Pathloss 4.0 - Descarga

Amigos seguidores del Blog, sigan el link de la parte inferior para descargar el Software Pathloss 4.0 que incluye lo siguiente:

• Modelos de antenas MW: Andrew, Mini Link, SIAE, Nokia, RFS, NEC, etc.
• Modelos de IDU's: Alcatel, SIAE, Huawei, Mini Link, Nokia, NEC, etc.
• Archivos de ejemplos de diversas simulaciones.
• Archivos con el mapa completo del Perú.
• Archivos de simulación de climas.

Pathloss 4.0

Ahora podrán simular un radioenlace con coordenadas geográficas reales y practicar con todo lo referente al campo de las comunicaciones por Microondas.

Espero que sea un gran aporte y el inicio para poder desarrollarse en este grandioso campo de la Ingeniería de Telecomunicaciones.

Tutorial básico de Pathloss

Retomando el Blog después de poco más de un año por diferentes motivos, ya sea viajes, estudios, exámenes, etc; les presento un manual didáctico del Software Pathloss 4.0, muy usado para simulación de Enlaces de Microondas dentro del entorno del campo de RF y Transmisiones.

Como se mencionó en un post anterior, se iba a describir las características de este software, muy útil y mucho más completo que el Radio Mobile. La descripción teórica del esquema de un enlace de microondas ya se explicó en el post Tutorial básico de Radio Mobile, así que es necesario darle un pequeño repaso para poder entender los conceptos del Path Loss.

Tutorial de Pathloss 4.0

Antes de empezar con el procedimiento del uso del Path Loss, es necesario tener el software ejecutable, este software es portable, no se necesita instalar, simplemente se ejecuta y se empieza a configurar. No he podido subirlo aún ya que pesa aproximadamente 2 GB (incluido la base de datos de IDUs, antenas, ODUs, etc), pero en caso lo requieran se ponen en contacto conmigo mediante el correo y veremos la manera de que puedan tener el software.


1. Ejecutar el archivo PLW40.exe, nos manda un mensaje de error (simplemente lo evadimos) y le damos Aceptar:

2. Se abre la pantalla principal del Pathloss, en el cual se puede ver que está diseñada de manera esquemática, por cuadros, para poder visualizar los datos con mayor facilidad.

3. Seleccionamos Module -> Network para crear los dos puntos del Radioenlace, observamos lo siguiente:

4. Click en Site Data -> Site List para el ingreso de datos de los puntos del enlace:

5. Seleccionamos Edit -> Add y agregamos el primer punto, es necesario tener las coordenadas de ambos sitios, en el formato de grados, minutos y segundos; adicionalmente se requiere la cota (msnm). En mi caso el primer punto del enlace es la OC Zárate (SJL). A finalizar click en OK.

6. Nuevamente nos vamos a Edit -> Add para crear el segundo punto, en mi caso, la EBC Tiahuanaco_New (SJL), ingresamos la cota y las coordenadas, luego click en OK.

7. Finalmente, obtenemos los dos puntos, como se muestra en la siguiente figura:

8. Cerramos la ventana anterior y observamos que se han creado ambos puntos representados a escala en coordenadas geográficas. Ubicamos el cursor por encima de cualquier punto y lo arrastramos hacia el otro punto para crear el enlace.

9. Le damos click a la línea que une los dos puntos y seleccionamos Terrain Data para cargar la base de datos con las coordenadas más cercanas a ambos puntos y generar el perfil del terreno.

10. Obtenemos el siguiente gráfico, en el cual crearemos el perfil superficial:

11. Le damos click a Configure -> Terrain Data Base y nos manda una ventana para la carga de la base de datos. Los datos se toman del Data Base del satélite Odyssey en el formato de coordenadas UTM.

12. Seleccionamos Setup Primary:

13. Click en Set Directory y buscamos la carpeta "Heights" que se encuentra dentro de la carpeta del Path Loss y el cual contiene las coordenadas geográficas del Perú.

14. Click en File -> Import List para cargar la base de datos.

15. Aparece la ventana Defie Fields con informados de las coordenadas UTM.

16. Nos aparece la una ventana en la cual seleccionamos el archivo index.txt, que contiene los comandos para generar el perfil de la superficie con los datos del Perú.

17. Click en OK y cerramos la ventana con la lista de coordenadas Odyssey - UTM. Luego nos aparece otra ventana de Odyssey - UTM. Click en Close nuevamente.

18. Aparece la ventana Configure Terrain Database. Click en OK y ya se tiene creada la base de datos del perfil de la superficie.

19. Le damos click en Operations -> Generate Profile para generar el perfil anteriormente creado. Nos muestra la siguiente ventana:

20. Dejar intacto el valor de 0.200 Km, ya que es el margen de error que maneja la base de datos y a continuación click en Generate, nos manda un mensaje de perfil generado como se muestra a continuación:

21. Como se muestra, nuestro perfil se ha generado con 10 puntos geográficos, ordenados de acuerdo a la distancia y la elevación entre ambos puntos del enlace:

22. Click en Module -> Worksheets para ingresar los datos en cada uno de los dos puntos del radioenlace. Se muestra gráficamente el enlace existente:

23. Le damos click en el recuadro "Ch" ubicado en la parte izquierda debajo de "TR". En este campo vamos a ingresar los datos de las frecuencias de transmisión de ambos puntos. También se ingresa la polarización de las antenas. En mi caso se usa polarización horizontal.

24. Ahora seleccionamos el recuadro "TR" que equivale a la IDU. Se despliega la siguiente figura:

25. Click en Code Index para cargar la base de datos de las IDUs. Para esto ya debemos tener los datos de la modulación, frecuencias, ancho de banda, capacidad, cantidad de tributarios, etc.

26. Click en New Index y buscamos la carpeta en la que se encuentra ubicada  la IDU de nuestro enlace. En mi caso es un Huawei RTN 620  la cual se puede encontrar en el siguiente directorio: PLOSS40/PLW40/EQUIPMENT/RTN600V100R005_3/IF1/SP/15G.

27. Seleccionamos el equipo que tenga las características que mejor se ajusten a lo que requiere el cliente en su enlace.

28. Click en View para revisar las características del equipo seleccionado.

29. Cerramos la ventana anterior y le damos click en Both para seleccionar el equipo en ambos puntos del radioenlace. Obtenemos lo siguiente:

30. Le damos click al recuadro de la flecha curveada, que representa un circulador. En nuestro caso no usamos el circulador en nuestro enlace, así que no generamos pérdidas de este tipo, por lo tanto cerramos la ventana dándole click en OK.

31. Click en la línea de transmisión (cable coaxial RG8 en nuestro caso como feeder) para ingresar los datos de las pérdidas de atenuación y pérdidas por conector en dB. La atenuación se expresa en (dB/100 m) y se encuentra en el Datasheet del fabricante, es por esto que se debe ingresar la cantidad de cable en metros que se ha usado para cada enlace. Se considera 1.5 dB en pérdidas por conector.

32. Click en OK en la ventana anterior y ahora seleccionamos la antena de microondas. De igual manera que la IDU, se debe tener las características de las antenas, tales como polarización, ganancia, diámetro, azimuth, etc.

33. Click en Code Index y nos vamos a la carpeta que contiene la base de datos de diversos fabricantes de antenas microondas. En mi caso se instaló una antena Huawei, la cual no contamos en la base de datos, pero la que más se asemeja es la antena Putián. La ubicamos en PLOSS40/PLW40/ANTENAS/POTEVIO/SINGLE POLARIZATION/15G.

34. Seleccionamos la antena que se adecúe al radioenlace. En mi caso se utilizó una antena de 0.6 m de diámetro. Click en Both para cargar a nuestro diseño.

35. Luego de realizar los pasos anteriores obtenemos lo siguiente. Le damos click en OK.

36. Ahora le damos click en la nube que se encuentra en la parte superior, exactamente en el medio de las dos antenas de microondas, se muestra lo siguiente:

37. Como en todos los diseños de red de cualquier tipo, nos basamos en el peor de los casos para realizar la simulación. Elegimos el archivo que se muestra en la figura. En este caso es un clima lluvioso.

38. En la imagen se observa que ya se cargó el clima lluvioso. Esto es para tenerlo en cuenta en el cálculo del FSL (Free Space Loss, Pérdida de propagación en el espacio)

39. Con esto ya tenemos el modelo de simulación del radioenlace. Procedemos a guarda el archivo y le damos click en Report -> Full Report para obtener el Link Budget del enlace. Se muestra un pequeño archivo con todos los datos detallados de ambos puntos.

40. Ahora seleccionamos Module -> Print Profile para revisar el perfil del enlace, mostrando las cotas, coordenadas geográficas y la altura de ambos sites.

41. Click en Module -> Summary y completamos los datos en los campos faltantes. En mi caso le he agregado el campo State, Tower Height y Radio Configuration. Como se ve en la figura, la potencia de recepción (RX signal) es igual a -34.46 dBm con una potencia de transmisión (TX power) de +17.5 dBm. Esta PTx es la máxima potencia que emite la IDU Huawei RTN 620 y si el enlace trabaja con estas señales altas de potencia el equipo se puede sobresaturar.

42. En la siguiente figura se ha variado la PTx a +13 dBm, que es un valor aceptable en este tipo de enlaces urbanos, obteniendo PRx = -38.96 dBm, un valor óptimo que garantiza la estabilidad del enlace.

Y así terminamos con el diseño de enlaces de microondas utilizando una herramienta indispensable en  el campo de RF y MW: el Pathloss.

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:

Radio Mobile Setup

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.