DISEÑO DE SISTEMA DE REGISTRO, UBICACIÓN Y DESPACHO DECONTENEDORES PARA EL PUERTO MARITIMO SOCIEDAD PORTUARIA             ...
DISEÑO DE SISTEMA DE REGISTRO, UBICACIÓN Y DESPACHO DECONTENEDORES PARA EL PUERTO MARITIMO SOCIEDAD PORTUARIA             ...
Nota de aceptación____________________________________________________________________________________Presidente del jurad...
A mis padres José y Nancy, a mis hermanos,y a mi abuela Lilia, gracias por todo.
AGRADECIMIENTOSA mis padres quienes me infundieron la ética y el rigor que guían mi transitar porla vida, además de ser la...
CONTENIDOGLOSARIO………………………………………………………………………………………………………………..11RESUMEN………………………………………………………………………………………………………………...15ABSTR...
1.6.2.3. Modelo COST 231………………………………………………………………………...39                 1.6.2.4. Modelo Walfisch Bertoni……………………………………………...
2.6.4. IEEE 802.11e ………………………………………………………………………………………….89         2.6.5. IEEE 802.11 Súper G………………………………………………………………………………...
3.4. COMPATIBILIDAD ELECTRO MAGNETICA………………………………………………………………….1583.5. PRUEBAS DE CAMPO…………………………………………………………………………………………....
4.4.1. DESCRIPCIÓN DE LA APLICACIÓN DE ESCRITORIO………………………………………..211        4.4.2. FUNCIONAMIENTO DE LA APLICACIÓN DE ESC...
LISTAS                                            LISTA DE TABLASTabla 1.1.    Perdidas de acuerdo al tipo de material y f...
Figura 2.8.    La implementación FDMFigura 2.9.    (a) Espectro de FDM (b) Espectro OFDMFigura 2.10.   Prefijos cíclicosFi...
Figura 3.27.   Zona 5 en 2DFigura 3.28.   Zona 5 en 3D, Isométrica suroesteFigura 3.29.   Zona 5 en 3D, Isométrica sureste...
Figura 3.72. Posiciones de medidas de potencia en la ZONA 5Figura 3.73. Posiciones de medidas de potencia en la ZONA 6Figu...
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GLOSARIO3COM: Es uno de los líderes en fabricación de equipos para infraestructura deRedes Informáticas.AAA: Corresponde a...
DSL: (Digital Subscriber Line, Línea de abonado digital) es un término utilizadopara referirse de forma global a todas las...
PoE: (Power over Ethernet) es una tecnología que permite la alimentacióneléctrica de dispositivos de red a través de un ca...
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RESUMENHace poco tiempo el mundo comenzó una etapa de modernización y actualizacióntecnológica en cuanto a la colección de...
ABSTRACTTime recently the world began a modernization stage and technological upgradeas for the collection of data in outd...
INTRODUCCIONLa lentitud del actual sistema de registros de operaciones portuarias y la grandemanda que por su importancia ...
18  
CAPÍTULO 1    RADIOCOMUNICACIÓN       19  
                                1. RADIOCOMUNICACIONLa Radiocomunicación se define como la Telecomunicación realizada por ...
•   Ancho de banda necesario: el ancho de la banda de frecuencia que es        apenas suficiente para garantizar la transm...
-   Circular: el extremo del vector campo eléctrico describe un círculo.1.1.2. PARÁMETROS DE RECEPCIÓN3B         •   Inten...
ausencia de esta energía no deseada. El análisis y control de la             interferencia tiene gran importancia para la ...
Los sistemas limitados en potencia son aquellos que la zona de cobertura secalcula a través de la potencia de señal recibi...
•   Dipolo λ/2: Está formada por dos trozos de material conductor, cada uno de        un cuarto de longitud de onda. Si se...
Cuando existe desadaptación de impedancias en el trasmisor o en el receptor, hayque calcular lo que se pierde por reflexió...
En una LAN inalámbrica de infraestructura, como la topología es conocida y elárea total de cobertura de la red inalámbrica...
(a)                                       (b)Figura 1.4. Señal transmitida (a); señal recibida (b) en una propagación mult...
transmisión tan alto como sea posible o con un alcance de cobertura limitado, olas dos cosas [6].1.5. PROPAGACIÓN DE LA SE...
Figura 1.5. Formas de propagación1.5.2. DESVANECIMIENTO (FADING)Efecto que resulta de la condición de que la señal que rec...
1.5.2.2. Desvanecimiento de larga escalaEs el tipo de desvanecimiento provocado por el movimiento de la antena receptoray ...
Características de los ecualizadores [5]:      • Son adaptivos; se acoplan a los cambios temporales de la señal.      • Se...
• Combinación por proporción máxima (MRC). Las señal son “pesadas” y      luego las de mayor proporción son sumadas y la r...
de llegar a ser los más sencillos que existen no deben de dejar de tomar en cuentaciertos parámetros para sus cálculos ent...
Ecuación 1.14.Donde:        k=                          .            Ecuación 1.15.Esta ecuación muestra que hay una relac...
Figura 1.9. Modelo de Dos RayosEl segmento de separación entre transmisor y receptor puede considerarse plano,ya que en la...
Este modelo es válido para frecuencias superiores 40 MHz e inferiores 1 GHz yterrenos irregulares [10].1.6.2. MODELOS DE P...
G (ht) Ganancia de la altura efectiva de la antena de Tx.G (hr) Ganancia de la altura efectiva de la antena Rx.GAREA es la...
69.55    26.16 log       13.82 log                  44.9   6.55 log    log                                                ...
1.6.2.3. Modelo COST 231La Cooperativa Europea para investigación científica y técnica (EURO-COST)desarrolló el modelo COS...
Q2 es la atenuación existente a nivel de los techos, a causa del número variablede construcciones que puede provocar un ef...
En el caso en el que existe línea de vista entre el transmisor y el receptor (LVD) sepuede utilizar la ecuación 1.35, la c...
Figura 1.12. Gráfica ángulo incidenteLa determinación del factor Lmsd fue tomada del modelo propuesto por Walfisch-Bertoni...
Diseño de sistema de registro, ubicación y despacho de contenedores para el puerto maritimo sociedad portuaria regional de...
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Diseño de sistema de registro, ubicación y despacho de contenedores para el puerto maritimo sociedad portuaria regional de Buenaventura

  1. 1. DISEÑO DE SISTEMA DE REGISTRO, UBICACIÓN Y DESPACHO DECONTENEDORES PARA EL PUERTO MARITIMO SOCIEDAD PORTUARIA REGIONAL DE BUENAVENTURA Jonathan Quiñones Arroyo UNIVERSIDAD DEL QUINDÍO FACULTAD DE INGENIERÍA INGENIERÍA ELECTRÓNICA ARMENIA, QUINDÍO 2008
  2. 2. DISEÑO DE SISTEMA DE REGISTRO, UBICACIÓN Y DESPACHO DECONTENEDORES PARA EL PUERTO MARITIMO SOCIEDAD PORTUARIA REGIONAL DE BUENAVENTURA Jonathan Quiñones Arroyo Trabajo de Grado para optar al título de Ingeniero Electrónico Director LUIS EDUARDO TOBON LLANO Ingeniero Electrónico UNIVERSIDAD DEL QUINDÍO FACULTAD DE INGENIERÍA INGENIERÍA ELECTRÓNICA ARMENIA, QUINDÍO 2008
  3. 3. Nota de aceptación____________________________________________________________________________________Presidente del jurado_____________________Jurado_____________________JuradoArmenia, Quindío 2008
  4. 4. A mis padres José y Nancy, a mis hermanos,y a mi abuela Lilia, gracias por todo.
  5. 5. AGRADECIMIENTOSA mis padres quienes me infundieron la ética y el rigor que guían mi transitar porla vida, además de ser la base de mi educación.A mis hermanos por confiar en mí.A mi Director de Tesis: Ing. Luís Eduardo Tobon Llano por su asesoramiento yestímulo para seguir creciendo intelectualmente.A Alexander Angulo, Dida Eugenia, y Javier Riascos por brindarme la informaciónnecesaria para el desarrollo de este proyecto.A toda mi familia quienes vieron en mí a ese joven dedicado y emprendedor.A Sandra, Camacho, Pedro, y todos aquellos que estuvieron conmigo en esta fasede mi vida que culmina pero le abre las puertas a una nueva que espera nodefraudarles.
  6. 6. CONTENIDOGLOSARIO………………………………………………………………………………………………………………..11RESUMEN………………………………………………………………………………………………………………...15ABSTRACT……………………………………………………………………………………………………………….16INTRODUCCIÓN…………………………………………………………………………………………………………17CAPITULO 11. RADIOCOMUNICACION……………………………………………………………………………………………201.1. PARÁMETROS CARACTERÍSTICOS DE UNA RADIOCOMUNICACIÓN………………………………… 20 1.1.1. PARÁMETROS DE EMISIÓN ...……………………………………………………………………..20 1.1.2. PARÁMETROS DE RECEPCIÓN ……………………………………...……………………….......22 1.1.3. PARÁMETROS DE EXPLOTACIÓN………………………………………………………………...231.2. TIPOS DE SISTEMAS RADIOELECTRICOS…………………………………………………………………...23 1.2.1. SISTEMAS LIMITADOS EN POTENCIA……………………………………………………………23 1.2.2. SISTEMAS LIMITADOS EN INTERFERENCIA …....……………………………………………241.3. ANTENAS……………………………………………………………………………………………………………24 1.3.1. TIPOS ELEMENTALES DE ANTENAS……………………………………………………………..241.4. PERDIDA DE POTENCIA…………………………………………………………………………………………25 1.4.1. FACTORES DE PÉRDIDA……………………………………………………………………………25 1.4.1.1. Pérdidas por desapuntamiento………………………………………………………….25 1.4.1.2. Pérdidas por desadaptación……………………………………………………………..25 1.4.1.3. Pérdidas por desajuste de polarización………………………………………………...26 1.4.1.4. Interferencia del canal adyacente……………………………………………………….26 1.4.1.5. Propagación multi-trayectoria……………………………………………………….......26 1.4.1.6. Pérdida de camino………………………………………………………………………...281.5. PROPAGACIÓN DE LA SEÑAL…………………………………………………………………………………..28 1.5.1. INFLUENCIA DEL ENTORNO EN LA PROPAGACIÓN…………………………….…..28 1.5.1.1. Línea de vista……………………………………………………………….......29 1.5.1.2. Reflexión………………………………………………………………………....29 1.5.1.3. Refracción…………………………………………………………………….…29 1.5.1.4. Difracción……………………………………………………………………..….29 1.5.1.5. Esparcimiento (Scattering)………………………………………………….....29 1.5.2. DESVANECIMIENTO (FADING)…………………………………………………….……..30 1.5.2.1. Desvanecimiento de pequeña escala……………………………………......30 1.5.2.2. Desvanecimiento de larga escala………………………………………....….30 1.5.3. ECUALIZACIÓN……………………………………………………………………………..31 1.5.4. DIVERSIDAD………………………………………………………………………………...31 1.5.4.1. Tipos de diversidad………………………………………………………….....32 1.5.4.2. Técnicas de combinación de diversidad………………………………….….321.6. MODELOS DE PROPAGACIÓN………………………………………………………………………………….32 1.6.1. MODELOS DE PROPAGACIÓN PARA AMBIENTES ABIERTOS………………………………33 1.6.1.1. Modelo de propagación para el espacio libre o modelo de Friis……………………..33 1.6.1.2. Modelo de Dos Rayos (Reflexión Terrestre)………………………………………...…35 1.6.1.3. Modelo de Egli……………………………………………………………………….…….36 1.6.2. MODELOS DE PROPAGACIÓN PARA AMBIENTES URBANOS………………………………36 1.6.2.1. Modelo de Okumura………………………………………………………………………37 1.6.2.2. Modelo Hata (Okumura-Hata)……………………………………………………………38 1  
  7. 7. 1.6.2.3. Modelo COST 231………………………………………………………………………...39 1.6.2.4. Modelo Walfisch Bertoni………………………………………………………………….40 1.6.2.5. Modelo COST 231 Walfisch-Ikegami……………………………………………………40 1.6.2.6. Modelo de Longley-Rice (ITS irregular terrain model)………………………………...44 1.6.3. MODELOS DE PROPAGACIÓN PARA AMBIENTES INTERIORES…………………………….45 1.6.3.1. Modelo de pérdidas “Log-Distancia”…………………………………………………….47 1.6.3.2. Modelo de Quiebres Múltiples de Ericsson…………………………………………….47 1.6.3.3. Modelo del Factor de Atenuación de Seidel……………………………………………48 1.6.3.4. Modelo Ray Tracing……………………………………………………………………….49 1.6.3.5. Modelo FDTD………………………………………………………………………………55 1.6.3.6. Modelo “Moment-Method”………………………………………………………………..55 1.6.3.7. Modelos para “Small-Scale Fading”……………………………………………………..56 1.6.3.8. Distribución “Ricean”……………………………………………………………………...56 1.6.3.9. Distribución “Rayleigh”……………………………………………………………………57 1.6.3.10. Modelo “Log-Normal Fading”…………………………………………………………...57 1.6.3.11. Modelo Suzuki……………………………………………………………………………58 1.6.3.12. Modelo Nakagami………………………………………………………………………..58 1.6.2.13. Modelos Respuesta- Impulso……………………………………………………………59CAPITULO 22. REDES INALAMBRICAS....…………………………………………………………………………………………62 2.1. WLAN………………………………………………………………………………………………………………..62 2.2. VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LAS WLAN……………………………………………..…………………63 2.3. TOPOLOGÍAS Y CONFIGURACIONES………………………………………………………………………...63 2.3.1. REDES IBSS…………………………………………………………………………………………..63 2.3.2. REDES BSS……………………………………………………………………………………………64 2.3.3. REDES ESS……………………………………………………………………………...…………….652.4. MEDIOS FÍSICOS………………………………………………………………………………………………….65 2.4.1. INFRARROJO………………………………………………………………………………………….65 2.4.1.1. Dispositivos Utilizados……………………………………………………………………66 2.4.1.2. Topologías…………………………………………………………………………………66 2.4.2. LAN POR RADIO……………………………………………………………………………………..68 2.4.2.1. Espectro Ensanchado por Secuencia Directa (DSSS)……………………………….69 2.4.2.2. Espectro ensanchado por salto de frecuencia (FHSS)…………………….…………71 2.4.2.3. Modulación por división ortogonal de frecuencia OFDM……………………………..722.5. LA CAPA FISICA Y DE ENLACE DEL MODELO OSI EN WIRELESS………………………………………73 2.5.1. LA SUBCAPA FISICA PHY………………………………………………………………………….74 2.5.1.1. PLCP……………………………………………………………………………………….74 2.5.1.2. PMD………………………………………………………………………………….……..75 2.5.2. LA SUBCAPA MAC……………………………………………………………………………………75 2.5.2.1. DCF Función de Coordinación Distribuida……………………………………………..76 2.5.2.2. PCF Función de Coordinación Puntual………………………………………………...79 2.5.2.3. Gestión de la capa MAC………………………………………………………………….81 2.5.3. LA SUBCAPA LLC……………………………………………………………………………………..842.6. ESTANDARES IEEE 802.11………………………………………………………………………………………85 2.6.1. IEEE 802.11b…………………………………………………………………………………………..85 2.6.2. IEEE 802.11a e HiperLAN/2………………………………………………………………………….87 2.6.3. IEEE 802.11g…………………………………………………………………………………………..89 2  
  8. 8. 2.6.4. IEEE 802.11e ………………………………………………………………………………………….89 2.6.5. IEEE 802.11 Súper G…………………………………………………………………………………90 2.6.6. IEEE 802.11f……………………………………………………………………………………………90 2.6.7. IEEE 802.11n…………………………………………………………………………………………..90 2.6.8. IEEE 802.11h…………………………………………………………………………………………..90 2.6.9. IEEE 802.11i …………………………………………………………………………………………...902.7. CARACTERÍSTICAS DE IEEE 802.11…………………………………………………………………………..91 2.8. DIRECCIONES MAC………………………………………………………………………………………………932.9. DISPOSITIVOS WLAN…………………………………………………………………………………………….94 2.9.1. ORDENADOR DE ESCRITORIO…………………………………………………………………….94 2.9.2. ORDENADOR PORTÁTIL O TABLET PC………………………………………………………….95 2.9.3. PDA O POCKETPC …………………………………………………………………………………..95 2.9.4. PUNTOS DE ACCESO (AP) 2.9.4.1. Clasificación de los Puntos de Acceso………………………………………………….96 2.9.5. SWITCH CONTROLLER……………………………………………………………………………...982.10. ROAMING O HANDOFF…………………………………………………………………………………………99 2.11. EVITAR INTERFERENCIAS ENTRE APS……………………………………………………………….…1002.12. VLANs (Virtual LANs)……………………………………………………………………………………………101 2.13. SEGURIDAD EN REDES INALAMBRICAS…………………………………………………………………102 2.13.1. GARANTIZAR LA SEGURIDAD DE UNA RED INALAMBRICA………………………………104 2.13.1.1. Método 1. Filtrado de direcciones MAC……………………………………………..104 2.13.1.2. Método 2. Wired Equivalent Privacy (WEP)………………………………………...105 2.13.1.3. Método 3. Las VPN…………………………………………………………………….107 2.13.1.4. Método 4. 802.1x……………………………………………………………………….108 2.13.1.5. Método 5. WPA (WI-FI Protected Access)…………………………………………..112CAPITULO 33. RED RADIOELÉCTRICA DEL SISTEMA DE REGISTROS PORTUARIOS………………………………..1163.1. ESTUDIO DE NECESIDADES Y TOMA DE DATOS…………………………………………………………1173.2. ARQUITECTURA DE RED Y DIMENSIONAMIENTO………………………………………………………..117 3.3. COBERTURA RADIOELECTRICA……………………………………………………………………………..120 3.3.1. ESCOGIENDO EL MODELO DE PROPAGACION………………………………………………120 3.3.2. EL AREA DE COBERTURA………………………………………………………………………...121 3.3.2.1. Zona 1……………………………………………………………………………………..124 3.3.2.2. Zona 2……………………………………………………………………………………..126 3.3.2.3. Zona 3……………………………………………………………………………………..129 3.3.2.4. Zona 4……………………………………………………………………………………..131 3.3.2.5. Zona 5……………………………………………………………………………………..134 3.3.2.6. Zona 6……………………………………………………………………………………..136 3.3.3. SIMULACIONES EN RPS…………………………………………………………………………..138 3.3.3.1. Simulación ZONA 1……………………………………………………………………..143 3.3.3.2. Simulación ZONA 2……………………………………………………………………..145 3.3.3.3. Simulación ZONA 3……………………………………………………………………..148 3.3.3.4. Simulación ZONA 4……………………………………………………………………..150 3.3.3.5. Simulación ZONA 5………………..…………………………………………………....153 3.3.3.6. Simulación ZONA 6……………………………………………………………………..155 3.3.3.7. Principal Bridge………..………………………………………………………………..156 3  
  9. 9. 3.4. COMPATIBILIDAD ELECTRO MAGNETICA………………………………………………………………….1583.5. PRUEBAS DE CAMPO…………………………………………………………………………………………..158 3.5.1. ESPECIFICACIONES DEL ACCESS POINT A UTILIZAR………………………………………160 3.5.1.1. AP BRIDGES: 3CRWEASYA73 (3Com 11a 54 Mbps Wireless LAN Outdoor Building-to-Building Bridge and 11b/g Access Point) ...…160 3.5.1.2. APs Repetidores: 3Com® Wireless 7760 11a/b/g PoE Access Point……………161 3.5.2. ESPECIFICACIONES DE LA PCMCIA…………………………………………………………….162 3.5.3. LUGARES ANALIZADOS…………………………………………………………………………….164 3.5.3.1. Mediciones ZONA 1………………………………………………………………………164 3.5.3.2. Mediciones ZONA 2………………………………………………………………………166 3.5.3.3. Mediciones ZONAS 3 y 4………………………………………………………………..167 3.5.3.4. Mediciones ZONA 5………………………………………………………………………170 3.5.3.5. Mediciones ZONA 6………………………………………………………………………1723.6. ASIGNACION DE FRECUENCIAS……………………………………………………………………………..1733.7. CONSIDERACIONES DE SEGURIDAD……………………………………………………………………….174 3.7.1. ACEPTACIÓN, REGISTRO, ACTUALIZACIÓN Y MONITORIZACIÓN DE DISPOSITIVOS……………………………………………………………………………………….174 3.7.2. EDUCACIÓN Y RESPONSABILIDAD DEL USUARIO…………………………………………..175 3.7.3. SEGURIDAD FÍSICA………………………………………………………………………………...175 3.7.4. SEGURIDAD EN LA CAPA FÍSICA………………………………………………………………..176 3.7.5. CONTRAMEDIDAS DE SEGURIDAD……………………………………………………………..176 3.7.6. MONITORIZACIÓN DE LA RED Y RESPUESTA ANTE INCIDENTES……………………….176 3.7.7. AUDITORIAS DE SEGURIDAD Y ESTABILIDAD DE LA RED…………………………………1773.8. EQUIPAMIENTO DE ESTACIONES……………………………………………………………………………177 3.8.1. CONFIGURACION DE EQUIPOS DE RED……………………………………………………….178 3.8.1.1. Configuración de AP 3CRWEASYG73………………………………………………..178 3.8.1.2. Configuración de AP 3COM 7760 (Repetidores)…………………………………….186 3.8.1.3. Configuración de AP 3COM 7760 (ACCESS POINT_D)…………………………....188 3.8.1.4. Acerca del Switch Controller……………………………………………………………188 3.8.1.5. Acerca del Software de Administración 3WXM……………………………………....1903.9. RED CABLEADA Y OTRAS INSTALACIONES……………………………………………………………….198 3.9.1. INSTALANDO LOS PRINCIPAL BRIDGES……………………………………………………….198 3.9.2. DESPLIEGUE DE LAS POCKETPCs ……………………………………………………………..201CAPITULO 44. DISEÑO DEL SOFTWARE PARA EL SISTEMA DE REGISTROS PORTUARIOS (SISTEMA DE CONTROL DE CARGA)…………………………………………………………………………2034.1. ARQUITECTURA DEL SISTEMA DE CONTROL DE CARGA………………………………………………2034.2. BASE DE DATOS “SCC”…………………………………………………………………………………………205 4.2.1. DESCRIPCIÓN DE LA BASE DE DATOS “SCC”………………………………………………...205 4.2.2. FUNCIONAMIENTO DE LA BASE DE DATOS “SCC”…………………………………………..205 4.2.2.1. Descripción de las tablas más importantes del Diagrama entidad Relación……..2064.3. SERVICIO WEB XML “WebServiceSCC”………………………………………………………………………207 4.3.1. DESCRIPCIÓN DEL SERVICIO WEB XML “WebServiceSCC”………………………………...207 4.3.2. FUNCIONAMIENTO “WebServiceSCC”………………………………………………………….208 4.3.3. ESTRUCTURA DEL CÓDIGO………………………………………………………………………209 4.4. APLICACIÓN DE ESCRITORIO “Sistema de Control de Carga S.C.C.”…………………………………..211 4  
  10. 10. 4.4.1. DESCRIPCIÓN DE LA APLICACIÓN DE ESCRITORIO………………………………………..211 4.4.2. FUNCIONAMIENTO DE LA APLICACIÓN DE ESCRITORIO…………………………………..211 4.4.3. ESTRUCTURA DEL CÓDIGO……..…………………………………………………………….…212 4.4.3.1. Capa de Presentación (Presentation Layer)………………………………………….213 4.4.3.2. Capa de Lógica de negocio (Business Logic Layer (BLL))………………………….213 4.4.3.3. Capa de Acceso a Datos (Data Access Layer (DAL))……………………………….214 4.4.3.4. Sistema de comunicación entre las tres capas………………………………………214 4.4.4. DESCRIPCION DEL PRODUCTO FINAL DE LA APLICACIÓN DE ESCRITORIO “Sistema de Control de Carga”……………………………………………………2164.5. APLICACIÓN DE DISPOSITIVO MÓVIL “Sistema Móvil de Control de Carga”…………………………...219 4.5.1. DESCRIPCIÓN DE LA APLICACIÓN DE DISPOSITIVO MÓVIL………………………………219 4.5.2. FUNCIONAMIENTO DE LA APLICACIÓN MÓVIL……………………………………………….219 4.5.3. ESTRUCTURA DEL CÓDIGO………………………………………………………………………220 4.5.4. DESCRIPCION DEL PRODUCTO FINAL DE LA APLICACIÓN DE ESCRITORIO “Sistema Móvil de Control de Carga”……………………………………………..2214.6. CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DE IMPLEMENTACIÓN Y REQUERIMIENTOS DEL SISTEMA…………………………………………………………………………………………………….224CAPITULO 55. ANALISIS DE COSTOS……………………………………………………………………………………………2275.1. COSTOS DE MATERIALES Y LICENCIAS DE SOFTWARE……………………………………………….2275.2. COSTO DE MANO DE OBRA…………………………………………………………………………………...228CAPITULO 6 6. IMPACTO SOCIAL………………………………………………………………………………………………….231CONCLUSIONES……………………………………………………………………………………………………….232BIBLIOGRAFIA…………………………………………………………………………………………………………234 ANEXOS..……………………………………………………………………………………………………………….236 5  
  11. 11. LISTAS LISTA DE TABLASTabla 1.1. Perdidas de acuerdo al tipo de material y frecuenciaTabla 1.2. Valores típicos de FAFTabla 1.3. Valores típicos para diferentes tipos de edificios donde sig (dB) son pérdidasTabla 1.4. Valores típicos de α.Tabla 2.1. Los canales asignados al IEEE 802.11aTabla 2.2. Asignación de frecuencias a los canales de radio 802.11b y gTabla 2.3. Medios del nivel físico en 802.11Tabla 3.1. Medida de Potencia y Potencia Promedio en la ZONA 1Tabla 3.2. Medida de Potencia y Potencia Promedio en la ZONA 2Tabla 3.3. Medida de Potencia y Potencia Promedio en las ZONAS 3 y 4Tabla 3.4. Medida de Potencia y Potencia Promedio en la ZONA 5Tabla 3.5. Medida de Potencia y Potencia Promedio en la ZONA 6Tabla 3.6. SSIDs irradiadas por cada AP y sus respectivos RepetidoresTabla 5.1. Costos de Materiales y Licencias del Diseño LISTA DE FIGURASFigura 1.1. Pérdidas por desapuntamientoFigura 1.2. Pérdidas por desadaptaciónFigura 1.3. Propagación multi-trayectoriaFigura 1.4. Señal transmitida (a); señal recibida (b) en una propagación multi-trayectoriaFigura 1.5. Formas de propagaciónFigura 1.6. Desvanecimiento, (a) positivo; (b) negativoFigura 1.7. Desvanecimiento (a) a alta escala; (b) a baja escalaFigura 1.8. Operación del ecualizadorFigura 1.9. Modelo de Dos RayosFigura 1.10. Curvas de Okumura; (a) para una fc de 922 MHz; (b) para una fc de 1920 MHz [10]Figura 1.11. Parámetros del modelo walfisch-IkegamiFigura 1.12. Gráfica ángulo incidenteFigura 1.13. Fenómeno de Filo de cuchilloFigura 1.14. Modelo de Quiebres Múltiples de EricssonFigura 1.15. Rayo reflejado y refractado en un objeto con espesor dFigura 1.16. Difracción sobre una esquinaFigura 1.17. Ambiente simplificadoFigura 1.18. Proyección sobre el pisoFigura 2.1. Ejemplo de red IBSS o ad hocFigura 2.2. Utilización de un Punto de AccesoFigura 2.3. Modo difuso en modo básicoFigura 2.4. Satélite pasivoFigura 2.5. Satélite activoFigura 2.6. Codificación de BarkerFigura 2.7. Gráfica de Codificación con Salto en Frecuencia 6  
  12. 12. Figura 2.8. La implementación FDMFigura 2.9. (a) Espectro de FDM (b) Espectro OFDMFigura 2.10. Prefijos cíclicosFigura 2.11. Capas del modelo OSIFigura 2.12. Dos formatos que se realizan en la subcapa PLCPFigura 2.13. Arquitectura Subcapa MACFigura 2.14. Ejemplo de funcionamiento de acceso CSMA / CA.Figura 2.15. Problema del nodo oculto.Figura 2.16. Espaciado entre tramas.Figura 2.17. Conocimiento del medio.Figura 2.18. Función de Coordinación Puntual.Figura 2.19. Scanning Activo.Figura 2.20. Estados en una WLAN.Figura 2.21. Velocidad en función del alcance para 802.11Figura 2.22. Dispositivos WLAN para equipos de escritorioFigura 2.23. Tarjeta PCMCIAFigura 2.24. Adaptador Wireless CompactFlashFigura 2.25. Puntos de Acceso Profesionales (Fabricados por 3com)Figura 2.26. Elementos de un sistema basado en Switch ControllerFigura 2.27. Comparación de precios entre un sistema inalámbrico normal y un sistema basado en Switch ControllerFigura 2.28. Roaming entre Puntos de AccesoFigura 2.29. Combinaciones de canales sin interferenciaFigura 2.30. Combinaciones de canales mínimos de solapamientoFigura 2.31. Comparación entre la segmentación de una VLAN y una LAN tradicionalFigura 2.32. Rogue APFigura 2.33. Funcionamiento del algoritmo WEP en modalidad de cifradoFigura 2.34. Funcionamiento del algoritmo WEP en modalidad de descifradoFigura 2.35. Estructura de una VPN para acceso inalámbrico seguroFigura 2.36. Arquitectura de un sistema de autenticación 802.1xFigura 2.37. Diálogo EAPOL-RADIUSFigura 3.1. Fases del Diseño de la Red RadioeléctricaFigura 3.2. Ubicación del edificio Administrativo del Centro Portuario a) Vista 3D b) Situación 2DFigura 3.3. 3Com 11a 54 Mbps Wireless LAN Outdoor Building-to-Building Bridge and 11b/g Access PointFigura 3.4. Demostración de configuración de AP a) Punto a Punto b) Punto aFigura 3.5. Mapa de la Sociedad Portuaria Regional de Buenaventura en 2DFigura 3.6. Mapa de la Sociedad Portuaria Regional de Buenaventura en 2D dividido en zonasFigura 3.7. Zona 1 2DFigura 3.8. Zona 1 en 3D, Isométrica sudoesteFigura 3.9. Zona 1 en 3D, Isométrica sudesteFigura 3.10. Zona 1 en 3D, Isométrica noroesteFigura 3.11. Zona 1 en 3D, Isométrica noresteFigura 3.12. Zona 2 en 2DFigura 3.13. Zona 2 en 3D Isométrica sudoesteFigura 3.14. Zona 2 en 3D, Isométrica sudesteFigura 3.15. Zona 2 en 3D, b) Isométrica noresteFigura 3.16. Zona 2 en 3D Isométrica noroesteFigura 3.17. Zona 3 en 2DFigura 3.18. Zona 3 en 3D, Isométrica sudoesteFigura 3.19. Zona 3 en 3D, Isométrica sudesteFigura 3.20. Zona 3 en 3D, Isométrica noresteFigura 3.21. Zona 3 en 3D, Isométrica noroesteFigura 3.22. Zona 4 en 2DFigura 3.23. Zona 4 en 3D, Isométrica sudoesteFigura 3.24. Zona 4 en 3D, Isométrica sudesteFigura 3.25. Zona 4 en 3D, Isométrica noresteFigura 3.26. Zona 4 en 3D, Isométrica noroeste 7  
  13. 13. Figura 3.27. Zona 5 en 2DFigura 3.28. Zona 5 en 3D, Isométrica suroesteFigura 3.29. Zona 5 en 3D, Isométrica suresteFigura 3.30. Zona 5 en 3D, Isométrica noresteFigura 3.31. Zona 5 en 3D, Isométrica noroesteFigura 3.32. Zona 6 en 2DFigura 3.33. Zona 6 en 3D, Isométrica sudoesteFigura 3.34. Zona 6 en 3D, Isométrica sudesteFigura 3.35. Zona 6 en 3D, (acercamiento) Isométrica noroesteFigura 3.36. Ejemplo de contenedores rojos organizadosFigura 3.37. Abreviación de contenedores rojosFigura 3.38. Ejemplo de contenedores verdes organizadosFigura 3.39. Abreviación de contenedores verdesFigura 3.40. Contenedores azules organizadosFigura 3.41. Contenedores azules abreviadosFigura 3.42. Punto de acceso A (circulo negro) a 10m de altura sobre el nivel del piso con potencia de transmisión 18dBm con ganancia en la antena transmisora de 2dBi y receptora de 2dBiFigura 3.43. Punto de acceso A y Punto de Acceso Repetidor A a 10m de altura sobre el nivel del piso con potencia de transmisión 18dBm con ganancia en la antena transmisora de 2dBi y receptora de 2dBiFigura 3.44. Simulación de cobertura de la ZONA UNO (1) en 3D Vista NoresteFigura 3.45. Simulación de cobertura de la ZONA UNO (1) en 3D Vista SuresteFigura 3.46. Trazado de rayos de la Simulación de cobertura de la ZONA UNO (1) en 3D Vista SuresteFigura 3.47. Simulación de la ZONA 2 sólo con la interacción del ACCESS POINT AFigura 3.48. Simulación de la ZONA 2 con la interacción del ACCESS POINT A y del ACCESS POINT BFigura 3.49. Simulación de cobertura de la ZONA DOS (2) en 3D Vista SuresteFigura 3.50. Simulación de cobertura de la ZONA DOS (2) en 3D Vista NoresteFigura 3.51. Trazado de rayos de la Simulación de cobertura de la ZONA DOS (2) en 3D Vista NoresteFigura 3.52. Simulación de la ZONA 3 con la interacción del ACCESS POINT CFigura 3.53. Simulación de la ZONA 3 con la interacción del ACCESS POINT C y del Repetidor del ACCESS POINT C.1Figura 3.54. Simulación de cobertura de la ZONA TRES (3) en 3D Vista SuresteFigura 3.55. Simulación de cobertura de la ZONA TRES (3) en 3D Vista NoresteFigura 3.56. Simulación de la ZONA 4 con la interacción del ACCESS POINT CFigura 3.57. Simulación de la ZONA 4 con la interacción del A. POINT C Y el ACCESS POINT C.2Figura 3.58. Simulación de cobertura de la ZONA CUATRO (4) en 3D Vista SuroesteFigura 3.59. Trazado de rayos de la simulación de cobertura de la ZONA TRES (4) en 3D Vista SuroesteFigura 3.60. Simulación de cobertura de la ZONA CINCO (5) con la interacción del ACCESS POINT DFigura 3.61. Simulación de cobertura de la ZONA CINCO (5) con la interacción del ACCESS POINT D, ACCESS POINT E y Repetidor del ACCESS POINT E.1Figura 3.62. Simulación de cobertura de la ZONA CINCO (5) en 3D Vista SuroesteFigura 3.63. Simulación de cobertura de la ZONA SEIS (6) con la interacción del ACCESS POINT E, ACCESS POINT E.1 y Repetidor del ACCESS POINT E.2Figura 3.64. Simulación de propagación de los PRINCIPAL BRIDGEs (Transmisores rojos) con respecto a los APs principales (Transmisores Azules)Figura 3.65. Ejemplo del funcionamiento del netstumblerFigura 3.66. Ejemplo de grafica de la relación señal a ruido en netstumblerFigura 3.67. (3CRWEASYA73)3Com 11a 54 Mbps Wireless LAN Outdoor Building-to-Building Bridge and 11b/g Access PointFigura 3.68. 3Com® Wireless 7760 11a/b/g PoE Access PointFigura 3.69. Posiciones de medidas de potencia en la ZONA 1Figura 3.70. Posiciones de medidas de potencia en la ZONA 2Figura 3.71. Posiciones de medidas de potencia en las ZONAS 3 y 4 8  
  14. 14. Figura 3.72. Posiciones de medidas de potencia en la ZONA 5Figura 3.73. Posiciones de medidas de potencia en la ZONA 6Figura 3.74. Topología según Tecnología Switch ControllerFigura 3.75. Página de acceso al AP 3CRWEASYG73Figura 3.76. Página Principal de configuración del AP 3CRWEASYG73Figura 3.77. Página de administración del AP 3CRWEASYG73Figura 3.78. Página de administración del AP 3CRWEASYG73Figura 3.79. Radio Settings 802.11a Del AP 3CRWEASYG73Figura 3.80. Configuración de Seguridad 802.11a Del AP 3CRWEASYG73Figura 3.81. Radio Settings 802.11bg Del AP 3CRWEASYG73Figura 3.82. Configuración de Seguridad 802.11bg Del AP 3CRWEASYG73Figura 3.83. Configuracion del AP 3Com 7760 como repetidorFigura 3.84. Haciendo un Site Survey con el AP 3Com 7760Figura 3.85. Lista de AP detectados con el AP 3Com 7760Figura 3.86. Configurando la seguridad del repetidor AP 3Com 7760Figura 3.87. Adhesión de subred Inalámbrica a una Red Empresarial a través del WX1200Figura 3.88. Creación de un Plan de Red con el 3WXMFigura 3.89. Inicio de un Plan de RedFigura 3.90. Cargando el Switch Controller en el 3WXMFigura 3.91. Configuración de la dirección ip del WX1200 cargadoFigura 3.92. Puertos autorizados del WX1200 cargadoFigura 3.93. VLANs autorizadas para la red inalámbricaFigura 3.94. Ventana de Radio Profiles del 3WXMFigura 3.95. Ventana de Access Points del 3WXMFigura 3.96. Ventana de Radios del 3WXMFigura 3.97. Ventana de RF Detections del 3WXMFigura 3.98. Centro de comunicaciones Sociedad PortuariaFigura 3.99. Cableado final para los PRINCIPAL BRIDGEsFigura 3.100. Cableado final para el ACCESS POINT DFigura 4.1. Arquitectura básica del Sistema de Control de CargaFigura 4.2. Diagrama Entidad Relación de la Base de DatosFigura 4.3. Diagrama Comunicación entre la PocketPC y el servicio WebFigura 4.4. Aplicación de Escritorio autenticándose ante la Base de DatosFigura 4.5. Capas estructura de la aplicación de escritorioFigura 4.6. Capas estructura del código de la aplicación de escritorioFigura 4.7. Aplicación de escritorio “Sistema de Control de Carga”Figura 4.8. Ventana de “Nuevo Registro de Carga”Figura 4.9. Ventana de “Actualizar Registro de carga en Container”Figura 4.10. Ventana de “Acerca deFigura 4.11. Estructura del proyecto de la aplicación de dispositivo móvilFigura 4.12. Primera ventana de la aplicación móvilFigura 4.13. Solicita tipo de consultaFigura 4.14. Consulta Realizada.Figura 4.15. Revisión terminada y reporte de irregularidad 9  
  15. 15. 10  
  16. 16. GLOSARIO3COM: Es uno de los líderes en fabricación de equipos para infraestructura deRedes Informáticas.AAA: Corresponde a un protocolo que realiza tres funciones: Autenticación,Autorización y Trazabilidad (Authentication, Authorization and Accounting eninglés). La expresión protocolo AAA no se refiere a un protocolo en particular, sinoa una familia de protocolos que ofrecen los tres servicios citados.ACCESS POINT: Es un dispositivo que interconecta dispositivos de comunicacióninalámbrica para formar una red inalámbrica. Normalmente un AP también puedeconectarse a una red cableada, y puede transmitir datos entre los dispositivosconectados a la red cable y los dispositivos inalámbricos.BEACON: Paquetes que transmite un AP para anunciar su disponibilidad ycaracterísticasBRIDGE: Mecanismo de unión de dos redes privadas distantes puede ser deforma inalámbrica a través de APs o por medios de switches si la red es cableada.CONTAINER: (Contenedor) Mecanismo de traslado de carga via marítima.CRC: (Cyclic Redundancy Check, Chequeo de Redundancia Cíclica). Unmecanismo básico de chequeo de errores en la transmisión de datos a nivel deenlace; una propiedad característica de los protocolos para transmisión de datosorientados a bit, en los cuales la integridad de los datos en una trama (brame) ópaquete es comprobada mediante el uso de un algoritmo polinomial aplicado a elcontenido de la trama y comparado luego con el resultado previamente obtenidoen el emisor.dBi: Decibelios respecto a una antena isotropita. Medida de la ganancia de unaantena con relación a la ganancia de una antena isotropita, es decir la que irradiacon la misma intensidad en todas las direcciones. La antena isotropita no esfísicamente realizable por lo que esta medida es siempre indirecta.dBm: Decibelio referido a un milivatio. La potencia de una señal relativa a unmilivatio. 0 dBm corresponde a 1 mW. 11  
  17. 17. DSL: (Digital Subscriber Line, Línea de abonado digital) es un término utilizadopara referirse de forma global a todas las tecnologías que proveen una conexióndigital sobre línea de abonado de la red telefónica local: ADSL, ADSL2, ADSL2+SDSL, IDSL, HDSL, SHDSL, VDSL y VDSL2.GRANEL: Tipo de carga marítima que no se traslada por medio de contenedores,sino que se empaca en sacos o simplemente se deja como carga suelta porejemplo los automóviles.HANDOFF: (también Handover) Sistema utilizado en comunicaciones en redesinalámbricas en general con el objetivo de transferir el servicio de una estaciónbase a otra cuando la calidad del enlace es insuficiente. Este mecanismogarantiza la realización del servicio cuando un móvil se traslada a lo largo de suzona de cobertura.LAPTOP: es una pequeña computadora personal móvil, que pesa normalmenteentre 1 y 3 Kg.OFDM: La Multiplexación por División de Frecuencias Ortogonales, es unamodulación que consiste en enviar la información modulando en QAM o en PSKun conjunto de portadoras de diferentes frecuencias.OSI: (Open System Interconnection) lanzado en 1984 fue el modelo de reddescriptivo creado por ISO; esto es, un marco de referencia para la definición dearquitecturas de interconexión de sistemas de comunicaciones. (OSI, OpenSystem Interconnection) lanzado en 1984 fue el modelo de red descriptivo creadopor ISO; esto es, un marco de referencia para la definición de arquitecturas deinterconexión de sistemas de comunicaciones.PCMCIA: Una tarjeta PCMCIA es un dispositivo normalmente utilizado encomputadoras portátiles para expandir las capacidades de éste. Se usan paraampliar capacidades en cuanto a: memoria de ordenador, disco duro, tarjeta dered, capturadora de radio y tv, puerto paralelo, puerto serial, módem, puerto USB,etc.PDA: (Personal Digital Assistant, Asistente Digital Personal), es un computador demano originalmente diseñado como agenda electrónica (calendario, lista decontactos, bloc de notas y recordatorios) con un sistema de reconocimiento deescritura. Hoy día se puede usar como una computadora domésticaPOCKETPC: es un ordenador de bolsillo, Se trata de un pequeño ordenador,diseñado para ocupar el mínimo espacio y ser fácilmente transportable queejecuta el sistema operativo Windows CE de Microsoft entre otros, el cual leproporciona capacidades similares a los PCs de escritorio. 12  
  18. 18. PoE: (Power over Ethernet) es una tecnología que permite la alimentacióneléctrica de dispositivos de red a través de un cable UTP / STP en una redEthernet. PoE se rige según el estandar IEEE 802.3af y abre grandesposibilidades a la hora de dar alimentación a dispositivos tales como cámaras deseguridad, teléfonos o puntos de acceso inalámbricos.QoS: (Calidad de Servicio, Quality of Service, en inglés) son las tecnologías quegarantizan la transmisión de cierta cantidad de datos en un tiempo dadoRADIUS: (Remote Authentication Dial-In User Server) Es un protocolo deautenticación y autorización para aplicaciones de acceso a la red o movilidad IP.Utiliza el puerto 1813 UDP para establecer sus conexiones.ROGUE AP: Punto de acceso no autorizado, suplanta la identidad de un APlegítimoSERVICIO WEB: (web service) es un conjunto de protocolos y estándares quesirven para intercambiar datos entre aplicaciones. Distintas aplicaciones desoftware desarrolladas en lenguajes de programación diferentes, y ejecutadassobre cualquier plataforma, pueden utilizar los servicios web para intercambiardatos en redes de ordenadores como Internet.SSID: (Service Set IDentifier) es un código incluido en todos los paquetes de unared inalámbrica (Wi-Fi) para identificarlos como parte de esa red. El códigoconsiste en un máximo de 32 caracteres alfanuméricos. Todos los dispositivosinalámbricos que intentan comunicarse entre sí deben compartir el mismo SSID.SWITCH CONTROLLER: La tecnología de Switch controller se utiliza para lograrun control centralizado de todos los APs tipo FIT que se localizan en una redinalámbrica.VLAN: (‘red de área local virtual’) es un método de crear redes lógicamenteindependientes dentro de una misma red física. Varias VLANs pueden coexistir enun único conmutador físico o en una única red física. Son útiles para reducir eldominio de colisión y ayudan en la administración de la red separando segmentoslógicos de una red de área local (como departamentos de una empresa) que nodeberían intercambiar datos usando la red local (aunque podrían hacerlo a travésde un enrutador). 13  
  19. 19. 14  
  20. 20. RESUMENHace poco tiempo el mundo comenzó una etapa de modernización y actualizacióntecnológica en cuanto a la colección de datos en ambientes exteriores tales comocultivos, puertos marítimos, etc., haciendo sistemas que desarrollan eimplementan las mejores soluciones de automatización obteniendo unfuncionamiento más optimo y dinámico con el fin de ser más eficientes y darrespuestas más rápidas.En países desarrollados como Estados Unidos, Holanda y Bélgica se handesarrollado sistemas para ambientes exteriores que distribuyen una cantidadadecuada de terminales de radio frecuencia por todos los patios dealmacenamiento utilizando tecnologías descritas en estándares IEEE 802.11 óbasados en sistemas de Narrowband.Los sistemas de registros de entrada, localización y salida de contenedores en lasTerminales Marítimas, constan de una base de datos en la cual se introduce todala información referente a la carga que contienen los patios (códigos delcontenedor, detalles acerca de llegada y salida, lugares de destino, peso etc.).Como es sabido estos contenedores deben estar en constante revisión con el finde saber en forma precisa su ubicación en un momento de cargue, descargue otraslado dentro del muelle si se realiza alguno. En el siguiente trabajo se mostrarael desarrollo de un diseño que busca solucionar esta necesidad, es claro que noes un diseño definitivo y se presta para futuras modificaciones en todo el sistema. 15  
  21. 21. ABSTRACTTime recently the world began a modernization stage and technological upgradeas for the collection of data in outdoor environments as cultivations, marine ports,etc., making systems that develop and they implement the best automationsolutions obtaining a better and more dynamic operation with the purpose of to bemore efficient and to give quicker answers.In countries as United States, Holland and Belgium systems they have beendeveloped for outdoor environments that distribute an appropriate quantity ofterminals of radio frequency for all the storage patios using technologies describedin standards IEEE 802.11 or based on systems of Narrowband.The systems of entrance registrations, localization and exit of containers in theMarine Terminals, they consist of a database in which all the information isintroduced with respect to the cargo that the patios contain (codes of the container,details about arrival and exit, destination places, weight etc.). As it is known thesecontainers should be in constant revision with the purpose of knowing in preciseform their location in a moment of it loads, discharge or a transfer inside the jetty ifit is carried out some. In the following work the development of a design will beshown that looks for to solve this necessity, it is clear that it is not a definitivedesign and it allows future modifications in the whole system. 16  
  22. 22. INTRODUCCIONLa lentitud del actual sistema de registros de operaciones portuarias y la grandemanda que por su importancia ha adquirido la Sociedad Portuaria Regional deBuenaventura hace pensar en la posibilidad de crear una nueva alternativa decolección de datos en los patios de contenedores a través de una sola redinalámbrica la cual se abastecerá de información por medio de dispositivosmóviles creados para este fin. Esta red se establecerá de tal forma que cubrirá unárea igual al área total de la empresa.El sistema a diseñar se encargará de manejar los registros de entrada, salida yreubicación no solo de contenedores sino también de carga a granel (cargatransportada en sacos), establecer el momento del movimiento y guardar lainformación en una base de datos para posteriores estudios económicos delpuerto. La red está basada en la tecnología WiFi (IEEE 802.11 b/g) que permite latransmisión de datos a velocidades de 11Mbps o 54Mbps dependiendo de latarjeta de red inalámbrica de los dispositivos portátiles utilizados y la calidad de laseñal, contando también con los diferentes puntos de acceso (AP) distribuidos detal forma para producir un área de cobertura total. Para esto se realizó unainvestigación exhaustiva que consistió en el análisis de cobertura, realización yadaptación de planos en 3D para poder ser acopladas en programas desimulación de ondas de radiofrecuencia, dando así mejores resultados en eldiseño de dicha red.El despliegue del sistema implica tres tipos de costos: el generado para lainfraestructura, por los puntos de acceso inalámbricos; el derivado de losadaptadores WLAN para los usuarios; y la seguridad a implementar. 17  
  23. 23. 18  
  24. 24. CAPÍTULO 1 RADIOCOMUNICACIÓN 19  
  25. 25.   1. RADIOCOMUNICACIONLa Radiocomunicación se define como la Telecomunicación realizada por mediode las ondas radioeléctricas. La Unión Internacional de Telecomunicaciones (ITU)define las ondas radioeléctricas como las ondas electromagnéticas que sepropagan por el espacio sin guía artificial y cuyo límite superior de frecuencia sefija, convencionalmente, en 300 GHz.La importancia de la radiocomunicación dentro de la telecomunicación radica enque el medio utilizado para la conexión es el aire. De ahí su uso exclusivo ensistemas de comunicaciones móviles, comunicaciones marítimas y sistemas deradiodifusión de señales de audio o televisión. Estos sistemas de comunicacioneshan evolucionado en la medida en la que lo ha hecho la tecnología llegando alímites insospechados por los ingenieros de décadas atrás.El aire como medio de propagación es lineal y recíproco, hecho que facilita eldiseño del sistema. Sin embargo, es un bien escaso y es necesario arbitrar el usodel el espectro radioeléctrico. Para ello es necesario dividir el espectro en bandasde frecuencia y designar el uso que se le da a cada una de ellas. De esto seocupan la Unión Internacional de Telecomunicación en su sección deradiocomunicaciones, La UIT-R (en inglés ITU-R), que da recomendaciones queluego los países adaptan según sus necesidades. El hecho de que el espectroradioeléctrico sea un recurso de naturaleza muy escasa, unido a la enormedemanda de servicios de radiocomunicación, implican que la asignación defrecuencias a dichos servicios sea un proceso complejo, sujeto a una cuidadosaplanificación, la cual debe tener, además, un alcance internacional [1].1.1. PARÁMETROS CARACTERÍSTICOS DE UNA RADIOCOMUNICACIÓN1B 1.1.1. PARÁMETROS DE EMISIÓN2B • Clase de emisión: Lo que trata principalmente el Tipo de modulación, naturaleza de la moduladora y el tipo de información que se transmite. 20   
  26. 26. • Ancho de banda necesario: el ancho de la banda de frecuencia que es apenas suficiente para garantizar la transmisión de información a la velocidad y con la calidad requerida bajo condiciones específicas. • Ancho de banda ocupado: Ancho de la banda de frecuencias, tal que por debajo de su frecuencia límite inferior y por encima de su frecuencia límite superior, se emitan potencias medias iguales cada una a un porcentaje especificado B/2 de la potencia media total de una emisión dada. En ausencia de especificaciones para la clase de emisión considerada se tomará un valor B/2 igual a 0,5%. • Tolerancia de frecuencia de una emisión: es la diferencia máxima admisible entre la frecuencia de portadora Fp medida en ausencia de modulación, y la frecuencia asignada Fa (o nominal) del transmisor. 10 Ecuación 1.1. Nota: Fp y Fa en MHz. • Emisiones no deseadas: son emisiones que se producen en un equipo como consecuencia de imperfecciones del mismo. Pueden controlarse, pero no suprimirse por completo. Pueden dividirse en: - Emisiones fuera de banda: Emisión en una o varias frecuencias situadas inmediatamente fuera de la anchura de banda necesaria, resultante del proceso de modulación. Su eliminación mediante filtrado afecta a la calidad de la señal. - Emisiones no esenciales: emisión en una o varias frecuencias situadas fuera de la anchura de banda necesaria, cuyo nivel puede reducirse sin influir en la transmisión de la información correspondiente. Las emisiones armónicas, las emisiones parásitas, los productos de intermodulación y los productos de la conversión de frecuencia están comprendidos en las emisiones no esenciales. • Potencia. • Polarización: Toda onda electromagnética tiene una cierta polarización, caracterizada por la orientación del vector campo eléctrico. Se distinguen los siguientes casos principales: - Horizontal: el vector campo eléctrico está en un plano horizontal. - Vertical: el vector campo eléctrico se encuentra en un plano vertical. - Oblicua el vector campo eléctrico tiene una inclinación de 45º. 21  
  27. 27. - Circular: el extremo del vector campo eléctrico describe un círculo.1.1.2. PARÁMETROS DE RECEPCIÓN3B • Intensidad de campo. Puede ser de dos tipos: - Intensidad de campo mínima utilizable, También llamado campo mínimo utilizable o campo a proteger, que es el valor mínimo del campo que permite obtener una determinada calidad de recepción. Depende de la sensibilidad del receptor, de la antena y del ruido natural o artificial. - Intensidad de campo utilizable, que tiene en cuenta, además del campo mínimo, los efectos de las interferencias de otros transmisores, tanto las existentes en un caso real como las previstas en la planificación. Para frecuencias inferiores a 1 GHz se especifica la señal en recepción en términos de la intensidad de campo E en µV/m o dBu, donde: 20log μ / Ecuación 1.2. Ya que en esas frecuencias se suelen emplear en recepción de antenas lineales, en las cuales la fuerza electromotriz inducida por la onda es igual al producto de la intensidad de campo incidente por la longitud efectiva de la antena. Por encima de 1 GHz la especificación de la señal recibida se hace en términos de potencia recibida (dBW o dBm) o densidad de flujo de potencia (1dBW/m2 o dBm/m2) ya que predominan las antenas superficiales, de apertura, para las cuales se obtiene directamente la potencia disponible de recepción como producto de la densidad de flujo de potencia por la superficie eficaz de la antena [2]. • Condiciones de recepción. Se refieren fundamentalmente a: - El tipo de instalación de recepción. - El tipo de transmisión. - La banda de frecuencias. - Las condiciones de explotación (zona, hora, época del año, etc.). • Interferencia: Se define la interferencia en radiocomunicación como el efecto de una energía no deseada debida a una o varias emisiones, radiaciones, inducciones o sus combinaciones, sobre la recepción de un sistema de radiocomunicación, que se manifiesta como degradación de la calidad, falseamiento o perdida de la información que se podrá obtener en 22   
  28. 28. ausencia de esta energía no deseada. El análisis y control de la interferencia tiene gran importancia para la compartición de canales radioeléctricos por diferentes usuarios y servicios. Este es un aspecto de enorme interés, debido a la creciente congestión del espectro radioeléctrico. • Relación portadora/interferencia y relación de protección, que se definen como el valor mínimo, generalmente expresado en decibelios, que ha de tener la relación entre las señales deseada y no deseada (interferencia) a la entrada del receptor, determinada bajo condiciones concretas, que permite obtener una calidad de recepción especificada de la señal deseada a la salida del y suele indicarse el porcentaje de tiempo en el que ha de lograrse.1.1.3. PARÁMETROS DE EXPLOTACIÓN4B  • Zona de cobertura de un transmisor radioeléctrico: es la zona en la cual la intensidad de campo producida por el transmisor en cuestión es mayor o igual que un umbral determinado. En el caso en que haya fluctuaciones en el nivel de la señal, debe especificarse el porcentaje de tiempo en el que se cumple esta condición. La zona de cobertura puede ser puntual, sectorial o aproximadamente circular. • Zona de servicio: El concepto de zona de servicio tiene una connotación administrativa. La zona de servicio es aquella para la cual la emisión en cuestión goza de un cierto nivel de protección frente a señales interferentes; esto es, se garantiza al explotador del servicio una determinada relación de protección para sus recepciones. • Balance de potencia: Recoge los factores de ganancia y perdida en un enlace de radio cualquiera, fijo o móvil, confrontándolos con las necesidades de señal recibida en el extremo distante, para poder así evaluar la cantidad de señal electromagnética recibida y, por tanto, la calidad de la comunicación en sí misma. Es decir, de una manera sencilla y nada relacionada en su operativa con los conceptos más complejos del electromagnetismo, se relacionaran los elementos transmisores con los receptores, A través del medio por el que se propaga la señal radioeléctrica. 1.2. TIPOS DE SISTEMAS RADIOELECTRICOS 1.2.1. SISTEMAS LIMITADOS EN POTENCIA 23   
  29. 29. Los sistemas limitados en potencia son aquellos que la zona de cobertura secalcula a través de la potencia de señal recibida. Esta potencia se compara con unvalor y si lo supera se dice que hay cobertura.Ejemplo: radioenlaces terrenales y espaciales de servicio fijo, radiodifusión porsatélite, radionavegación.1.2.2. SISTEMAS LIMITADOS EN INTERFERENCIAEn este tipo de sistemas la cobertura depende primordialmente de la interferenciaadmisible. El ruido puede intervenir, pero en este caso como una componente deinterferencia adicional. La potencia juega un papel secundario.Son sistemas de cobertura zonal, estructurados en forma de retículas deemisores. Se especifican mediante el valor medio de la intensidad de campoutilizable en el emplazamiento del transmisor deseado. La zona de cobertura deuna estación viene determinada así por la distancia para la cual la intensidad delcampo producido por el transmisor deseado es igual al valor de la intensidad decampo utilizable, teniendo en cuenta todas las fuentes interferentes, a través delos campos perturbadores producidos por ellas.Como ejemplos típicos de sistemas limitados por interferencia (que son lamayoría) podemos citar las redes de radiodifusión y los sistemas deradiocomunicaciones móviles celulares [1].1.3. ANTENASLa antena es el dispositivo físico que sirve de interfaz entre las ondaselectromagnéticas guiadas por el cable o la guía-onda y el espacio libre o el aire.  1.3.1. TIPOS ELEMENTALES DE ANTENAS5B • Antena isotrópica: La antena básica de referencia es la antena isotrópica, cuya propiedad fundamental es la de radiar la misma energía en todas las direcciones, su radiación no posee polarización. Esta antena es una antena ideal (sin pérdidas) y puntual. • Dipolo elemental: Es un elemento de longitud h, recorrido por una corriente uniforme, cuyas dimensiones son pequeñas comparadas con la longitud de onda. La mayor parte de las antenas que funcionan en longitudes inferiores a 1MHz se comportan como dipolos elementales, dado que a esa frecuencia la longitud de onda es de 300MHz. 24   
  30. 30. • Dipolo λ/2: Está formada por dos trozos de material conductor, cada uno de un cuarto de longitud de onda. Si se conecta a la línea de alimentación por el centro, la distribución de corriente y de voltaje es simétrica y ofrece una impedancia de 72 ohmios. Este tipo de antena forma la base de muchas otras, y puede utilizarse para polarización horizontal o vertical, dependiendo de cómo se disponga [3].1.4. PERDIDA DE POTENCIA1.4.1. FACTORES DE PÉRDIDA1.4.1.1. Pérdidas por desapuntamiento Figura 1.1. Pérdidas por desapuntamientoCuando las antenas no están orientadas en la dirección en que presentan sumáxima ganancia, por lo tanto se utiliza la ganancia de potencia en dirección delenlace. , ; , Ecuación 1.3.En dB , ; , Ecuación. 1.4.1.4.1.2. Pérdidas por desadaptación Figura 1.2. Pérdidas por desadaptación 25  
  31. 31. Cuando existe desadaptación de impedancias en el trasmisor o en el receptor, hayque calcular lo que se pierde por reflexión. | | ; | | Ecuación 1.5. En dB: -10 | | ; | | Ecuación 1.6.1.4.1.3. Pérdidas por desajuste de polarizaciónSi los estados de polarización de la antena trasmisora y de la antena receptorason distintos, entonces se originan pérdidas debidas al desajuste de polarización.Los estados de polarización de ambas antenas quedan definidos por los vectoresunitarios en la dirección del campo eléctrico: û ; ûDesajuste de polarización: |û û | Ecuación 1.7.En dB: |û û | Ecuación 1.8.Los anteriores factores de pérdidas se utilizan en conjunto con la ecuación depérdida del espacio libre o ecuación de Friis que se estudiará más adelante comoel modelo de propagación para el espacio libre (véase sección 1.6.1.1) [4]. Ecuación 1.9.1.4.1.4. Interferencia del canal adyacenteLa interferencia de canal adyacente es la producida en un receptor sintonizado ala frecuencia fo por transmisores que funcionan en los canales contiguos: fo + Δf U U(primeros canales) y fo + 2Δf (segundos canales) siendo Δf la canalización de la U Ubanda. 26  
  32. 32. En una LAN inalámbrica de infraestructura, como la topología es conocida y elárea total de cobertura de la red inalámbrica es mucho más amplia el ancho debanda disponible se puede dividir en varias sub-bandas de modo tal que las áreasde cobertura de sub-bandas adyacentes utilicen frecuencias distintas [2].1.4.1.5. Propagación multi-trayectoriaLa presencia de objetos reflectores y dispersores en el entorno crea un cambioconstante en el canal de propagación de la señal, lo que disipa energía enamplitud, fase y tiempo. Estos efectos producen múltiples versiones de la señaltransmitida que llega a la antena receptora, desplazadas una respecto a la otra entiempo y orientación espacial, dándose en casos como sistemas móvilesterrestres tipo Indoor, sistemas móviles terrestres Outdoor, y sistemas satelitales.De estos tipos de propagación multi-trayectoria se destaca que los tiempos deviaje de las ondas son distintos y el modelado de cada uno de los canales se debehacer con consideraciones estadísticas diferentes, lo que en últimas se traduce enel diseño de equipos de comunicaciones específicos para cada entorno y laaplicación de técnicas de mitigación de diferentes variantes. Figura 1.3. Propagación multi-trayectoriaEsto hace que las señales asociadas a un bit/símbolo previo interfieran las señalesasociadas al siguiente bit/símbolo. Esto recibe el nombre de interferencia entresímbolos (ISI). Por supuesto cuanta más alta sea la tasa de bits, y por tanto máscorto cada periodo de celda de bit, mayor será el nivel de interferencia entresímbolos. 27  
  33. 33. (a) (b)Figura 1.4. Señal transmitida (a); señal recibida (b) en una propagación multi-trayectoriaAdemás de lo anterior, existe un problema llamado desvanecimiento selectivo defrecuencias causado por la variación en las longitudes de camino de las diferentesseñales recibidas. Esto produce cambios de fase relativos que, a las frecuenciasde radio, pueden hacer que las diversas señales reflejadas atenúensignificativamente la señal de camino directo y, en el límite, se cancelen entre sí.Esto se denomina desvanecimiento de Rayleigh. En la práctica, la amplitud de laonda reflejada es una fracción de la onda directa, y el grado de atenuacióndependerá de la naturaleza del material reflejante. Una solución de este problemaaprovecha el hecho de que la longitud de onda asociada a las señales deradiofrecuencia es muy corta, y por tanto es sensible a pequeñas variaciones en laposición de la antena. Con objeto de superar el efecto de desvanecimiento, escomún usar dos antenas con una separación física entre ellas igual a una cuartaparte de la longitud de la onda. Las señales recibidas de ambas antenas secombinan para formar la señal recibida compuesta. Esta técnica se conoce comodiversidad espacial [5].1.4.1.6. Pérdida de caminoEn el diseño de todos los receptores de radio se contempla que operen con unarelación señal a ruido (SNR) específica; es decir, la razón entre la potencia de laseñal recibida y la potencia de la señal de ruido del receptor no debe ser menorque cierto valor especificado. En general, la complejidad (y en consecuencia elcosto) del receptor aumentará conforme disminuya la SNR. La potencia de laseñal en el receptor es una función no sólo de la potencia de la señal transmitida,sino también de la distancia entre el transmisor y el receptor. En el espacio libre, lapotencia de una señal de radio decae en proporción inversa al cuadrado de ladistancia del origen. En interiores, el decaimiento se incrementa todavía másdebido, en primer lugar, a la presencia de objetos como muebles y personas y, ensegundo lugar, a la interferencia destructiva de la señal transmitida que causan lasseñales reflejadas en dichos objetos. Todo esto se combina para producir lo quese llama pérdida de camino del canal de radio. Para que un receptor de radiopueda operar con una SNR aceptable, debe trabajar con un nivel de potencia de 28  
  34. 34. transmisión tan alto como sea posible o con un alcance de cobertura limitado, olas dos cosas [6].1.5. PROPAGACIÓN DE LA SEÑAL1.5.1. INFLUENCIA DEL ENTORNO EN LA PROPAGACIÓNLas señales electromagnéticas se propagan por medio de varias formas entre unaantena transmisora y una receptora, estas formas dependen en gran parte alentorno en donde se encuentra establecido el sistema, entre las que se pudenencontrar, ver figura 1.5.:1.5.1.1. Línea de vistaSeñal que se propaga en el espacio directamente entre las dos antenas, sinningún obstáculo que la afecte. Ejemplo satélites. 1.5.1.2. Reflexión Forma de propagación que se lleva a cabo cuando la señal se refleja en un obstáculo que tiene una dimensión mucho mayor a su longitud de onda. Por ejemplo, la tierra, una casa o un edificio. 1.5.1.3. Refracción Forma de propagación que se lleva a cabo cuando la señal pasa de un medio a otro. Por ejemplo, pasa del aire a través de un vidrio o una pared de concreto. 1.5.1.4. Difracción Forma de propagación que sucede cuando la señal encuentra bordes muy agudos de un obstáculo. Por ejemplo las esquinas de un edificio. 1.5.1.5. Esparcimiento (Scattering) Forma de propagación que sucede cuando la señal se encuentra un obstáculo que tiene una longitud menor a la longitud de onda, pero su cantidad por unidad de volumen es mucho mayor. Por ejemplo, las hojas de un árbol [7]. 29  
  35. 35. Figura 1.5. Formas de propagación1.5.2. DESVANECIMIENTO (FADING)Efecto que resulta de la condición de que la señal que recibe una antena receptoraestá compuesta de muchas señales y la antena realiza una suma vectorial detodas las señales que recibe. Esa suma vectorial puede dar un resultado positivo,es decir todas fases de las señales coinciden y la señal resultante es de unapotencia mayor que cualquiera de las señales recibidas. O la suma vectorial puededar un resultado negativo, resultado que las fases de las señales recibidas nocoinciden y la señal resultante es de una potencia baja, menor que cualquiera desus componentes, ver figura 1.6. Figura 1.6. Desvanecimiento, (a) positivo; (b) negativo1.5.2.1. Desvanecimiento de pequeña escalaEs el tipo de desvanecimiento que es resultado de la suma algebraica provocadapor el efecto de multi-trayectoria. Tiene variaciones de potencia súbitas y de altavariación, típicamente puede ser de hasta 30dB en un movimiento de unas pocaslongitudes de onda. Ver figura 1.7. 30  
  36. 36. 1.5.2.2. Desvanecimiento de larga escalaEs el tipo de desvanecimiento provocado por el movimiento de la antena receptoray es resultado de la pérdida de potencia por la distancia [7]. Figura 1.7. Desvanecimiento (a) a alta escala; (b) a baja escala1.5.3. ECUALIZACIÓNLa ecualización es el procesamiento de señal que se hace en la antena delreceptor. Consiste en revertir la degradación de la señal producida por los efectosde multi-trayectoria y desvanecimiento. Normalmente se hace para reducir lainterferencia entre símbolos (ISI). Esta operación hace el efecto contrario al efectode la propagación multi-trayectoria, es decir, retrasa el componente de la señalque llega primero y luego retrasa un poco menos la siguiente señal y asísucesivamente hasta no retrasar una determinada señal. Figura 1.8. Operación del ecualizador 31  
  37. 37. Características de los ecualizadores [5]: • Son adaptivos; se acoplan a los cambios temporales de la señal. • Se implementan en banda base • La ecualización se hace en dos tiempos − Entrenamiento; Una secuencia conocida de longitud fija es transmitida para que el ecualizador se “entrene” − Trazado; el ecualizador traza los cambios temporales de la señal con la ayuda del entrenamiento y usa un estimado del canal para compensar la distorsión.1.5.4. DIVERSIDADTécnica usada para compensar los cambios súbitos de potencia producidos por eldesvanecimiento de la señal. Esta técnica se apoya en la recepción múltiple de lamisma señal, es decir, se reciben diversas señales en el mismo receptor. Cadauna de estas señales proviene del mismo canal pero de diferente fuente.1.5.4.1. Tipos de diversidad • Diversidad por frecuencia: Se hace por medio de “saltos de frecuencias” (frequency hopping), es decir se cambia la frecuencia de la portadora en forma predeterminada. Primero se transmite en la portadora f1 y luego en la portadora f2 y luego en la f3 y enseguida en f1 De nuevo. Etc. • Diversidad por polarización: En este tipo de diversidad se cambia la polarización (posición de la antena) de la transmisión. Hay dos tipos de polarización vertical y horizontal, esto se refiere a la posición de la parte eléctrica de la señal electromagnética. Típicamente las antenas son posicionadas a 0 y 90o o a 45o y 45o. • Diversidad por espacio: Esta diversidad se logra con el uso de varias antenas, separadas varias longitudes de onda. Los sistemas celulares usan regularmente tres antenas dos en el receptor y una en el transmisor. • Diversidad por tiempo: Esta se logra transmitiendo la señal en diferentes tiempos, los tiempos deben ser lo suficientemente separados para que no exista correlación entre las señales, normalmente se consideran los tiempos de retardo de la señal en el ambiente que se transmite.1.5.4.2. Técnicas de combinación de diversidad • Combinación por selección. La señal con mayor nivel es escogida. 32  
  38. 38. • Combinación por proporción máxima (MRC). Las señal son “pesadas” y luego las de mayor proporción son sumadas y la resultante es escogida. • Combinación con igual ganancia. Igual que MRC pero las señales no son pesadas [5].1.6. MODELOS DE PROPAGACIÓNEl crecimiento rápido e interrumpido de los sistemas de comunicacionesinalámbricos, la utilización de las nuevas tecnologías y la extensión de su ámbitode aplicación, han producido una evolución paralela de los métodos empleadospara describir y caracterizar la propagación de las ondas, así como predecir susefectos. Aquí deben destacarse tres aspectos fundamentales que son: la coberturazonal, lo que implica la necesidad de realizar predicciones de propagación entre eltransmisor y un elevado número de puntos del área de cobertura, la multiplicidadde trayectos entre el transmisor y un receptor situado en un punto determinado,como consecuencia de la influencia del terreno y obstáculos interpuestos y, porúltimo, la variabilidad de los trayectos (se aplica para sistemas móviles, ya quesupone una variación con la distancia y con el tiempo de las condiciones depropagación y por ende del nivel de señal recibida).La ruta que sigue la señal desde el transmisor hasta el receptor puede ser desdeuna simple y sencilla línea de vista hasta un ambiente en cual tengamos una grancantidad de obstáculos como edificios, montañas o árboles que lo interfieran.La predicción y el modelado de los canales de radiocomunicación son una de laspartes más complicadas que intervienen en el diseño de sistemas decomunicación, por lo general esta parte se hace de manera estadística, tomandocomo base mediciones realizadas en una zona especifica y para un determinadosistema o parte del espectro.Los modelos de propagación han puesto su mayor interés en predecir la potenciapor medio de una señal recibida a una distancia determinada del transmisor, asícomo también las variaciones de la potencia de la señal en la cercanía de unpunto de interés [2].1.6.1. MODELOS DE PROPAGACIÓN PARA AMBIENTES ABIERTOSEl tipo de enfoque de estos modelos está condicionado a la casi nula existencia deobstáculos para la propagación de las ondas electromagnéticas, estos modelossurgen por la necesidad de modelar una zona geográfica de terreno irregular,pero con el menor número de obstáculos para así lograr la predicción de laspérdidas que se tienen en el camino hacia el móvil, este tipo de modelos a pesar 33  
  39. 39. de llegar a ser los más sencillos que existen no deben de dejar de tomar en cuentaciertos parámetros para sus cálculos entre los que podemos mencionar: • Modelar la zona de cobertura • Tomar en cuenta la existencia de obstáculos (árboles, edificios, montañas)En los sistemas de comunicación la transmisión de señales frecuentemente selleva a cabo sobre terrenos irregulares, por lo tanto, es necesario tomar en cuentael perfil del terreno de un área para calcular las perdidas por trayectoria, así comolos obstáculos, maleza, árboles, edificios, etc. Existen varios modelos depropagación que tratan de predecir las perdidas por trayectoria en este documentose describirán algunos de estos.1.6.1.1. Modelo de propagación para el espacio libre o modelo de FriisEste modelo no es tan útil para aplicaciones en las que existen obstáculos, serequiere de una clara línea de vista entre el transmisor y el receptor para podermodelar con ayuda de este método, así como las características del espacio libre.Las pérdidas de enlaces satelitales y los enlaces de microondas se puedendescribir utilizando este modelo.Las ondas electromagnéticas se propagan en el espacio a la velocidad de la luz.La densidad de potencia de esas ondas propagadas a una determinada distanciaen el espacio es igual a: Ecuación 1.10.Donde PT es la potencia transmitida, GT es la ganancia de la antena transmisora yd es la distancia a la antena. En la antena receptora que tiene un área efectiva A yuna ganancia GR, la potencia recibida PR es: Ecuación 1.11.Haciendo una relación entre la antena receptora y la transmisora tenemos: Ecuación 1.12.Esta es conocida como la ecuación de Friis o de pérdida del espacio libre.Considerando que: c = fλ entonces: Ecuación 1.13.Re-arreglando las unidades en dB, da como resultado: 34  
  40. 40. Ecuación 1.14.Donde: k= . Ecuación 1.15.Esta ecuación muestra que hay una relación inversa cuadrática de la frecuencia yla distancia con respecto a la potencia, lo que significa que cuando estos valoresse doblan, la perdida se incrementa 6 dB [8].La ecuación del modelo de Friis sólo es válida para predecir valores de potenciarecibida (PR) para valores de distancia que se encuentren en la región de far-fieldde la antena transmisora.Esta región de far-field o región de Fraunhofer de una antena transmisora sedefine como la distancia más allá de la distancia df la cual se relaciona con ladimensión mayor de la apertura numérica de la antena transmisora y con lalongitud de onda de la señal portadora. La ecuación 1.16 calcula la distancia deFraunhofer. Ecuación 1.16.Donde:df es la distancia de FraunhoferD es la dimensión real física de la antena.λ es la longitud de ondaLa ecuación 1.16 es válida solo si se cumple la siguiente condición [8]: Ecuación 1.17.1.6.1.2. Modelo de Dos Rayos (Reflexión Terrestre)Este modelo es muy útil para conocer la reflexión que tienen las señales xobre latierra, se basa en óptica geométrica, este modelo considera la transmisión de lasseñales en forma directa junto con la propagación de las ondas al reflejarse sobrela tierra como se puede ver en la figura 1.9 35  
  41. 41. Figura 1.9. Modelo de Dos RayosEl segmento de separación entre transmisor y receptor puede considerarse plano,ya que en la mayoría de los sistemas celulares la distancia real entre el transmisory receptor es de unas cuantas decenas de kilómetros.La potencia recibida a una distancia d proveniente del transmisor puede serexpresada como [9]: Ecuación 1.18Asumimos también que para una gran distanciaLa ecuación final expresada en decibeles (dB) es: 40 log 10 log 10 log 20 log 20 log Ecuación 1.19.1.6.1.3. Modelo de EgliEn el año 1957 luego de realizar gran cantidad de mediciones Egli concluyó que laatenuación de la señal decrecía con la distancia a la cuatro y, en contraste con elmodelo de plano de tierra, era dependiente de la frecuencia. Propuso un modelosemi-empírico dado por: 40 log 20 log 20 log Ecuación 1.20.Donde:fc se refiere a la frecuencia de la portadora [MHz]ht es la altura efectiva de la antena transmisora [m]hr es la altura efectiva de la antena receptora [m]d es la distancia entre antena transmisora y receptora [m] 36  
  42. 42. Este modelo es válido para frecuencias superiores 40 MHz e inferiores 1 GHz yterrenos irregulares [10].1.6.2. MODELOS DE PROPAGACIÓN PARA AMBIENTES URBANOSPara la propagación en ambientes urbanos se tienen diferentes obstáculos con loque los parámetros a tomar en cuenta son mucho más que en un modelo paraespacios abiertos, los modelos para ambientes urbanos son de gran interés en laépoca actual, ya que para telefonía móvil, es necesaria una descripción delcomportamiento de la propagación en las grandes urbes.Además de la telefonía móvil las redes inalámbricas tienen un gran auge con loque este tipo de modelos marca la diferencia en el diseño de la cobertura enzonas urbanas.Las investigaciones para hacer este tipo de modelos iniciaron desde hace variosaños, las primeras investigaciones se hicieron por Okumura en Japón, el métodoque utilizo Okumura requirió de un gran esfuerzo para su tiempo, ya que requeríade interpretación de graficas creadas a partir de mediciones hechas en su país.La persona que continuo con las investigaciones de Okumura fue el investigadorMasaharu Hata, el logró modelar las graficas tomadas por Okumura y con estologro realizar ecuaciones del modelo que actualmente se conoce con los apellidosde estos dos personajes.Existen diferentes modelos propuestos para ambientes variados y con condicionesespecificas como se ha mencionado, a continuación se explican brevementealgunos de ellos.1.6.2.1. Modelo de OkumuraEste modelo como se mencionó es uno de los más utilizados para la prediccióndentro de ambientes urbanos, es aplicable para frecuencias que van de los150Mhz a los 1920Mhz, por lo que se encuentra dentro de las bandas VHF y UHF,pero también se está utilizando en frecuencias superiores a los 3000Mhz y paradistancias que van de 1Km hasta los 100 Km. Los rangos para la altura de lasantenas para telefonía celular van de los 30m a los 100m. Ecuación 1.21.Donde:L50 (dB) es atenuación mediana por trayectoria en decibeles.LF es la atenuación por el espacio libre.Amu (f, d) es la atenuación Relativa Promedio (curvas). 37  
  43. 43. G (ht) Ganancia de la altura efectiva de la antena de Tx.G (hr) Ganancia de la altura efectiva de la antena Rx.GAREA es la ganancia debida al tipo ambiente.Okumura encontró que G (ht) tiene una variación de pérdidas de 20dB/década yque G (hr) tiene una variación de 10dB/década para alturas menores de 3m [9]. G 20 /200 30 1000 Ecuación 1.22. G 10 /3 3 Ecuación 1.23. G 20 /3 3 10 Ecuación 1.24.Figura 1.10. Curvas de Okumura; (a) para una fc de 922 MHz; (b) para una fc de 1920 MHz [10]1.6.2.2. Modelo Hata (Okumura-Hata)Este es un tipo de modelo empírico, que se basa en los datos de las pérdidas depropagación provistos por Okumura y es válido para el rango de frecuencias VHFy UHF pero dentro de los límites de los 150Mhz hasta los 1500Mhz.Las pérdidas en un área urbana fueron presentadas en una fórmula general paraun ambiente urbano, sin embargo existen caracterizaciones de esta ecuación paradistintos ambientes. 38  
  44. 44. 69.55 26.16 log 13.82 log 44.9 6.55 log log Ecuación 1.25.Para la ecuación 1.25 se deben de tomar en cuenta ciertas restricciones como: • 150Mhz<fc<1500Mhz • 30m<ht<200m • 1m<hr<10mCon respecto a las variables de la ecuación 1.25 se puede notar que son lasmismas que para el modelo Okumura, incluyendo:fc es la frecuencia portadora [MHz]ht es la altura efectiva de la antena transmisora en [m] en rango 30 a 200 metroshr es la altura efectiva de la antena receptora en [m] en rango 1 a 10 metrosa(hr) es el factor de corrección para la altura efectiva de la antena móvil que esfunción del tipo de área de servicio.d es la distancia entre transmisor y receptor [km]Como se puede observar, involucra una nueva variable que es el factor decorrección de la antena del móvil y se define según el tamaño de la ciudad: • Para ciudades pequeñas y medianas: 1.1 0.7 1.56 log 0.8 Ecuación 1.26. • Para ciudades grandes se utilizan diferentes ecuaciones dependiendo de la frecuencia: 8.29 1.54 1.1 300 Ecuación1.27. 3.2 11.75 4.97 300 Ecuación1.28.Para un ambiente suburbano la ecuación para calcular las perdidas es: 2 log 5.4 Ecuación 1.29.Para áreas rurales se utiliza la siguiente ecuación: 4.78 log 18.33 log 40.94 Ecuación 1.30.El único de los inconvenientes con este modelo es que no se adapta a sistemasde comunicación de telefonía celular que tengan un radio de 1Km por celda [9]. 39  
  45. 45. 1.6.2.3. Modelo COST 231La Cooperativa Europea para investigación científica y técnica (EURO-COST)desarrolló el modelo COST 231, en el cual extiende el modelo de Hata hasta elrango de los 2GHz cubriendo la banda de VHF y UHF. El modelo se expresacomo: 46.3 33.9 log 13.82 log 44.9 6.55 log log Ecuación 1.31.Donde:CM es un factor de corrección para adecuar el modelo extendiendo el rango defrecuencia para el que opera el modelo de Hata.CM = 0 dB para ciudades medianas y áreas suburbanas.CM = 3 dB para centros metropolitanos.a(hr) son las ecuaciones presentadas en el tema anterior (Modelo Hata).Una de las aportaciones de este modelo es considerar pérdidas por dispersión.Se define también en el siguiente rango [10]:fc :1500MHz a 2000 MHzht :30 m a 200 mhr :1 m a 10 md :1 km a 20 km1.6.2.4. Modelo Walfisch BertoniEste modelo utiliza modelos de difracción para con éstos lograr obtener lapotencia media que llega al móvil cuando se encuentra al nivel del suelo, estemodelo considera el efecto de los techo s y la altura de las construcciones. Paraeste modelo las pérdidas por trayectoria se modelan como el producto de tresfactores, las pérdidas por trayectoria se representan como S, y la ecuación 1.31representa el producto de estos tres factores. Ecuación 1.32.Donde:Po es la pérdida del espacio libre entre antenas isotrópicas Ecuación 1.33.Pl representa las pérdidas por difracción que existen en la señal, estas pérdidasson tomadas desde el techo hasta el nivel del pavimento. 40  
  46. 46. Q2 es la atenuación existente a nivel de los techos, a causa del número variablede construcciones que puede provocar un efecto de shadowing para el receptor.La ecuación 1.34 describe el modelo de Walfisch y Bertoni [9]. Ecuación 1.34.1.6.2.5. Modelo COST 231 Walfisch-IkegamiEste es un sistema híbrido para sistemas celulares de PCS de corto alcance, estemodelo puede ser utilizado en las bandas UHF y SHF. Se usan comúnmente parala predicción en micro células para telefonía celular.Este modelo también permite incorporar la estimación de pérdidas por trayectoria,al ser un modelo complicado y es de los más usados en la actualidad para diseñosen ambientes densamente urbanos, los parámetros a incluir para los cálculos sonnumerosos, a continuación se detallarán éstos junto con las restricciones que setienen para este modelo.Este modelo es útil para ambientes urbanos densos y se basa en variosparámetros urbanos como, la densidad de los edificios, la altura promedio de losedificios, la altura de las antenas menor a la de los edificios (hroof), la anchura delas calles (w), la separación entre los edificios (b), la dirección de las calles conrespecto a la trayectoria directa de la antena transmisora y el móvil. La Figura 3.3muestra las diferentes componentes que la señal toma al ser propagada en unambiente urbano denso. Figura 1.11. Parámetros del modelo walfisch-IkegamiGeneralmente, la altura de la antena del transmisor es menor que la alturapromedio de los edificios, por lo tanto, las señales se propagan por las calles y lascalles se comportan como una guía de onda. 41  
  47. 47. En el caso en el que existe línea de vista entre el transmisor y el receptor (LVD) sepuede utilizar la ecuación 1.35, la cual es simple y sencilla, con esta ecuación sepueden calcular las pérdidas por propagación. Esta ecuación es diferente a la quese usa para el modelo de Friis.Para propagación cuando existe línea de vista: 42.6 26 log 20 log Ecuación 1.35.Donde d y fc se expresan en Km y MHz respectivamente.En el modelo Walfish-Ikegami cuando no existe línea de vista (NLOS) las pérdidasestán dadas por 3 términos: pérdida de espacio libre (Lel), pérdida por múltiplesdifracciones filo de cuchillo antes del último edificio hasta la estación móvil (Lmsd) ypérdidas por difracción en la última terraza hacia la calle (Lrts) las pérdidas portrayectoria se calculan con: 0 Ecuación 1.36. 0El término pérdida de espacio libre está dado por: 32.4 20 log 20 log Ecuación 1.37.El término Lrts describe las múltiples difracciones, su determinación se basa en elmodelo de Ikegami, tiene en cuenta el ancho de la calle y la orientación respecto ala onda incidente. Sin embargo, COST aplicó una función de orientación para lascalles diferente a la de Ikegami: 16.9 10 log 20 log 10 log Ecuación 1.38 . 10 0.354 0 35 2.5 0.075 35 35 55 Ecuación1.39. 4 0.114 55 55 90LORI es un factor empírico tomado de diversas mediciones. 42  
  48. 48. Figura 1.12. Gráfica ángulo incidenteLa determinación del factor Lmsd fue tomada del modelo propuesto por Walfisch-Bertoni y modificada empíricamente en base a mediciones para contemplar loscasos en que la altura de la antena transmisora es inferior a los edificiosadyacentes, esto se refleja en el término ka, los términos kd y kf modelizan laspérdidas por difracción en múltiples filo de cuchillo versus la distancia y lafrecuencia, respectivamente: log log 9 log Ecuación1.40.Donde: 18 log 1 Ecuación1.41. 0 18 54 0.8 0.5 Ecuación1.42. 54 0.8 0.5 . 18 Ecuación 1.43 18 15 0.7 1 para ciudades tamaño medio y centros suburbanos con densidad media de arboles 4 Ecuación 1.44 1.5 1 para centros metropolitanosEl término ka representa el incremento en la atenuación debido a que las antenasde la estación base pueden encontrarse por debajo de la terraza de los edificios 43  

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