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sábado, 11 de junio de 2011

Tutorial básico de Radio Mobile

Radio Mobile es un simple y a la vez eficaz software de simulación de radioenlaces, usado para cálculo y diseño de enlaces microondas punto a punto, punto a multipunto o una red de microondas.
Es una herramienta básica, la cual nos muestra mediante gráficos los datos básicos en un diseño de enlaces, tales como zonas y radios de Fresnel, cotas de los puntos geográficos (si existe o no línea de vista), valores de curvatura de la tierra (el elemento "K"), coordenadas geográficas, distancia entre puntos, etc. El modelo que presenta Radio Mobile es un modelo que se asemeja a la realidad, y hasta se puede simular los niveles de potencia de las IDU y las ganancias de las antenas, diseñando de tal manera el nivel de recepción que deseemos.
La gran ventaja sobre otros simuladores es que este es un software de libre distribución, a diferencia de otros que cuentan con licencias y se actualizan con claves de activación.
Ya que este blog trata sobre Comunicaciones Móviles, le daremos la aplicación a la red GSM, descrita en la entrada anterior.
Básicamente una estación base celular (de ahora en adelante la llamaremos EBC) está compuesta por los siguientes elementos:
  • Equipo de Radio Base (RBS, Radio Base Station).
  • Equipo de transmisiones (Consiste en una o varias IDUs (InDoor Unit) y una o varias ODUs (OutDoor Unit)).
  • Tablero de Energía (Usado para energizar los equipos)
  • Pozos a tierra (Aterramiento de equipos)
  • Sistema Radiante (Constituye la torre, los cables o feeders y las antenas instaladas en la torre)
La relación entre estos elementos es la siguiente: el tablero de energía es el encargado de distribuir la energía para los equipos instalados en la EBC. Todos los equipos, incluyendo el sistema radiante, deben ir aterrados a las barras de tierra que a su vez están interconectadas con todos los pozos de tierra existentes en la EBC. La RBS se encarga de generar y procesar las señales de RF que recorren por los feeders hasta llegar a las antenas, en donde las señales RF se liberan al espacio dándonos cobertura celular. El equipo de transmisión se encarga de enlazar la EBC con otra estación (que contiene los equipos de conmutación y BSCs) para su Operación y Mantenimiento (OSS). Luego de esta breve explicación, nos centraremos en la simulación del enlace entre la EBC y la otra estación, comúnmente llamada URA.

ODU + Antena tipo tambor




IDU


Tutorial de Radio Mobile
1. Descargar e instalar el ejecutable .exe del siguiente enlace:
2. Abrir el programa y dar click en File -> New Networks para crear un nuevo proyecto. Click en OK y dejar todos los valores por defecto. Networks indica la cantidad de enlaces entre EBCs, Units son las EBC (en nuestro caso) y Systems son los enlaces entre Networks.
3. Click en File -> Map Properties. Aparecerá la siguiente pantalla:
En la parte superior izquierda se muestra el centro del mapa localizado por la latitud y la longitud. La casilla "Use cursor position" indica que el cursor del mouse nos llevará a la posición que queramos cuando tengamos el mapa abierto. El botón World Map nos lleva al mapa del mundo. En "Select a city name" se muestra una lista de ciudades, si se encuentra la ciudad donde queremos realizar el radioenlace, es sólo cuestión de buscarla. La manera más exacta de encontrar un mapa es en la casilla "Enter LAT LON or QRA", aquí ingresaremos la latitud y longitud del lugar de nuestro radioenlace. En mi caso ingresaré las coordenadas de la EBC Villacuri 2, ubicada en Ica, en donde estuve últimamente trabajando.
La otra opción como la mencionamos sería la siguiente: Click en Select a city name y escoger la ciudad. Nosotros tomaremos la primera opción.
Click en OK y luego en Extract. Esperamos a que se descarguen los mapas de los servidores y después de un momento se mostrará el mapa de relieves. Para una mejor vista, ingresamos nuevamente a File -> Map Properties y le damos click al cajón Merge pictures, luego a Extract. Nos aparecerá el siguiente cuadro:
Como se ve en la figura, existen diversos servidores que nos proporcionan diversas fuentes de mapas. Para mapas políticos, escogemos la opción "Internet OpenStreetMap" y click en Draw. Nos aparece lo siguiente:
4. A modo de ejemplo haremos un enlace entre la EBC Villacuri 2 y la ciudad de Ica. Colocamos el cursor sobre la coordenada que especificamos y nos vamos a File -> Unit properties y aparecerá lo siguiente:
En el campo "Name", ingresamos en nombre de la EBC, en nuestro caso EBC Villacuri 2, click en "Place unit at cursor position" y le damos OK. Para la estación en Ica, elegimos Unit 2 y le ponemos un nombre. Click en OK y aparecerá lo siguiente:
5. Ahora estableceremos nuestra red de radioenlace. Para ello nos vamos a File -> Network properties. Se tendrá lo siguiente:
En la pestaña "Parameters" escogemos las frecuencias y el tipo de polarización de las antenas, la refractividad de la superficie, la conductividad de la tierra y la permitividad relativa, así como también el clima. En este caso usaremos las frecuencias 14.6 GHz y 15.16 GHz en polarización horizontal. Los demás valores quedarán por defecto. En "Topology" escogemos el tipo de señal a transmitir. En la pestaña "Membership" estableceremos las dos unidades que anteriormente definimos para crear el radioenlace, y se escogerán el tipo de nodo Command, Subordinate o Rebroadcast (Máster, esclavo o repetidor), así como la altura de la antena. En "Systems" elegimos Mobile y tipo de antena "yagi.ant", ya que se aproxima más a una antena direccional tipo tambor, ingresamos la potencia de transmisión, pérdida de feeders. Se tendrá lo siguiente:
Después de configurar lo anteriormente mencionado, click en OK y nos vamos a View -> Show networks -> All para ver el enlace:
6. Para terminar con el enlace y obtener el link budget, nos vamos a Tools -> Radiolink. Se tendrá lo siguiente:
Ya que hemos usado uno de los puntos sin verificar las coordenadas (EBC Ica), según nuestra gráfica, no tenemos línea de vista. Una solución sería instalar un repetidor en la cota más alta de nuestra gráfica, en este caso en el pico ubicado en el medio. Sin embargo, se debería conocer el acceso al lugar, si es posible o no desplazar personal hacia ese punto y muchos otros factores como la energía y la construcción de una nueva torre. Otra solución, en este caso ficticia, sería elevar la altura de las antenas. Realizando pruebas con varios valores, se obtuvo lo siguiente:
Elevando la altura de las antenas, en la EBC Villacuri a 150 m y en la EBC Ica a 300 m respectivamente, se obtuvo línea de vista. Pero sabemos que es imposible construir torres de tal altura, además que los costos se elevarían. En la parte superior se muestran los datos del enlace establecido. Para lograr un umbral de recepción, sólo se setean los datos tales como las potencias de los transmisores, ganancias de antenas, etc.
Como lo ven, es un software muy útil y sencillo para calcular los radioenlaces. No sólo es usado para enlaces punto a punto, como en este caso, sino también para redes punto - multipunto, incluyendo estaciones repetidoras.
Cabe resaltar que existe un software aun más completo, llamado Path Loss, que contiene una base de datos de equipos y antenas reales, con variedad de modelos. Pero este ya será tema de explicación en una futura entrada a este blog.