Estructura de los Radioenlaces
RadioenlaceCorresponde a 2 estaciones terminales + X estaciones intermedias (repetidoras y/o nodales).
Estación repetidora:Compuesta de equipos transceptores, antenas y elementos de supervisión y control.
Antenas (o arreglos) y elementos de
control.
7I. Zamora Unidad III: Radioenlaces terrenales del servicio fijo
Tipos de estación repetidora:• Activos Se recibe a frecuencia f1, se pasa a IF, se amplifica y se retransmite a f2. Sin demodular.• Pasivos Reflectores que cambian la dirección del haz radioeléctrico para salvar obstáculos.
8I. Zamora Unidad III: Radioenlaces terrenales del servicio fijo
Aspectos generales de los Radioenlaces terrenales
Repetidores pasivos:• Para cambiar la dirección de un trayecto de propagación, si es caro o imposible un repetidor
convencional (activo)
4
1
4
21 14
ii
t
g
ddl
4
1
)()(2)(i
ibft dBGdLdBL
• Para antenas parabólicas (Back-to-back)
• Reflector plano (reflexión lateral)
11
2
21 1
2cos
4
ggab
ddap
)()(2
coslog20log40142)( 211010 dBGdBGabddBA Kmp
Estructura de los Radioenlaces
Radioenlace como sistema de comunicación en serie (a la distancia)• Vanos se concatenan en serie, uno tras otro. • Una interrupción por avería o desvanecimiento en un vano, corta toda la comunicación.• Medidas de defensa:
• Redundancia de equipos (averías)• Técnicas de diversidad (desvanecimiento)• Sistemas de supervisión y control (Señales telecontrol, telemando y telesupervisión)
Estación nodal:Se modula la señal, bajando a banda base y se pueden extraer/introducir canales (Drop-In).
• Sección de conmutación: Tramo entre estación terminal-estación nodal. Es una entidad de control, protección y supervisión.
9I. Zamora Unidad III: Radioenlaces terrenales del servicio fijo
Estructura de los Radioenlaces
Elementos de reserva Fiabilidad • Equipos de protección o reserva activa (stand-by)
• Entran en servicio cuando falla el enlace operativo
• Radioenlace M+N• M canales activos y N en reserva
• Aplicaciones prácticas : 2+1 y 3+1
• Conmutación:• Automática (señales de supervisión) vs manual (mantenimiento)• Por separado en cada sentido• En Tx o en Rx: en FI (ciclo de conmutación mas breve) o en BB
NOTA:• La conmutación ocurre cuando una señal de referencia se degrada por debajo
de un “umbral de conmutación” y se mantiene degradada un tiempo (histérisis).• En radioenlaces digitales el parámetro de control es la tasa de errores (BER)
10I. Zamora Unidad III: Radioenlaces terrenales del servicio fijo
Diagrama de bloques de un radioenlace
TRATAMIENTO DE SEÑAL
MODUP
CONVAMP
POT. RF FILTRO
TRATAMIENTO DE SEÑAL
DEMOD AMPIF
DOWNCONV
AMPRF LNA
FILTRO
CAG
tP
BB
ttL
BB
PB
PB
tGbL rG
XT XRXT
XR
1c
2c
1c
2c
1c
2c
1c
2c
rP trL
RF
THNC /
ob NE /
NS /
ebP
11I. Zamora Unidad III: Radioenlaces terrenales del servicio fijo
Parámetros básicos de un radioenlace
Pt (dBm) Potencia de salida del transmisor
Ltt, Ltr (dB) Pérdidas en circuitos de acoplamiento (branching) a la antena del Tx y Rx respectivamente.
Gt, Gr (dB) Ganancias de las antenas del Tx y Rx respectivamente (isotrópica).
Lb (dB) Pérdida básica de propagación.
Pr (dBm) Potencia recibida en el receptor.
FN(dB) Figura de ruido del receptor.
TH (dBm) Umbral o sensibilidad del receptor.
Pr /N=C/N (dB) Relación potencia recibida a la entrada del receptor (pasabanda) a potencia de ruido antes de demodulación
S/N (dB) Relación señal bandabase a potencia ruido en un canal bandabase (radioenlaces analógicos)
Eb/N0 (dB) Relación energía de bit a densidad espectral de potencia de ruido (radioenlaces digitales)
Peb Probabilidad de error de bit, para radioenlaces digitales
Diagrama de bloques de un radioenlace
12I. Zamora Unidad III: Radioenlaces terrenales del servicio fijo
Planes de frecuencias
• Fija las frecuencias portadoras del radiocanal, entre otras cosas
• Las frecuencias de transmisión y recepción deben estar lo suficientemente separadas porque:
• Grandes diferencias entre los niveles de Tx y Rx
• Evitar acoplos entre ambos sentidos de transmisión
• Directividad insuficiente de las antenas
Bandas de frecuencias atribuidas a radioenlaces
Plan a dos frecuencias: f1 y f2
13I. Zamora Unidad III: Radioenlaces terrenales del servicio fijo
Planes de Canalización
• Para una banda y capacidad determinada, se establece:
• No. de radiocanales• Separación entre frecuencias adyacentes y
entre frecuencias extremas y los bordes• Bandas de guarda
• Valores de frecuencias portadora• Polarizaciones• Frecuencia central de la banda• Anchura de RF de las portadoras• Tipo y capacidad del enlace
Ejemplo de canalización: Rec. ITU-R 636 en la banda de 15Ghz para radioenlaces digitales de pequeña y mediana capacidad con 28MHz.
Todas la bandas suelen estar divididas en dos semibandas: Tx y Rx.
Optimizar utilización de espectro y
minimizar interferencias
16 radiocanales
nff rn 282688
)(283626 nNff rn
Nn ,...,2,1
16N
Mhzfr 11701
14I. Zamora Unidad III: Radioenlaces terrenales del servicio fijo
Componentes de un radioenlace
15I. Zamora Unidad III: Radioenlaces terrenales del servicio fijo
Arquitectura básica ODU/IDU de la estación base
IDU (In-Door Unit)Es un dispositivo de telecomunicaciones que recibe la señal IF desde el ODU, e integra las funciones de procesamiento de señal y MUX/DEMUX. Este dispositivo se conecta con la red interna del usuario.
ODU (Out-Door Unit)Es la unidad RF compuesta de equipos de transmisión que se ubican en el exterior que incluye, típicamente, la antena, un bloque amplificador de bajo ruido y el transceptor.
El ODU y el IDU se conectan a través del cable IF.
El IDU normalmente soporta protocolos TDM (Time Division Multiplexing e IP (Internet Protocol).
Componentes de un radioenlace
16I. Zamora Unidad III: Radioenlaces terrenales del servicio fijo
Configuraciones de la Arquitectura ODU/IDU
All In-Door Una sola caja incluye el IDU y el ODU. Todos los componentes activos están
dentro de una misma caja. Los componentes pasivos se instalan en
la torre.
Ventajas: Mantenimiento no requiere trabajo en
altura Posibilidad de empleo de equipos en
formato chasis
Desventajas: Fácil acceso a IDU y ODU Espacio en rack requerido Instalación de guíaonda requiere un alto
nivel de especialización Posibles pérdidas ODU-antena
Componentes de un radioenlace
17I. Zamora Unidad III: Radioenlaces terrenales del servicio fijo
Configuraciones de la Arquitectura ODU/IDU
All Outdoor Una sola caja incluye el IDU y el ODU. Todos los componentes activos y pasivos
se instalan en la torre.
Ventajas: No requiere nada de espacio en rack Difícil acceso a IDU y ODU Cableado sencillo (fibra óptica, cobre,…) Permite montaje directo ODU-Antena Desventajas: Mantenimiento más complicado Personal con formación en altura para
cualquier actuación
Componentes de un radioenlace
18I. Zamora Unidad III: Radioenlaces terrenales del servicio fijo
Configuraciones de la Arquitectura ODU/IDU
Split Mount
Una sola caja incluye el IDU y el ODU. Todos los componentes activos y pasivos
se instalan en la torre.
Ventajas: Cableado sencillo (coaxial) Permite montaje directo ODU-Antena Requiere poco espacio en rac
Desventajas: Mantenimiento complicado Personal con formación en altura para
ciertas actuaciones
Componentes de un radioenlace
ODU y IDU - Ejemplos
19I. Zamora Unidad III: Radioenlaces terrenales del servicio fijo
Componentes de un radioenlace
Especificaciones ODU
20I. Zamora Unidad III: Radioenlaces terrenales del servicio fijo
Componentes de un radioenlace
Especificaciones antena
21I. Zamora Unidad III: Radioenlaces terrenales del servicio fijo
Componentes de un radioenlace
Especificaciones IDU
22I. Zamora Unidad III: Radioenlaces terrenales del servicio fijo
Features & BenefitsUp to 310Mbps data throughput, full duplexAvailable modulation schemes Programable QPSK / 16QAM / 32QAM / 64QAM / 128QAM / 256QAMAvailable channel bandwidth ETSI standards : 7 / 14 / 28 / 40 and 56 MHz ANSI standards : 10 / 20 / 30 / 40 and 50 MHzCustomer network data interface1 x Gigabit Ethernet (100/1000Base-T) 1 x 10/100BaseTX for data or management1-2 x E1 / T1 plug-in extension module1 x E3 / DS3 plug-in extension moduleup to 16 x E1 in combination with ATH mux ConfigurationMix of TDM + Ethernet / Ethernet only / TDM onlyCapacity is dynamically allocated between E1/T1/E3/DS3 channels and Ethernet IF / ODU interface N-type connectorstandard configuration 350 / 140 MHz IF ODUscompatible with major ODU manufactures
Componentes de un radioenlace
Implementación de radioenlace simple
23I. Zamora Unidad III: Radioenlaces terrenales del servicio fijo
Componentes de un radioenlace
Implementación de backhaul y backbone en distintas redes inalámbricas
24I. Zamora Unidad III: Radioenlaces terrenales del servicio fijo
Componentes de un radioenlace
Alimentadores - Líneas de tx que transportan señales a la antena
Líneas coaxiales:• Hasta unos 3GHz• Flexibles y fáciles de instalar• Impedancia típica: 50• Características de atenuación (dB/m) dependientes
de la frecuencia.
Guías de ondas:• Operación mono-modo para f > 3 GHz.• Rellenas de aire seco o nitrógeno.• Atenuación unitaria (dB/m)
25I. Zamora Unidad III: Radioenlaces terrenales del servicio fijo
Componentes de un radioenlace
Circuitos de acoplo - Dispositivos pasivos de microondas que permiten la Tx/Rx de varios radiocanales por la misma antena.
• Circuladores• Combinadores• Filtros• Duplexores• Polarizadores• Supresores de intermodulación, etc.
Introducen pérdidas de inserción: LDF (dB).
26I. Zamora Unidad III: Radioenlaces terrenales del servicio fijo
Componentes de un radioenlace
27I. Zamora Unidad III: Radioenlaces terrenales del servicio fijo
Circuitos de acoplo
Componentes de un radioenlace
Ilustración de radioenlace con estación repetidora
28I. Zamora Unidad III: Radioenlaces terrenales del servicio fijo
Componentes de un radioenlace
Ilustración de la estación repetidora
29I. Zamora Unidad III: Radioenlaces terrenales del servicio fijo
Componentes de un radioenlace
Ilustración de la estación nodal (Drop-In)
30I. Zamora Unidad III: Radioenlaces terrenales del servicio fijo
• Lectura Obligatoria• Transmisión por Radio
• Capítulo 5Sección 5.1, 5.2, 5.3, 5.4, 5.5 y 5.6 (hasta 5.6.1)
• Lectura Recomendada
• Ninguna.
31I. Zamora Unidad III: Radioenlaces terrenales del servicio fijo