1. DISEÑO DE SISTEMA DE REGISTRO, UBICACIÓN Y DESPACHO DE
CONTENEDORES PARA EL PUERTO MARITIMO SOCIEDAD PORTUARIA
REGIONAL DE BUENAVENTURA
Jonathan Quiñones Arroyo
UNIVERSIDAD DEL QUINDÍO
FACULTAD DE INGENIERÍA
INGENIERÍA ELECTRÓNICA
ARMENIA, QUINDÍO
2008

2. DISEÑO DE SISTEMA DE REGISTRO, UBICACIÓN Y DESPACHO DE
CONTENEDORES 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. Nota de aceptación
_____________________
_____________________
_____________________
_____________________
Presidente del jurado
_____________________
Jurado
_____________________
Jurado
Armenia, Quindío 2008

4. A mis padres José y Nancy, a mis hermanos,
y a mi abuela Lilia, gracias por todo.

5. AGRADECIMIENTOS
A mis padres quienes me infundieron la ética y el rigor que guían mi transitar por
la 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 y
estímulo para seguir creciendo intelectualmente.
A Alexander Angulo, Dida Eugenia, y Javier Riascos por brindarme la información
necesaria 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 fase
de mi vida que culmina pero le abre las puertas a una nueva que espera no
defraudarles.

6. CONTENIDO
GLOSARIO………………………………………………………………………………………………………………..11
RESUMEN………………………………………………………………………………………………………………...15
ABSTRACT……………………………………………………………………………………………………………….16
INTRODUCCIÓN…………………………………………………………………………………………………………17
CAPITULO 1
1. RADIOCOMUNICACION……………………………………………………………………………………………20
1.1. 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………………………………………………………………...23
1.2. TIPOS DE SISTEMAS RADIOELECTRICOS…………………………………………………………………...23
1.2.1. SISTEMAS LIMITADOS EN POTENCIA……………………………………………………………23
1.2.2. SISTEMAS LIMITADOS EN INTERFERENCIA …....……………………………………………24
1.3. ANTENAS……………………………………………………………………………………………………………24
1.3.1. TIPOS ELEMENTALES DE ANTENAS……………………………………………………………..24
1.4. 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………………………………………………………………………...28
1.5. 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………………………………….….32
1.6. 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. 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……………………………………………………………59
CAPITULO 2
2. 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……………………………………………………………………………...…………….65
2.4. 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……………………………..72
2.5. 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……………………………………………………………………………………..84
2.6. 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. 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 …………………………………………………………………………………………...90
2.7. CARACTERÍSTICAS DE IEEE 802.11…………………………………………………………………………..91
2.8. DIRECCIONES MAC………………………………………………………………………………………………93
2.9. 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……………………………………………………………………………...98
2.10. ROAMING O HANDOFF…………………………………………………………………………………………99
2.11. EVITAR INTERFERENCIAS ENTRE APS……………………………………………………………….…100
2.12. 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)…………………………………………..112
CAPITULO 3
3. RED RADIOELÉCTRICA DEL SISTEMA DE REGISTROS PORTUARIOS………………………………..116
3.1. ESTUDIO DE NECESIDADES Y TOMA DE DATOS…………………………………………………………117
3.2. 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. 3.4. COMPATIBILIDAD ELECTRO MAGNETICA………………………………………………………………….158
3.5. 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………………………………………………………………………172
3.6. ASIGNACION DE FRECUENCIAS……………………………………………………………………………..173
3.7. 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…………………………………177
3.8. 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……………………………………....190
3.9. RED CABLEADA Y OTRAS INSTALACIONES……………………………………………………………….198
3.9.1. INSTALANDO LOS PRINCIPAL BRIDGES……………………………………………………….198
3.9.2. DESPLIEGUE DE LAS POCKETPCs ……………………………………………………………..201
CAPITULO 4
4. DISEÑO DEL SOFTWARE PARA EL SISTEMA DE REGISTROS PORTUARIOS
(SISTEMA DE CONTROL DE CARGA)…………………………………………………………………………203
4.1. ARQUITECTURA DEL SISTEMA DE CONTROL DE CARGA………………………………………………203
4.2. 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……..206
4.3. 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. 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”……………………………………………………216
4.5. 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”……………………………………………..221
4.6. CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DE IMPLEMENTACIÓN Y REQUERIMIENTOS
DEL SISTEMA…………………………………………………………………………………………………….224
CAPITULO 5
5. ANALISIS DE COSTOS……………………………………………………………………………………………227
5.1. COSTOS DE MATERIALES Y LICENCIAS DE SOFTWARE……………………………………………….227
5.2. COSTO DE MANO DE OBRA…………………………………………………………………………………...228
CAPITULO 6
6. IMPACTO SOCIAL………………………………………………………………………………………………….231
CONCLUSIONES……………………………………………………………………………………………………….232
BIBLIOGRAFIA…………………………………………………………………………………………………………234
ANEXOS..……………………………………………………………………………………………………………….236
5

11. LISTAS
LISTA DE TABLAS
Tabla 1.1. Perdidas de acuerdo al tipo de material y frecuencia
Tabla 1.2. Valores típicos de FAF
Tabla 1.3. Valores típicos para diferentes tipos de edificios donde sig (dB) son pérdidas
Tabla 1.4. Valores típicos de α.
Tabla 2.1. Los canales asignados al IEEE 802.11a
Tabla 2.2. Asignación de frecuencias a los canales de radio 802.11b y g
Tabla 2.3. Medios del nivel físico en 802.11
Tabla 3.1. Medida de Potencia y Potencia Promedio en la ZONA 1
Tabla 3.2. Medida de Potencia y Potencia Promedio en la ZONA 2
Tabla 3.3. Medida de Potencia y Potencia Promedio en las ZONAS 3 y 4
Tabla 3.4. Medida de Potencia y Potencia Promedio en la ZONA 5
Tabla 3.5. Medida de Potencia y Potencia Promedio en la ZONA 6
Tabla 3.6. SSIDs irradiadas por cada AP y sus respectivos Repetidores
Tabla 5.1. Costos de Materiales y Licencias del Diseño
LISTA DE FIGURAS
Figura 1.1. Pérdidas por desapuntamiento
Figura 1.2. Pérdidas por desadaptación
Figura 1.3. Propagación multi-trayectoria
Figura 1.4. Señal transmitida (a); señal recibida (b) en una propagación multi-trayectoria
Figura 1.5. Formas de propagación
Figura 1.6. Desvanecimiento, (a) positivo; (b) negativo
Figura 1.7. Desvanecimiento (a) a alta escala; (b) a baja escala
Figura 1.8. Operación del ecualizador
Figura 1.9. Modelo de Dos Rayos
Figura 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-Ikegami
Figura 1.12. Gráfica ángulo incidente
Figura 1.13. Fenómeno de Filo de cuchillo
Figura 1.14. Modelo de Quiebres Múltiples de Ericsson
Figura 1.15. Rayo reflejado y refractado en un objeto con espesor d
Figura 1.16. Difracción sobre una esquina
Figura 1.17. Ambiente simplificado
Figura 1.18. Proyección sobre el piso
Figura 2.1. Ejemplo de red IBSS o ad hoc
Figura 2.2. Utilización de un Punto de Acceso
Figura 2.3. Modo difuso en modo básico
Figura 2.4. Satélite pasivo
Figura 2.5. Satélite activo
Figura 2.6. Codificación de Barker
Figura 2.7. Gráfica de Codificación con Salto en Frecuencia
6

12. Figura 2.8. La implementación FDM
Figura 2.9. (a) Espectro de FDM (b) Espectro OFDM
Figura 2.10. Prefijos cíclicos
Figura 2.11. Capas del modelo OSI
Figura 2.12. Dos formatos que se realizan en la subcapa PLCP
Figura 2.13. Arquitectura Subcapa MAC
Figura 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 802.11
Figura 2.22. Dispositivos WLAN para equipos de escritorio
Figura 2.23. Tarjeta PCMCIA
Figura 2.24. Adaptador Wireless CompactFlash
Figura 2.25. Puntos de Acceso Profesionales (Fabricados por 3com)
Figura 2.26. Elementos de un sistema basado en Switch Controller
Figura 2.27. Comparación de precios entre un sistema inalámbrico normal y un sistema
basado en Switch Controller
Figura 2.28. Roaming entre Puntos de Acceso
Figura 2.29. Combinaciones de canales sin interferencia
Figura 2.30. Combinaciones de canales mínimos de solapamiento
Figura 2.31. Comparación entre la segmentación de una VLAN y una LAN tradicional
Figura 2.32. Rogue AP
Figura 2.33. Funcionamiento del algoritmo WEP en modalidad de cifrado
Figura 2.34. Funcionamiento del algoritmo WEP en modalidad de descifrado
Figura 2.35. Estructura de una VPN para acceso inalámbrico seguro
Figura 2.36. Arquitectura de un sistema de autenticación 802.1x
Figura 2.37. Diálogo EAPOL-RADIUS
Figura 3.1. Fases del Diseño de la Red Radioeléctrica
Figura 3.2. Ubicación del edificio Administrativo del Centro Portuario a) Vista 3D
b) Situación 2D
Figura 3.3. 3Com 11a 54 Mbps Wireless LAN Outdoor Building-to-Building Bridge and
11b/g Access Point
Figura 3.4. Demostración de configuración de AP a) Punto a Punto b) Punto a
Figura 3.5. Mapa de la Sociedad Portuaria Regional de Buenaventura en 2D
Figura 3.6. Mapa de la Sociedad Portuaria Regional de Buenaventura en 2D dividido en zonas
Figura 3.7. Zona 1 2D
Figura 3.8. Zona 1 en 3D, Isométrica sudoeste
Figura 3.9. Zona 1 en 3D, Isométrica sudeste
Figura 3.10. Zona 1 en 3D, Isométrica noroeste
Figura 3.11. Zona 1 en 3D, Isométrica noreste
Figura 3.12. Zona 2 en 2D
Figura 3.13. Zona 2 en 3D Isométrica sudoeste
Figura 3.14. Zona 2 en 3D, Isométrica sudeste
Figura 3.15. Zona 2 en 3D, b) Isométrica noreste
Figura 3.16. Zona 2 en 3D Isométrica noroeste
Figura 3.17. Zona 3 en 2D
Figura 3.18. Zona 3 en 3D, Isométrica sudoeste
Figura 3.19. Zona 3 en 3D, Isométrica sudeste
Figura 3.20. Zona 3 en 3D, Isométrica noreste
Figura 3.21. Zona 3 en 3D, Isométrica noroeste
Figura 3.22. Zona 4 en 2D
Figura 3.23. Zona 4 en 3D, Isométrica sudoeste
Figura 3.24. Zona 4 en 3D, Isométrica sudeste
Figura 3.25. Zona 4 en 3D, Isométrica noreste
Figura 3.26. Zona 4 en 3D, Isométrica noroeste
7

13. Figura 3.27. Zona 5 en 2D
Figura 3.28. Zona 5 en 3D, Isométrica suroeste
Figura 3.29. Zona 5 en 3D, Isométrica sureste
Figura 3.30. Zona 5 en 3D, Isométrica noreste
Figura 3.31. Zona 5 en 3D, Isométrica noroeste
Figura 3.32. Zona 6 en 2D
Figura 3.33. Zona 6 en 3D, Isométrica sudoeste
Figura 3.34. Zona 6 en 3D, Isométrica sudeste
Figura 3.35. Zona 6 en 3D, (acercamiento) Isométrica noroeste
Figura 3.36. Ejemplo de contenedores rojos organizados
Figura 3.37. Abreviación de contenedores rojos
Figura 3.38. Ejemplo de contenedores verdes organizados
Figura 3.39. Abreviación de contenedores verdes
Figura 3.40. Contenedores azules organizados
Figura 3.41. Contenedores azules abreviados
Figura 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 2dBi
Figura 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 2dBi
Figura 3.44. Simulación de cobertura de la ZONA UNO (1) en 3D Vista Noreste
Figura 3.45. Simulación de cobertura de la ZONA UNO (1) en 3D Vista Sureste
Figura 3.46. Trazado de rayos de la Simulación de cobertura de la ZONA UNO (1) en 3D
Vista Sureste
Figura 3.47. Simulación de la ZONA 2 sólo con la interacción del ACCESS POINT A
Figura 3.48. Simulación de la ZONA 2 con la interacción del ACCESS POINT A y del
ACCESS POINT B
Figura 3.49. Simulación de cobertura de la ZONA DOS (2) en 3D Vista Sureste
Figura 3.50. Simulación de cobertura de la ZONA DOS (2) en 3D Vista Noreste
Figura 3.51. Trazado de rayos de la Simulación de cobertura de la ZONA DOS (2) en 3D
Vista Noreste
Figura 3.52. Simulación de la ZONA 3 con la interacción del ACCESS POINT C
Figura 3.53. Simulación de la ZONA 3 con la interacción del ACCESS POINT C y del
Repetidor del ACCESS POINT C.1
Figura 3.54. Simulación de cobertura de la ZONA TRES (3) en 3D Vista Sureste
Figura 3.55. Simulación de cobertura de la ZONA TRES (3) en 3D Vista Noreste
Figura 3.56. Simulación de la ZONA 4 con la interacción del ACCESS POINT C
Figura 3.57. Simulación de la ZONA 4 con la interacción del A. POINT C Y el ACCESS
POINT C.2
Figura 3.58. Simulación de cobertura de la ZONA CUATRO (4) en 3D Vista Suroeste
Figura 3.59. Trazado de rayos de la simulación de cobertura de la ZONA TRES (4) en 3D
Vista Suroeste
Figura 3.60. Simulación de cobertura de la ZONA CINCO (5) con la interacción del ACCESS
POINT D
Figura 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.1
Figura 3.62. Simulación de cobertura de la ZONA CINCO (5) en 3D Vista Suroeste
Figura 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.2
Figura 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 netstumbler
Figura 3.66. Ejemplo de grafica de la relación señal a ruido en netstumbler
Figura 3.67. (3CRWEASYA73)3Com 11a 54 Mbps Wireless LAN Outdoor Building-to-Building
Bridge and 11b/g Access Point
Figura 3.68. 3Com® Wireless 7760 11a/b/g PoE Access Point
Figura 3.69. Posiciones de medidas de potencia en la ZONA 1
Figura 3.70. Posiciones de medidas de potencia en la ZONA 2
Figura 3.71. Posiciones de medidas de potencia en las ZONAS 3 y 4
8

14. Figura 3.72. Posiciones de medidas de potencia en la ZONA 5
Figura 3.73. Posiciones de medidas de potencia en la ZONA 6
Figura 3.74. Topología según Tecnología Switch Controller
Figura 3.75. Página de acceso al AP 3CRWEASYG73
Figura 3.76. Página Principal de configuración del AP 3CRWEASYG73
Figura 3.77. Página de administración del AP 3CRWEASYG73
Figura 3.78. Página de administración del AP 3CRWEASYG73
Figura 3.79. Radio Settings 802.11a Del AP 3CRWEASYG73
Figura 3.80. Configuración de Seguridad 802.11a Del AP 3CRWEASYG73
Figura 3.81. Radio Settings 802.11bg Del AP 3CRWEASYG73
Figura 3.82. Configuración de Seguridad 802.11bg Del AP 3CRWEASYG73
Figura 3.83. Configuracion del AP 3Com 7760 como repetidor
Figura 3.84. Haciendo un Site Survey con el AP 3Com 7760
Figura 3.85. Lista de AP detectados con el AP 3Com 7760
Figura 3.86. Configurando la seguridad del repetidor AP 3Com 7760
Figura 3.87. Adhesión de subred Inalámbrica a una Red Empresarial a través del WX1200
Figura 3.88. Creación de un Plan de Red con el 3WXM
Figura 3.89. Inicio de un Plan de Red
Figura 3.90. Cargando el Switch Controller en el 3WXM
Figura 3.91. Configuración de la dirección ip del WX1200 cargado
Figura 3.92. Puertos autorizados del WX1200 cargado
Figura 3.93. VLANs autorizadas para la red inalámbrica
Figura 3.94. Ventana de Radio Profiles del 3WXM
Figura 3.95. Ventana de Access Points del 3WXM
Figura 3.96. Ventana de Radios del 3WXM
Figura 3.97. Ventana de RF Detections del 3WXM
Figura 3.98. Centro de comunicaciones Sociedad Portuaria
Figura 3.99. Cableado final para los PRINCIPAL BRIDGEs
Figura 3.100. Cableado final para el ACCESS POINT D
Figura 4.1. Arquitectura básica del Sistema de Control de Carga
Figura 4.2. Diagrama Entidad Relación de la Base de Datos
Figura 4.3. Diagrama Comunicación entre la PocketPC y el servicio Web
Figura 4.4. Aplicación de Escritorio autenticándose ante la Base de Datos
Figura 4.5. Capas estructura de la aplicación de escritorio
Figura 4.6. Capas estructura del código de la aplicación de escritorio
Figura 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 de
Figura 4.11. Estructura del proyecto de la aplicación de dispositivo móvil
Figura 4.12. Primera ventana de la aplicación móvil
Figura 4.13. Solicita tipo de consulta
Figura 4.14. Consulta Realizada.
Figura 4.15. Revisión terminada y reporte de irregularidad
9

15. 10

16. GLOSARIO
3COM: Es uno de los líderes en fabricación de equipos para infraestructura de
Redes Informáticas.
AAA: Corresponde a un protocolo que realiza tres funciones: Autenticación,
Autorización y Trazabilidad (Authentication, Authorization and Accounting en
inglés). La expresión protocolo AAA no se refiere a un protocolo en particular, sino
a una familia de protocolos que ofrecen los tres servicios citados.
ACCESS POINT: Es un dispositivo que interconecta dispositivos de comunicación
inalámbrica para formar una red inalámbrica. Normalmente un AP también puede
conectarse a una red cableada, y puede transmitir datos entre los dispositivos
conectados a la red cable y los dispositivos inalámbricos.
BEACON: Paquetes que transmite un AP para anunciar su disponibilidad y
características
BRIDGE: Mecanismo de unión de dos redes privadas distantes puede ser de
forma 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). Un
mecanismo básico de chequeo de errores en la transmisión de datos a nivel de
enlace; una propiedad característica de los protocolos para transmisión de datos
orientados a bit, en los cuales la integridad de los datos en una trama (brame) ó
paquete es comprobada mediante el uso de un algoritmo polinomial aplicado a el
contenido de la trama y comparado luego con el resultado previamente obtenido
en el emisor.
dBi: Decibelios respecto a una antena isotropita. Medida de la ganancia de una
antena con relación a la ganancia de una antena isotropita, es decir la que irradia
con la misma intensidad en todas las direcciones. La antena isotropita no es
físicamente realizable por lo que esta medida es siempre indirecta.
dBm: Decibelio referido a un milivatio. La potencia de una señal relativa a un
milivatio. 0 dBm corresponde a 1 mW.
11

17. DSL: (Digital Subscriber Line, Línea de abonado digital) es un término utilizado
para referirse de forma global a todas las tecnologías que proveen una conexión
digital 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 por
ejemplo los automóviles.
HANDOFF: (también Handover) Sistema utilizado en comunicaciones en redes
inalámbricas en general con el objetivo de transferir el servicio de una estación
base a otra cuando la calidad del enlace es insuficiente. Este mecanismo
garantiza la realización del servicio cuando un móvil se traslada a lo largo de su
zona de cobertura.
LAPTOP: es una pequeña computadora personal móvil, que pesa normalmente
entre 1 y 3 Kg.
OFDM: La Multiplexación por División de Frecuencias Ortogonales, es una
modulación que consiste en enviar la información modulando en QAM o en PSK
un conjunto de portadoras de diferentes frecuencias.
OSI: (Open System Interconnection) lanzado en 1984 fue el modelo de red
descriptivo creado por ISO; esto es, un marco de referencia para la definición de
arquitecturas de interconexión de sistemas de comunicaciones. (OSI, Open
System Interconnection) lanzado en 1984 fue el modelo de red descriptivo creado
por ISO; esto es, un marco de referencia para la definición de arquitecturas de
interconexión de sistemas de comunicaciones.
PCMCIA: Una tarjeta PCMCIA es un dispositivo normalmente utilizado en
computadoras portátiles para expandir las capacidades de éste. Se usan para
ampliar capacidades en cuanto a: memoria de ordenador, disco duro, tarjeta de
red, capturadora de radio y tv, puerto paralelo, puerto serial, módem, puerto USB,
etc.
PDA: (Personal Digital Assistant, Asistente Digital Personal), es un computador de
mano originalmente diseñado como agenda electrónica (calendario, lista de
contactos, bloc de notas y recordatorios) con un sistema de reconocimiento de
escritura. Hoy día se puede usar como una computadora doméstica
POCKETPC: es un ordenador de bolsillo, Se trata de un pequeño ordenador,
diseñado para ocupar el mínimo espacio y ser fácilmente transportable que
ejecuta el sistema operativo Windows CE de Microsoft entre otros, el cual le
proporciona capacidades similares a los PCs de escritorio.
12

18. PoE: (Power over Ethernet) es una tecnología que permite la alimentación
eléctrica de dispositivos de red a través de un cable UTP / STP en una red
Ethernet. PoE se rige según el estandar IEEE 802.3af y abre grandes
posibilidades a la hora de dar alimentación a dispositivos tales como cámaras de
seguridad, teléfonos o puntos de acceso inalámbricos.
QoS: (Calidad de Servicio, Quality of Service, en inglés) son las tecnologías que
garantizan la transmisión de cierta cantidad de datos en un tiempo dado
RADIUS: (Remote Authentication Dial-In User Server) Es un protocolo de
autenticación 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 AP
legítimo
SERVICIO WEB: (web service) es un conjunto de protocolos y estándares que
sirven para intercambiar datos entre aplicaciones. Distintas aplicaciones de
software desarrolladas en lenguajes de programación diferentes, y ejecutadas
sobre cualquier plataforma, pueden utilizar los servicios web para intercambiar
datos en redes de ordenadores como Internet.
SSID: (Service Set IDentifier) es un código incluido en todos los paquetes de una
red inalámbrica (Wi-Fi) para identificarlos como parte de esa red. El código
consiste en un máximo de 32 caracteres alfanuméricos. Todos los dispositivos
inalámbricos que intentan comunicarse entre sí deben compartir el mismo SSID.
SWITCH CONTROLLER: La tecnología de Switch controller se utiliza para lograr
un control centralizado de todos los APs tipo FIT que se localizan en una red
inalámbrica.
VLAN: (‘red de área local virtual’) es un método de crear redes lógicamente
independientes dentro de una misma red física. Varias VLANs pueden coexistir en
un único conmutador físico o en una única red física. Son útiles para reducir el
dominio de colisión y ayudan en la administración de la red separando segmentos
lógicos de una red de área local (como departamentos de una empresa) que no
deberían intercambiar datos usando la red local (aunque podrían hacerlo a través
de un enrutador).
13

19. 14

20. RESUMEN
Hace poco tiempo el mundo comenzó una etapa de modernización y actualización
tecnológica en cuanto a la colección de datos en ambientes exteriores tales como
cultivos, puertos marítimos, etc., haciendo sistemas que desarrollan e
implementan las mejores soluciones de automatización obteniendo un
funcionamiento más optimo y dinámico con el fin de ser más eficientes y dar
respuestas más rápidas.
En países desarrollados como Estados Unidos, Holanda y Bélgica se han
desarrollado sistemas para ambientes exteriores que distribuyen una cantidad
adecuada de terminales de radio frecuencia por todos los patios de
almacenamiento utilizando tecnologías descritas en estándares IEEE 802.11 ó
basados en sistemas de Narrowband.
Los sistemas de registros de entrada, localización y salida de contenedores en las
Terminales Marítimas, constan de una base de datos en la cual se introduce toda
la información referente a la carga que contienen los patios (códigos del
contenedor, detalles acerca de llegada y salida, lugares de destino, peso etc.).
Como es sabido estos contenedores deben estar en constante revisión con el fin
de saber en forma precisa su ubicación en un momento de cargue, descargue o
traslado dentro del muelle si se realiza alguno. En el siguiente trabajo se mostrara
el desarrollo de un diseño que busca solucionar esta necesidad, es claro que no
es un diseño definitivo y se presta para futuras modificaciones en todo el sistema.
15

21. ABSTRACT
Time recently the world began a modernization stage and technological upgrade
as for the collection of data in outdoor environments as cultivations, marine ports,
etc., making systems that develop and they implement the best automation
solutions obtaining a better and more dynamic operation with the purpose of to be
more efficient and to give quicker answers.
In countries as United States, Holland and Belgium systems they have been
developed for outdoor environments that distribute an appropriate quantity of
terminals of radio frequency for all the storage patios using technologies described
in standards IEEE 802.11 or based on systems of Narrowband.
The systems of entrance registrations, localization and exit of containers in the
Marine Terminals, they consist of a database in which all the information is
introduced 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 these
containers should be in constant revision with the purpose of knowing in precise
form their location in a moment of it loads, discharge or a transfer inside the jetty if
it is carried out some. In the following work the development of a design will be
shown that looks for to solve this necessity, it is clear that it is not a definitive
design and it allows future modifications in the whole system.
16

22. INTRODUCCION
La lentitud del actual sistema de registros de operaciones portuarias y la gran
demanda que por su importancia ha adquirido la Sociedad Portuaria Regional de
Buenaventura hace pensar en la posibilidad de crear una nueva alternativa de
colección de datos en los patios de contenedores a través de una sola red
inalámbrica la cual se abastecerá de información por medio de dispositivos
móviles creados para este fin. Esta red se establecerá de tal forma que cubrirá un
área igual al área total de la empresa.
El sistema a diseñar se encargará de manejar los registros de entrada, salida y
reubicación no solo de contenedores sino también de carga a granel (carga
transportada en sacos), establecer el momento del movimiento y guardar la
información en una base de datos para posteriores estudios económicos del
puerto. La red está basada en la tecnología WiFi (IEEE 802.11 b/g) que permite la
transmisión de datos a velocidades de 11Mbps o 54Mbps dependiendo de la
tarjeta de red inalámbrica de los dispositivos portátiles utilizados y la calidad de la
señal, contando también con los diferentes puntos de acceso (AP) distribuidos de
tal forma para producir un área de cobertura total. Para esto se realizó una
investigación exhaustiva que consistió en el análisis de cobertura, realización y
adaptación de planos en 3D para poder ser acopladas en programas de
simulación de ondas de radiofrecuencia, dando así mejores resultados en el
diseño de dicha red.
El despliegue del sistema implica tres tipos de costos: el generado para la
infraestructura, por los puntos de acceso inalámbricos; el derivado de los
adaptadores WLAN para los usuarios; y la seguridad a implementar.
17

23. 18

24. CAPÍTULO 1
RADIOCOMUNICACIÓN
19

25.
1. RADIOCOMUNICACION
La Radiocomunicación se define como la Telecomunicación realizada por medio
de las ondas radioeléctricas. La Unión Internacional de Telecomunicaciones (ITU)
define las ondas radioeléctricas como las ondas electromagnéticas que se
propagan por el espacio sin guía artificial y cuyo límite superior de frecuencia se
fija, convencionalmente, en 300 GHz.
La importancia de la radiocomunicación dentro de la telecomunicación radica en
que el medio utilizado para la conexión es el aire. De ahí su uso exclusivo en
sistemas de comunicaciones móviles, comunicaciones marítimas y sistemas de
radiodifusión de señales de audio o televisión. Estos sistemas de comunicaciones
han evolucionado en la medida en la que lo ha hecho la tecnología llegando a
límites insospechados por los ingenieros de décadas atrás.
El aire como medio de propagación es lineal y recíproco, hecho que facilita el
diseño del sistema. Sin embargo, es un bien escaso y es necesario arbitrar el uso
del el espectro radioeléctrico. Para ello es necesario dividir el espectro en bandas
de frecuencia y designar el uso que se le da a cada una de ellas. De esto se
ocupan la Unión Internacional de Telecomunicación en su sección de
radiocomunicaciones, La UIT-R (en inglés ITU-R), que da recomendaciones que
luego los países adaptan según sus necesidades. El hecho de que el espectro
radioeléctrico sea un recurso de naturaleza muy escasa, unido a la enorme
demanda de servicios de radiocomunicación, implican que la asignación de
frecuencias a dichos servicios sea un proceso complejo, sujeto a una cuidadosa
planificación, la cual debe tener, además, un alcance internacional [1].
1.1. PARÁMETROS CARACTERÍSTICOS DE UNA RADIOCOMUNICACIÓN
1B
1.1.1. PARÁMETROS DE EMISIÓN
2B
• 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. • 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. - Circular: el extremo del vector campo eléctrico describe un círculo.
1.1.2. PARÁMETROS DE RECEPCIÓN
3B
• 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. 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 EXPLOTACIÓN
4B
• 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. Los sistemas limitados en potencia son aquellos que la zona de cobertura se
calcula a través de la potencia de señal recibida. Esta potencia se compara con un
valor y si lo supera se dice que hay cobertura.
Ejemplo: radioenlaces terrenales y espaciales de servicio fijo, radiodifusión por
satélite, radionavegación.
1.2.2. SISTEMAS LIMITADOS EN INTERFERENCIA
En este tipo de sistemas la cobertura depende primordialmente de la interferencia
admisible. El ruido puede intervenir, pero en este caso como una componente de
interferencia adicional. La potencia juega un papel secundario.
Son sistemas de cobertura zonal, estructurados en forma de retículas de
emisores. Se especifican mediante el valor medio de la intensidad de campo
utilizable en el emplazamiento del transmisor deseado. La zona de cobertura de
una estación viene determinada así por la distancia para la cual la intensidad del
campo producido por el transmisor deseado es igual al valor de la intensidad de
campo utilizable, teniendo en cuenta todas las fuentes interferentes, a través de
los campos perturbadores producidos por ellas.
Como ejemplos típicos de sistemas limitados por interferencia (que son la
mayoría) podemos citar las redes de radiodifusión y los sistemas de
radiocomunicaciones móviles celulares [1].
1.3. ANTENAS
La antena es el dispositivo físico que sirve de interfaz entre las ondas
electromagnéticas guiadas por el cable o la guía-onda y el espacio libre o el aire.
1.3.1. TIPOS ELEMENTALES DE ANTENAS
5B
• 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. • 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 POTENCIA
1.4.1. FACTORES DE PÉRDIDA
1.4.1.1. Pérdidas por desapuntamiento
Figura 1.1. Pérdidas por desapuntamiento
Cuando las antenas no están orientadas en la dirección en que presentan su
máxima ganancia, por lo tanto se utiliza la ganancia de potencia en dirección del
enlace.
, ; , Ecuación 1.3.
En dB
, ; , Ecuación. 1.4.
1.4.1.2. Pérdidas por desadaptación
Figura 1.2. Pérdidas por desadaptación
25

31. Cuando existe desadaptación de impedancias en el trasmisor o en el receptor, hay
que calcular lo que se pierde por reflexión.
| | ; | | Ecuación 1.5.
En dB:
-10 | | ; | | Ecuación 1.6.
1.4.1.3. Pérdidas por desajuste de polarización
Si los estados de polarización de la antena trasmisora y de la antena receptora
son distintos, entonces se originan pérdidas debidas al desajuste de polarización.
Los estados de polarización de ambas antenas quedan definidos por los vectores
unitarios en la dirección del campo eléctrico: û ; û
Desajuste 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 de
pérdida del espacio libre o ecuación de Friis que se estudiará más adelante como
el modelo de propagación para el espacio libre (véase sección 1.6.1.1) [4].
Ecuación
1.9.
1.4.1.4. Interferencia del canal adyacente
La interferencia de canal adyacente es la producida en un receptor sintonizado a
la 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 U
banda.
26

32. En una LAN inalámbrica de infraestructura, como la topología es conocida y el
área total de cobertura de la red inalámbrica es mucho más amplia el ancho de
banda disponible se puede dividir en varias sub-bandas de modo tal que las áreas
de cobertura de sub-bandas adyacentes utilicen frecuencias distintas [2].
1.4.1.5. Propagación multi-trayectoria
La presencia de objetos reflectores y dispersores en el entorno crea un cambio
constante en el canal de propagación de la señal, lo que disipa energía en
amplitud, fase y tiempo. Estos efectos producen múltiples versiones de la señal
transmitida que llega a la antena receptora, desplazadas una respecto a la otra en
tiempo y orientación espacial, dándose en casos como sistemas móviles
terrestres tipo Indoor, sistemas móviles terrestres Outdoor, y sistemas satelitales.
De estos tipos de propagación multi-trayectoria se destaca que los tiempos de
viaje de las ondas son distintos y el modelado de cada uno de los canales se debe
hacer con consideraciones estadísticas diferentes, lo que en últimas se traduce en
el diseño de equipos de comunicaciones específicos para cada entorno y la
aplicación de técnicas de mitigación de diferentes variantes.
Figura 1.3. Propagación multi-trayectoria
Esto hace que las señales asociadas a un bit/símbolo previo interfieran las señales
asociadas al siguiente bit/símbolo. Esto recibe el nombre de interferencia entre
símbolos (ISI). Por supuesto cuanta más alta sea la tasa de bits, y por tanto más
corto cada periodo de celda de bit, mayor será el nivel de interferencia entre
símbolos.
27

33. (a) (b)
Figura 1.4. Señal transmitida (a); señal recibida (b) en una propagación multi-trayectoria
Además de lo anterior, existe un problema llamado desvanecimiento selectivo de
frecuencias causado por la variación en las longitudes de camino de las diferentes
señales recibidas. Esto produce cambios de fase relativos que, a las frecuencias
de radio, pueden hacer que las diversas señales reflejadas atenúen
significativamente 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 la
onda reflejada es una fracción de la onda directa, y el grado de atenuación
dependerá de la naturaleza del material reflejante. Una solución de este problema
aprovecha el hecho de que la longitud de onda asociada a las señales de
radiofrecuencia es muy corta, y por tanto es sensible a pequeñas variaciones en la
posición de la antena. Con objeto de superar el efecto de desvanecimiento, es
común usar dos antenas con una separación física entre ellas igual a una cuarta
parte de la longitud de la onda. Las señales recibidas de ambas antenas se
combinan para formar la señal recibida compuesta. Esta técnica se conoce como
diversidad espacial [5].
1.4.1.6. Pérdida de camino
En el diseño de todos los receptores de radio se contempla que operen con una
relación señal a ruido (SNR) específica; es decir, la razón entre la potencia de la
señal recibida y la potencia de la señal de ruido del receptor no debe ser menor
que cierto valor especificado. En general, la complejidad (y en consecuencia el
costo) del receptor aumentará conforme disminuya la SNR. La potencia de la
señal 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, la
potencia de una señal de radio decae en proporción inversa al cuadrado de la
distancia del origen. En interiores, el decaimiento se incrementa todavía más
debido, en primer lugar, a la presencia de objetos como muebles y personas y, en
segundo lugar, a la interferencia destructiva de la señal transmitida que causan las
señales reflejadas en dichos objetos. Todo esto se combina para producir lo que
se llama pérdida de camino del canal de radio. Para que un receptor de radio
pueda operar con una SNR aceptable, debe trabajar con un nivel de potencia de
28

34. transmisión tan alto como sea posible o con un alcance de cobertura limitado, o
las dos cosas [6].
1.5. PROPAGACIÓN DE LA SEÑAL
1.5.1. INFLUENCIA DEL ENTORNO EN LA PROPAGACIÓN
Las señales electromagnéticas se propagan por medio de varias formas entre una
antena transmisora y una receptora, estas formas dependen en gran parte al
entorno en donde se encuentra establecido el sistema, entre las que se puden
encontrar, ver figura 1.5.:
1.5.1.1. Línea de vista
Señal que se propaga en el espacio directamente entre las dos antenas, sin
ningún 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. Figura 1.5. Formas de propagación
1.5.2. DESVANECIMIENTO (FADING)
Efecto que resulta de la condición de que la señal que recibe una antena receptora
está compuesta de muchas señales y la antena realiza una suma vectorial de
todas 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 una
potencia mayor que cualquiera de las señales recibidas. O la suma vectorial puede
dar un resultado negativo, resultado que las fases de las señales recibidas no
coinciden y la señal resultante es de una potencia baja, menor que cualquiera de
sus componentes, ver figura 1.6.
Figura 1.6. Desvanecimiento, (a) positivo; (b) negativo
1.5.2.1. Desvanecimiento de pequeña escala
Es el tipo de desvanecimiento que es resultado de la suma algebraica provocada
por el efecto de multi-trayectoria. Tiene variaciones de potencia súbitas y de alta
variación, típicamente puede ser de hasta 30dB en un movimiento de unas pocas
longitudes de onda. Ver figura 1.7.
30

36. 1.5.2.2. Desvanecimiento de larga escala
Es el tipo de desvanecimiento provocado por el movimiento de la antena receptora
y es resultado de la pérdida de potencia por la distancia [7].
Figura 1.7. Desvanecimiento (a) a alta escala; (b) a baja escala
1.5.3. ECUALIZACIÓN
La ecualización es el procesamiento de señal que se hace en la antena del
receptor. Consiste en revertir la degradación de la señal producida por los efectos
de multi-trayectoria y desvanecimiento. Normalmente se hace para reducir la
interferencia entre símbolos (ISI). Esta operación hace el efecto contrario al efecto
de la propagación multi-trayectoria, es decir, retrasa el componente de la señal
que llega primero y luego retrasa un poco menos la siguiente señal y así
sucesivamente hasta no retrasar una determinada señal.
Figura 1.8. Operación del ecualizador
31

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. DIVERSIDAD
Técnica usada para compensar los cambios súbitos de potencia producidos por el
desvanecimiento de la señal. Esta técnica se apoya en la recepción múltiple de la
misma señal, es decir, se reciben diversas señales en el mismo receptor. Cada
una 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. • 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 PROPAGACIÓN
El crecimiento rápido e interrumpido de los sistemas de comunicaciones
inalámbricos, la utilización de las nuevas tecnologías y la extensión de su ámbito
de aplicación, han producido una evolución paralela de los métodos empleados
para describir y caracterizar la propagación de las ondas, así como predecir sus
efectos. Aquí deben destacarse tres aspectos fundamentales que son: la cobertura
zonal, lo que implica la necesidad de realizar predicciones de propagación entre el
transmisor y un elevado número de puntos del área de cobertura, la multiplicidad
de trayectos entre el transmisor y un receptor situado en un punto determinado,
como consecuencia de la influencia del terreno y obstáculos interpuestos y, por
último, la variabilidad de los trayectos (se aplica para sistemas móviles, ya que
supone una variación con la distancia y con el tiempo de las condiciones de
propagación y por ende del nivel de señal recibida).
La ruta que sigue la señal desde el transmisor hasta el receptor puede ser desde
una simple y sencilla línea de vista hasta un ambiente en cual tengamos una gran
cantidad de obstáculos como edificios, montañas o árboles que lo interfieran.
La predicción y el modelado de los canales de radiocomunicación son una de las
partes más complicadas que intervienen en el diseño de sistemas de
comunicación, por lo general esta parte se hace de manera estadística, tomando
como base mediciones realizadas en una zona especifica y para un determinado
sistema o parte del espectro.
Los modelos de propagación han puesto su mayor interés en predecir la potencia
por medio de una señal recibida a una distancia determinada del transmisor, así
como también las variaciones de la potencia de la señal en la cercanía de un
punto de interés [2].
1.6.1. MODELOS DE PROPAGACIÓN PARA AMBIENTES ABIERTOS
El tipo de enfoque de estos modelos está condicionado a la casi nula existencia de
obstáculos para la propagación de las ondas electromagnéticas, estos modelos
surgen por la necesidad de modelar una zona geográfica de terreno irregular,
pero con el menor número de obstáculos para así lograr la predicción de las
pérdidas que se tienen en el camino hacia el móvil, este tipo de modelos a pesar
33

39. de llegar a ser los más sencillos que existen no deben de dejar de tomar en cuenta
ciertos 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 se
lleva a cabo sobre terrenos irregulares, por lo tanto, es necesario tomar en cuenta
el perfil del terreno de un área para calcular las perdidas por trayectoria, así como
los obstáculos, maleza, árboles, edificios, etc. Existen varios modelos de
propagación que tratan de predecir las perdidas por trayectoria en este documento
se describirán algunos de estos.
1.6.1.1. Modelo de propagación para el espacio libre o modelo de Friis
Este modelo no es tan útil para aplicaciones en las que existen obstáculos, se
requiere de una clara línea de vista entre el transmisor y el receptor para poder
modelar con ayuda de este método, así como las características del espacio libre.
Las pérdidas de enlaces satelitales y los enlaces de microondas se pueden
describir 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 distancia
en el espacio es igual a:
Ecuación 1.10.
Donde PT es la potencia transmitida, GT es la ganancia de la antena transmisora y
d es la distancia a la antena. En la antena receptora que tiene un área efectiva A y
una 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. Ecuación 1.14.
Donde: k= . Ecuación 1.15.
Esta ecuación muestra que hay una relación inversa cuadrática de la frecuencia y
la distancia con respecto a la potencia, lo que significa que cuando estos valores
se doblan, la perdida se incrementa 6 dB [8].
La ecuación del modelo de Friis sólo es válida para predecir valores de potencia
recibida (PR) para valores de distancia que se encuentren en la región de far-field
de la antena transmisora.
Esta región de far-field o región de Fraunhofer de una antena transmisora se
define como la distancia más allá de la distancia df la cual se relaciona con la
dimensión mayor de la apertura numérica de la antena transmisora y con la
longitud de onda de la señal portadora. La ecuación 1.16 calcula la distancia de
Fraunhofer.
Ecuación 1.16.
Donde:
df es la distancia de Fraunhofer
D es la dimensión real física de la antena.
λ es la longitud de onda
La 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 la
tierra, se basa en óptica geométrica, este modelo considera la transmisión de las
señales en forma directa junto con la propagación de las ondas al reflejarse sobre
la tierra como se puede ver en la figura 1.9
35

41. Figura 1.9. Modelo de Dos Rayos
El segmento de separación entre transmisor y receptor puede considerarse plano,
ya que en la mayoría de los sistemas celulares la distancia real entre el transmisor
y receptor es de unas cuantas decenas de kilómetros.
La potencia recibida a una distancia d proveniente del transmisor puede ser
expresada como [9]:
Ecuación 1.18
Asumimos también que para una gran distancia
La 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 Egli
En el año 1957 luego de realizar gran cantidad de mediciones Egli concluyó que la
atenuación de la señal decrecía con la distancia a la cuatro y, en contraste con el
modelo de plano de tierra, era dependiente de la frecuencia. Propuso un modelo
semi-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. Este modelo es válido para frecuencias superiores 40 MHz e inferiores 1 GHz y
terrenos irregulares [10].
1.6.2. MODELOS DE PROPAGACIÓN PARA AMBIENTES URBANOS
Para la propagación en ambientes urbanos se tienen diferentes obstáculos con lo
que los parámetros a tomar en cuenta son mucho más que en un modelo para
espacios abiertos, los modelos para ambientes urbanos son de gran interés en la
época actual, ya que para telefonía móvil, es necesaria una descripción del
comportamiento de la propagación en las grandes urbes.
Además de la telefonía móvil las redes inalámbricas tienen un gran auge con lo
que este tipo de modelos marca la diferencia en el diseño de la cobertura en
zonas urbanas.
Las investigaciones para hacer este tipo de modelos iniciaron desde hace varios
años, las primeras investigaciones se hicieron por Okumura en Japón, el método
que utilizo Okumura requirió de un gran esfuerzo para su tiempo, ya que requería
de interpretación de graficas creadas a partir de mediciones hechas en su país.
La persona que continuo con las investigaciones de Okumura fue el investigador
Masaharu Hata, el logró modelar las graficas tomadas por Okumura y con esto
logro realizar ecuaciones del modelo que actualmente se conoce con los apellidos
de estos dos personajes.
Existen diferentes modelos propuestos para ambientes variados y con condiciones
especificas como se ha mencionado, a continuación se explican brevemente
algunos de ellos.
1.6.2.1. Modelo de Okumura
Este modelo como se mencionó es uno de los más utilizados para la predicción
dentro de ambientes urbanos, es aplicable para frecuencias que van de los
150Mhz 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 para
distancias que van de 1Km hasta los 100 Km. Los rangos para la altura de las
antenas 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. 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 y
que 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 de
propagación provistos por Okumura y es válido para el rango de frecuencias VHF
y UHF pero dentro de los límites de los 150Mhz hasta los 1500Mhz.
Las pérdidas en un área urbana fueron presentadas en una fórmula general para
un ambiente urbano, sin embargo existen caracterizaciones de esta ecuación para
distintos ambientes.
38

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<10m
Con respecto a las variables de la ecuación 1.25 se puede notar que son las
mismas 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 metros
hr es la altura efectiva de la antena receptora en [m] en rango 1 a 10 metros
a(hr) es el factor de corrección para la altura efectiva de la antena móvil que es
función 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 de
corrección 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 sistemas
de comunicación de telefonía celular que tengan un radio de 1Km por celda [9].
39

45. 1.6.2.3. Modelo COST 231
La Cooperativa Europea para investigación científica y técnica (EURO-COST)
desarrolló el modelo COST 231, en el cual extiende el modelo de Hata hasta el
rango de los 2GHz cubriendo la banda de VHF y UHF. El modelo se expresa
como:
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 de
frecuencia 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 MHz
ht :30 m a 200 m
hr :1 m a 10 m
d :1 km a 20 km
1.6.2.4. Modelo Walfisch Bertoni
Este modelo utiliza modelos de difracción para con éstos lograr obtener la
potencia media que llega al móvil cuando se encuentra al nivel del suelo, este
modelo considera el efecto de los techo s y la altura de las construcciones. Para
este modelo las pérdidas por trayectoria se modelan como el producto de tres
factores, las pérdidas por trayectoria se representan como S, y la ecuación 1.31
representa 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 pérdidas
son tomadas desde el techo hasta el nivel del pavimento.
40

46. Q2 es la atenuación existente a nivel de los techos, a causa del número variable
de 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-Ikegami
Este es un sistema híbrido para sistemas celulares de PCS de corto alcance, este
modelo puede ser utilizado en las bandas UHF y SHF. Se usan comúnmente para
la 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 diseños
en ambientes densamente urbanos, los parámetros a incluir para los cálculos son
numerosos, a continuación se detallarán éstos junto con las restricciones que se
tienen para este modelo.
Este modelo es útil para ambientes urbanos densos y se basa en varios
parámetros urbanos como, la densidad de los edificios, la altura promedio de los
edificios, la altura de las antenas menor a la de los edificios (hroof), la anchura de
las calles (w), la separación entre los edificios (b), la dirección de las calles con
respecto a la trayectoria directa de la antena transmisora y el móvil. La Figura 3.3
muestra las diferentes componentes que la señal toma al ser propagada en un
ambiente urbano denso.
Figura 1.11. Parámetros del modelo walfisch-Ikegami
Generalmente, la altura de la antena del transmisor es menor que la altura
promedio de los edificios, por lo tanto, las señales se propagan por las calles y las
calles se comportan como una guía de onda.
41

47. En el caso en el que existe línea de vista entre el transmisor y el receptor (LVD) se
puede utilizar la ecuación 1.35, la cual es simple y sencilla, con esta ecuación se
pueden calcular las pérdidas por propagación. Esta ecuación es diferente a la que
se 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 pérdidas
están dadas por 3 términos: pérdida de espacio libre (Lel), pérdida por múltiples
difracciones filo de cuchillo antes del último edificio hasta la estación móvil (Lmsd) y
pérdidas por difracción en la última terraza hacia la calle (Lrts) las pérdidas por
trayectoria se calculan con:
0
Ecuación 1.36.
0
El 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 el
modelo de Ikegami, tiene en cuenta el ancho de la calle y la orientación respecto a
la onda incidente. Sin embargo, COST aplicó una función de orientación para las
calles 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 90
LORI es un factor empírico tomado de diversas mediciones.
42

48. Figura 1.12. Gráfica ángulo incidente
La determinación del factor Lmsd fue tomada del modelo propuesto por Walfisch-
Bertoni y modificada empíricamente en base a mediciones para contemplar los
casos en que la altura de la antena transmisora es inferior a los edificios
adyacentes, esto se refleja en el término ka, los términos kd y kf modelizan las
pérdidas por difracción en múltiples filo de cuchillo versus la distancia y la
frecuencia, 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 metropolitanos
El término ka representa el incremento en la atenuación debido a que las antenas
de la estación base pueden encontrarse por debajo de la terraza de los edificios
43

49. adyacentes. Si los datos sobre estructuras de edificios y calles son desconocidos
se deben utilizar los siguientes valores estándar:
3 ) Ecuación 1.45.
3 3 para techos puntiagudos Ecuación 1.46.
b: separación desde el medio entre los edificios en los que se encuentra la
estación móvil.
w: distancia entre las caras de los edificios en los que se encuentra la estación
móvil, w ≈ b.
φ: orientación de la calle respecto al trayecto de radio, φ = 90º.
Restricciones del modelo:
Frecuencia f: 800-200MHz
Altura estación base hB: 4....50m
Altura estación móvil hm: 1....3m
Distancia d: 0.02.....5 km
Este mismo modelo ha sido aceptado por la ITU-R. La estimación de pérdidas es
muy buena para antenas por encima del nivel de terraza, verificándose errores en
el rango de ± 3 dB con un desvío de entre 4 y 8 dB con respecto a mediciones, la
performance del modelo no es tan buena cuando las antenas de la estación base
se encuentran a una altura igual o inferior respecto a la altura de las edificios
adyacentes.
Puede ser utilizado con errores relativamente bajos para microceldas [10].
1.6.2.6. Modelo de Longley-Rice (ITS irregular terrain model)
Este modelo se aplica a sistemas punto a punto y a esquemas de comunicación
en el rango de frecuencias desde VHF hasta EHF, es decir, desde los 40 MHz
hasta los 100 GHz, sobre diferentes tipos de terrenos.
La pérdida “media” de propagación es obtenida utilizando información sobre la
geometría del terreno entre el receptor y transmisor, y las características
refractivas de la tropósfera.
Para predecir la potencia de la señal dentro del “horizonte”(LOS) se utiliza
principalmente el modelo de reflexión terrestre de 2 rayos (ver figura1.9).
44