UTILIZACION DE MICROONDAS EN COMUNICACIONES ESPACIALES

Los satélites artificiales han extendido el alcance de la línea de propagación y han hecho posible la transmisión transoceánica de microondas por su capacidad de admitir anchas bandas de frecuencias. La línea de transmisión puede extenderse por uno de los distintos medios existentes.

El satélite en forma de globo de plástico metalizado exteriormente puede ser empleado como reflector pasivo, en cuyo caso no se necesita equipo alguno en el satélite. Se ha estimado que veinticuatro de tales reflectores pasivos en órbitas polares establecidas al azar alrededor de unos 5000 kilómetros permitirían una transmisión transatlántica que solo se interrumpiría menos de 1% del tiempo.

Como segunda posibilidad, el satélite puede emplearse como un receptor activo en microondas, retransmitiendo la señal que recibe, bien instantáneamente o tras un almacenaje hasta que el este próximo a la estación receptora. En este último caso la capacidad del canal queda limitada.

Con el satélite en una órbita próxima es decir, inferior a 8000 kilómetros, la pérdida de transmisión es moderada, pero las estaciones terrestres deben tener antenas capaces de explotar casi de horizonte a horizonte. Si el satélite se sitúa en una órbita ecuatorial de veinticuatro horas parecerá como si tuviera fijo sobre algún punto del ecuador, darían una cobertura mundial. Con el satélite fijo en su posición respecto a la tierra y estabilizado en su orientación pueden emplearse antenas grandes y relativamente económicas para las estaciones terrestres, pudiéndose emplear en el satélite una antena con una directividad modesta.




Satélite artificial en órbita circular. r =42000 Km

desconectado el radio terrestre Rt= 6370 Km se ve que la altura sobre el suelo del satélite será aproximadamente igual a 36000 Km que es la órbita de clark.

Los piases de la zona tropical y templada usan los satélites estacionarios.

Los países en zonas mas alejadas del ecuador son forzados a incluir la órbita en relación con el ecuador y prescindir así del sincronismo perfecto, por que el desplazamiento del satélite es lento con relación a la tierra.

Como el satélite no debe cargar grandes masas, la potencia de su transmisor es reducida y su antena es relativamente pequeña. Sus ondas deben atravesar la ionosfera terrestre, de ahí el uso de microondas para conseguir altísimas ganancias en las antenas terrestres son parabólicas de grandes dimensiones, aproximadamente igual a 30 m de diámetro con ganancia de 60 dB en 2 Ghz.




Los enlaces se hacen básicamente entre puntos visibles es decir, puntos altos de la topografía.

Cualquiera que sea la magnitud del sistema de microondas, para funcionamiento correcto es necesario que los recorridos entre enlaces tengan una altura libre adecuada para la propagación en toda época del año, tomando en cuenta las variaciones de las condiciones atmosféricas de la región.

Para poder calcular las alturas libres debe conocerse la topografía del terreno, así como la altura y ubicación de los obstáculos que puedan existir en el trayecto.

Antes de hacer mediciones en el terreno puede ser necesario estudiar los planos topográficos de la zona. Por lo general el estudio minucioso de los mapas y de los planos facilita las labores, sobre todo en sistema extensos con gran numero de repetidoras y donde existe una gran variedad de rutas posibles. Por proceso de eliminación y de selección ha de llegarse a la escogencia de la ruta más favorable.

Sobre un mapa de la región en escalas del orden de 1:10000, 1: 100000 o 1: 200000, se escogen estaciones separadas de 10 a 50 Km




Una vez escogidos los sitios de ubicación propuestos para las torres de las antenas, y habiéndose determinado la elevación del terreno comprendido entre dichos sitios, se prepara un diagrama de perfiles.

En la mayoría de los casos solo es necesario los perfiles de los obstáculos y de sus alrededores, donde pueda obstruirse la línea visual.

Las señales de radiotransmisión en las frecuencias de microondas generalmente se propagan en línea recta en la forma de un haz dirigido de un punto a otro. Sin embargo, el haz puede desviarse o curvarse hacia la tierra por efecto de la refracción de las ondas en la atmósfera. La magnitud de la curvatura se ha tenido en cuenta al calcular el factor K.

Puede emplearse un perfil de trayecto dibujado sin mostrar la curvatura de la tierra, y con el haz de microondas en línea recta entre las dos antenas. Dicho perfil representa el caso en el cual la curvatura del haz es igual a la del terreno y el radio de la tierra es infinito. Esta es una de las condiciones extremas que deben investigarse al estudiar el efecto de las condiciones atmosféricas anormales sobre la propagación de las microondas. Sobre el mismo gráfico se dibujan los recorridos del haz para otros posibles valores de K entre ellos el normal que es 4/3. El trazado de las curvas con diversos valores de K se hace con plantillas normalizadas. Traza el elipsoide de fresnel para verificar si ocurre obturación.

Determinando el perfil del terreno sobre el que se propaga el haz, se estudiará el margen de este con relación al obstáculo mas prominente. Dicho margen hay que compararlo con el radio de la n-esima zona abscisa o, esta dado por la ecuación

Rfn = Ö nhd1d2/d1+d2,m

donde :

Rfn = Radio de la n-esima zona de fresnel en metros.

h = Longitud de onda en metros.

d1 = Distancia del transmisor al punto considerado en metros.

d2 = Distancia del punto considerado al receptor en metros.




A partir del mapa de la región se traza en un papel 4/3 el perfil del terreno a lo largo de la trayectoria de estación a estación.

Ordinariamente, el margen sobre obstáculos se refiere al radio d la primera zona de fresnel; si el cociente correspondiente se lleva en abscisas en le gráfico, en coordenadas se obtendrá la influencia sobre la intensidad de campo. Se tiene las condiciones correspondientes a propagación en el espacio libre cuando al margen sobre obstáculos es 0.6 veces el radio de la primera zona de fresnel. Este es el criterio que se sigue en presencia de obstáculos para determinar la viabilidad de un enlace.

intervalo -3

Gráfico de pérdidas por obstáculo.

Abscisa: margen sobre obstáculos/radio primera zona de fresnel. B. interpretaciones del margen sobre obstáculos

p >0 y p < o

La Figura muestra dos interpretaciones existentes para el margen sobre obstáculos p.

La siguiente es una formula empírica para pérdidas por obstáculo.

Po(dB) = 12 P/ Rf - 10

la ecuación anterior es válida en el intervalo - 3 < P/Rf < 1

Hay momentos en que la distribución de la densidad de la atmósfera cambia y la trayectoria se hace mas restante y pasa a sufrir obstrucción, se debe incluir en los cálculos una pérdida adicional de 3 dB.

Poniendo en funcionamiento tal enlace, la transmisión con atmósfera normal no tendrá la perdida de 3 dB, solo surge en momentos desfavorables y ya está incluida en el diseño.

Luego se calcula la atenuación con la ecuación ( )

Pr / Pt = Gt Ar / 4 TT r²

de la ecuación ( ) se tiene

Ar = Gr h² / 4 TT

Sustituyendo la ecuación ( ) en la ( ) se obtiene la ecuación ( )

Pr / Pt = Gt Gr h² / (4 TT r )²

donde los parámetros son los mismos que se dieron anteriormente.

Expresado en dB la ecuación ( ) se tiene la ecuación ( )

Pr / Pt (dB) = 10 log Pr / Pt = Gt (dB) + Gr (dB) + 20 log h - 20 log r - 22

Sobre un terreno liso el alcance D de la radiación depende de la altura de la antena h. Entonces:

D (km) = 4 Ö h (m)

El problema de las reflexiones interferentes es prácticamente inexistente ya que, para las ondas centimétricas todo terreno es áspero y no da buena reflexión según el criterio de Rayleigh.

El único caso peligroso es cuando existe un espejo de aguas mansas como un lago, bahía orio.

Principio De Huygens

Alrededor de 1860 el físico danés Huygens propuso un mecanismo simple para trazar la propagación de ondas. Su construcción es aplicable a onda mecánicas en un medio material.

Un frente de onda es una superficie que pasa por todos los puntos del medio alcanzados por el movimiento ondulatorio en el mismo instante. La perturbación en todos esos puntos tiene la misma fase. Podemos trazar una serie de líneas perpendiculares a los sucesivos frentes de onda. Estas líneas se denominan rayos y corresponden a las líneas de propagación de la onda. La relación entre rayos y frente de ondas es similar a la de líneas de fuerza y superficies equipotenciales. El tiempo que separa puntos correspondientes de dos superficies de onda es el mismo para todos los pares de puntos correspondientes (teorema de Malus).

Huygens visualizó un método para pasar de un frente de onda a otro. Cuando el movimiento ondulatorio alcanza los puntos que componen un frente de onda, cada partícula del frente se convierte en una fuente secundaria de ondas, que emite ondas secundarias (indicadas por semicircunferencias) que alcanzan la próxima capa de partículas del medio. Entonces estas partículas se ponen en movimiento, formando el subsiguiente frente de onda con la envolvente de estas semicircunferencias. El proceso se repite, resultando la propagación de la onda a través del medio. Esta representación de la propagación es muy razonable cuando la onda resulta de las vibraciones mecánicas de las partículas del medio, es decir una onda elástica pero no tendría significado físico en las ondas electromagnéticas donde no hay partículas que vibren.

El principio de Huygens es un método de análisis aplicado a los problemas de propagación de ondas. Afirma que todo punto de un frente de onda inicial puede considerarse como una fuente de ondas esféricas secundarias que se extienden en todas las direcciones con la misma velocidad, frecuencia y longitud de onda que el frente de onda del que proceden.

Esta visión de la propagación de las ondas ayuda a entender mejor una variedad de fenómenos de onda, tales como la difracción. La ley snell también puede ser explicada según este principio.

Por ejemplo, si dos sitios están conectados por una puerta abierta y se produce un sonido en una esquina lejana de uno de ellos, una persona en el otro cuarto oirá el sonido como si se originara en el umbral. Por lo que se refiere el segundo cuarto, el aire que vibra en el umbral es la fuente del sonido. Lo mismo ocurre para la luz al pasar el borde de un obstáculo, pero esto no es fácilmente observable debido a la corta longitud de onda de la luz visible. La interferencia de la luz de áreas con distancias variables del frente de onda móvil explica los máximos y los mínimos observables como franjas de difracción.

Referencia:

http://acacia.pntic.mec.es/~jruiz27/huygens/huygens.html

http://es.wikipedia.org/wiki/Principio_de_Fresnel_-_Huygens

METODOS DE DIVERSIDAD EN MICROONDAS.

Cundo se produce desvanecimiento o se varían los equipos de radiocanal normal, su señal correspondiente puede ser transferida a otro de los canales de reversa por medio de un rápido sistema de conmutación, Este sistema la fiabilidad del sistema y se conoce como técnicas de diversidad.

El principio de recepción por diversidad consiste en recibir y analizar varias señales no correlacionales y escoger en cada instante la mejor (sistema de diversidad por conmutación), o en recibir en todo momento una combinación de las distintas señales (sistemas de diversidad en espacio y de diversidad en frecuencia.

Existe un tercer método para reducir al mínimo el tiempo fuera de servicio del sistema por desvanecimiento profundo denominado Diversidad de polarización.

DIVERSIDAD DE POLARIZACION

En este método dos señales procedentes del radiotransmisor se envían simultáneamente por dos antenas separadas, una con polarización vertical y la otra horizontal. La diversidad de polarización resulta útil para la transmisión por onda indirecta en la parte baja del espectro de frecuencias.

En cambio, este método no da resultados en la transmisión de microondas por onda espacial debido a que generalmente ambas señales polarizadas se desvanecen al mismo tiempo.

6. DESVANECIMIENTO TOTAL

Comparativamente el desvanecimiento total es raro, pero cuando se presenta, sus efectos suelen ser catastróficos, pues anulan por completo las señales. En este caso, los métodos tradicionales usados para mejorar la contabilidad de los radioenlaces, tales como: Aumento del margen contra el desvanecimiento o la aplicación de diversidad resultan prácticamente ineficaces.

Se considera como desvanecimiento total a cualquier atenuación excesivamente larga de las señales de microondas.

Para describir el desvanecimiento total se utilizan diversos términos, tales como;

- Formación de ductos

- Atrapamiento del haz.

-Bloqueo o desaparición de las señales.

- Desacople de antena.

El desvanecimiento total se caracteriza por una aguda disminución de densidad atmosférica a medida que aumenta la altura, que es la causante del verdadero esvanecimiento.

Las interrupciones de señal calificadas como catastróficas se producen simultáneamente en ambas direcciones de transmisión y en los dos trayectos de diversidad. Salvo algunos casos aislados, la recepción en diversidad de espacio ha demostrado que este tipo de desvanecimiento tiene una alta selectividad.

El desvanecimiento total se confunde a menudo con el desvanecimiento por dirección u obstrucción del haz cuando se produce una curvatura inversa, pero las características de estos dos fenómenos son opuestas. El desvanecimiento total se produce por presencia de una atmósfera superrefractiva, que a veces es invisible salvo en zonas brumosas, sin embargo, en algunas ocasiones dicha atmósfera resulta visible en forma de niebla, de vapor de agua caliente o niebla que refracta el frente de la onda del haz abajo hasta una superficie acuática o terrena, antes de llegar a la antena receptora. En estos casos, generalmente ninguna parte de la señal llega a la antena receptora.

Cuando una masa de aire frío sobre zonas cálidas y húmedas o sobre regiones acuáticas templadas, la atmósfera circundante tiene a comportarse en forma superrefractiva. Como consecuencia, los trayectos de microondas poca despejados, ubicados en dichas zonas o regiones, se tornan susceptibles a sufrir undesvanecimiento total.

La masa de aire puede producirse:

a. Con el paso de un frente frío sobre un terreno cálido y húmedo a cualquier hora del día o de la noche.

b. Por decantación. Es el lento asentamiento de una masa de aire fresco en un sistema atmosférico de alta presión. La masa de aire se calienta por compresión adiabática (sin perdida ni aumento de calor) y al asentarse va cubriendo y encerrando otra masa de aire mas frío y húmedo sostenida por la superficie mojada.

Las masas o capas superrefractivas se producen con mas frecuencias en las noches claras, serenas y frías en las primeras horas de la mañana, pero raramente en las redes. Su presencia va acompañada por:

- Calor

- Baja humedad

- Atmósfera heterogénea

- Turbulencia del aire

MODELO DE PROPAGACION DENTRO DE UNA CAPA SUPEREFRACTIVA EN MICROONDAS

Para simplificar el análisis de la propagación de un frente de onda dentro de una capa superrefractiva, se supone que existen las siguientes condiciones:

a. El frente de onda esta representado por un solo haz.

b. El trayecto de propagación es bilateral, es decir, que los haces de transmisión y recepción pasan recíprocamente por una misma ruta.

c. El haz puede penetrar en la capa superrefractiva antes de ser reflejado en la superficie límite.

Cuando la antena transmisora esta ubicada sobre la capa refracta, uno de los haces pasa por encima del conductor, mientras que el otro haz se propaga dentro del conductor. El haz superior se desplaza normalmente cuando el factor K varia entre 1 y 3, según el gradiente de refracción existente sobre el conductor. Cuando la antena receptora intercepta este haz, puede recibir señales a un nivel normal o tal vez a un nivel correspondiente a una señal obstruida parcialmente. Dentro del conductor, la antena B continua recibiendo una señal de alto nivel si el lóbulo de irradiación tiene suficiente amplitud para dar paso al haz superefractado, que se representa con una línea quebrada. Cada trayecto superrefractado tiene un factor distinto.

La antena A, ubicada en la primera zona de sombra, queda bloqueada totalmente. La antena C estuvo bloqueada mientras la capa superrefractiva se eleva del agua, pero a medida que alcanzaba su altura actual iba recibiendo una señal de alto nivel, aunque posiblemente con cierta fluctuación.

La antena D ubicada debajo de la línea de visión directa y que esta obstruida en condiciones normales de propagación, ahora recibe una señal con el mismo alto nivel fluctuante que la antena C.

La antena E, muy debajo de la línea de visión directa durante las condiciones normales de propagación, ahora esta en la segunda zona de sombra y permanecerá inactiva sin recibir señales, aunque la radiofrecuencia fluctúe cuando la capa se eleva sobre el agua.

La antena F recibe una señal de nivel normal mientras existe la capa superrefractiva.

Cuando mas alta es la antena transmisora, mas grande es la longitud del horizonte radioeléctrico y mayor el rango de la transmisión. Cuando dicha antena queda dentro de la capa, se corta al alcance del horizonte. Las antenas G, I, J, y K están totalmente bloqueadas. H recibe una señal normal; O y P normalmente ubicadas mas allá del horizonte radioeléctrico ahora llegan señales ampliamente fluctuantes.

La trayectoria del haz de microondas dentro de una capa atmosférica siperrefractiva asentada en el suelo a. Antena transmisora ubicada sobre la capa, y b. antena transmisora dentro de la capa. Los haces superrefractados directos desde la antena transmisora a las receptoras L, M y N solo se forman cuando la capa es muy espesa.

DESVANECIMIENTO TOTAL POR DESACOPLE DE ANTENA

Aun cuando la antena receptora este dentro del horizonte radioeléctrico, la aparición de una capa superrefractiva hace que le haz propagado llegue a su destino con un ángulo de elevación mayor que el normal. Si en condiciones atmosféricas normales las antenas transmisoras y receptoras fueran orientadas para obtener la máxima respuesta con el mayor nivel de señal, al variar las condiciones formado una capa superefractiva el ángulo de incidencia del haz se desplazara hacia arriba. Teniendo en cuenta que las antenas de grandes dimensiones o los reflectores pasivos tienen un lóbulo de irradiación estrecho y considerado también la longitud de los trayectos de microondas, un cambio de 0.5^o o mas en el ángulo de llegada del haz puede desplazar el trayecto, a lejano del lóbulo principal de la antena. En este evento se producirá un desvanecimiento total.

El comportamiento característico del desvanecimiento total por desacople de antena es idéntico al que se produce cuando la antena receptora se encuentra mas allá del horizonte radioeléctrico.

Cuando se anticipa o se experimenta un desacople, las antenas receptoras pueden inclinares levemente hacia arriba con lo cual también se introduce una pérdida de 1 o 2 dB durante la propagación normal.

En la instalación de antenas alta y baja la inferior puede reducirse de tamaño. Así mismo, la iniciación de las antenas trae la ventaja de aumentar la discriminación a las reflexiones superficiales durante los períodos de programación normal.

Si después de haber efectuado una instalación de microondas se descubre que el trayecto es suceptible a sufrir desvanecimiento total :

a. Estudiar la posibilidad de introducir desacople de antenas. Esta medida se toma especialmente cuando:

- Las parábolas o los reflectores son de grandes dimensiones

- El trayecto es de gran longitud

- Se utiliza la gama superior de 6 a 13 Ghz.

Si inicialmente la posición de una o de ambas antenas transmisoras se desvía levemente hacia abajo con respecto al ángulo normal de incidencia del haz, la capa superrefactiva puede desplazar el haz en forma que no llegue el lóbulo principal de la antena receptora. En estas condiciones se producirá un desvanecimiento total. En este caso la mayor o la menor de las dos antenas puede reorientarse verticalmente hasta encontrar un trayecto adecuado. Sin embargo, en vez de reorientar las antenas grandes para evitar un posible desacople, conviene utilizar una pequeña antena receptora de prueba, de 60 cm a 1.20 m para efectuar el rastreo del trayecto. A veces suele colocarse una pequeña antena fija para evitar el efecto de desacople entre las antenas grandes.

b. Si al antena receptora queda mas allá del horizonte visual, en vez de quedar solo desorientada o desacoplada, se debe investigar si a lo largo del mástil o torre de soporte de la antena se encuentra presente alguna señal estable de nivel inferior al normal. El trayecto de la señal posiblemente queda a una altura de 3 a 9 m sobre el nivel del terreno o bien debajo de la linea normal de visión directa. Si se comprueba la existencia de este trayecto durante el desvanecimiento total,

Los receptores deben disponerse para funcionar en diversidad de espacio. Si ya se cuenta con este tipo de recepción debe utilizarse además diversidad de antenas sobre la torre.

Dado que el desvanecimiento total obstruye el trayecto simultáneamente en ambos sentidos, el sistema de transmisión debe estar provisto de equipo de reserva activo con conmutación automática o manual, o con combinadores de antena.

c. Aumentar la altura libre del trayecto a un mínimo de K=1, sobre una capa de 50 m de altura. Mediante pruebas apropiadas se localiza la capa atmosférica y se determina la altura de las antenas ajustadas para tal fin. Si se sospeche la existencia de una capa reactiva en la mitad del trayecto A veces es inevitable la presencia de desvanecimiento total en algunas zonas geográficas durante ciertas épocas del año cuando existe una combinación desafortunada de factores determinantes, tales como la densidad atmosférica y la naturaleza del terreno.

7. CONFIABILIDAD DE SISTEMAS DE RADIOTRANSMISION POR MICROONDAS

Las normas de seguridad de funcionamiento de los sistemas de microondas han alcanzado gran rigidez. Por ejemplo, se utiliza un 99.98% de confiabilidad general en un sistema patrón de 6000 Km. de longitud, lo que equivale a permitir solo un máximo de 25 segundos de interrupción del año por cada enlace.

Por enlace o radioenlace se entiende el tramo de transmisión directa entre dos estaciones adyacentes, ya sean terminales o repetidoras, de un sistema de microondas. El enlace comprende los equipos correspondientes de las dos estaciones, como así mismo las antenas y el trayecto de propagación entre ambas. De acuerdo con las recomendaciones del CCIR, los enlaces, deben tener una longitud media de 50 Km.

Las empresas industriales que emplean sistemas de telecomunicaciones también hablan de una confiabilidad media del orden de 99.9999%, o sea un máximo de 30 segundos de interrupciones por año, en los sistemas de microondas de largo alcance.

Los cálculos estimados y cómputos de interrupciones del servicio por fallas de propagación, emplean procedimientos parcial o totalmente empíricos. Los resultados de dichos cálculos generalmente se dan como tiempo fuera de servicio (TFS) anual por enlace o porcentaje de confiabilidad por enlace.

La confiabilidad de los enlaces de microondas puede darse según fallas de equipo, aplicándose cálculos de probabilidad.

Los resultados de los cálculos de confiabilidad de los equipos de microondas se expresan como disponibilidad (del equipo) por enlace (D).

D = TES / TTD

Donde TES es el tiempo en servicio dentro de un período determinado y TDD es el tiempo total disponible.

Una aplicación lógica de este método de calculo es sumar las interrupciones por enlace durante el ano, causadas por:

- averías del equipo

- malas condiciones de propagación

Con el resultado se obtiene el TFS total que se puede aplicar como cifra de mérito de confiabilidad del enlace.

Ninguno de los parámetros mencionados

- Tiempo fuera de servicio anualmente,

- Confiabilidad en porcentaje o

- disponibilidad del equipo

Proporciona una dirección adecuada de la seguridad de funcionamiento del equipo, en el caso de sistemas superconfiables.

Los cálculos de TES (o tiempo disponible, D) y de TFS de los equipos de microondas siempre descansan en dos factores básicos:

- El tiempo medio (de Funcionamiento) entre falla (TMEF)

- El tiempo medio (de interrupción) hasta el servicio (TMHR).

El TMHR incluye las siguientes demoras:

- Notificación de falla ,

- Viaje hasta el lugar de instalación del equipo averiado,

- Determinación del carácter de la falla y tiempo que realmente se ocupa para efectuar la reparación o el reemplazo necesario.

Por lo tanto el TMHR representa el promedio de tiempo real fuera de servicio debido a fallas.

La conexión entre el TMEF y el TMHR determina la relación de TFS de servicio debido a fallas.

La conexión entre el TMEF y el TMHR determina la relación de TFS(tiempo no disponible o ND)

TFS (ND) = TMHR / TMEF

TES (D) + 1 -ND

TFS anual = 8760 * (ND) horas

El concepto de confiabilidad esta dado por confiabilidad = TES * 100%

En un sistema redundante:

ND = 5 / 5000 =0.001 = 0.1%

Para el TMHR se ha tomado como ejemplo un valor de 5 horas que, como se ha mencionado, incluye todo el tiempo que transcurre desde el instante en que se produce una avería hasta que el equipo ha sido reparado y puesto nuevamente en servicio. También se supone un TMEF de 5000 horas para cada juego de equipo. Comprende aproximadamente a un procedimiento de dos fallas por año, fallas reales

por que no hay duplicación de equipo.

D = 1 - 0.001 = 0.999 = 99.9%

TFS anual = 0.001 * 8760 = 8.76 horas

En un sistema redundante, se supone que se utilizan dos juegos de equipos, interconectados por conmutadores y detectores automáticos para el traspaso instantánea del equipo en servicio al de reserva en caso de avería. también se supone

TMEF = 5000 horas cada juego de equipo y

TMHR = 5 horas para cualquier falla.

Cualquier falla en un solo juego de equipo no interrumpe el servicio. La interrupción solo puede ocurrir si se produce falla en ambos juegos simultáneamente.

Suponiendo que las falla de los dos juegos de equipos del enlace se producen en forma errática e independiente.

(TMEF) red = (TMEF)² / TMHR

Luego,

(TMEF) red = (5000)² / 5 = 5000000 horas = 570 anos

con los valores supuestos, el tiempo medio de funcionamiento entre fallas del enlace(averías reales del sistema) seria de 570 anos.

La relación TFS del enlace (D red) esta dada por

ND red= TMHR / (TMEF)red = (TMHR/ TMER)² = (5 / 5000)² = 0.001%

D red = 1 - 0.00001 = 0.9999 = 99.9999%

TFS anual = 0.000001 * 8760 = 0.0876 hr = 32 seg.

En base a los valores empleados, las características de confiabilidad del equipo de un enlace puede especificarse como 32 segundos de TFS anual, esta cifra es solo una abstracción matemática. Como la duración de cualquier averiada en indivisible, puede suceder que en un ano determinado no ocurra ninguna interrupción.

De producirse una falla, esta tendría que ser mucho mas prolongada (las 5 horas tomadas como ejemplo).

El tiempo de restablecimiento estipulado en horas tendrá que ser acompañando de un valor equivalente de TMEF calculando en millones de horas (o sea cientos de años) para obtener una confiabilidad de 99.9999% por enlace.

TMEF = 10^ TMHR

Por ejemplo el tiempo de reparación es de 5 horas, el TMEF debe ser de 5000000 de horas = 570 anos. Si el tiempo de reparación es de 1 hora, el TMEF debe ser 1000000 de horas = 14 anos.

El valor de 32 segundos de TFS en la practica carece de significado efectivo ya que no puede existir en realidad, excepto como una improbable serie de coincidencias. El enlace tendría que funcionar por lo menos durante 570 anos para poder verificar el valor de confiabilidad; en dicho período habrían 569 anos sin ninguna falla y un ano cualquiera con 5 horas de interrupción.

los parámetros de disponibilidad o confiabilidad solo tendrían significado como rendimiento medio en un período de unos 10000 anos, o sea en 10000 enlaces.

En la práctica, para el cálculo de confiabilidad se presentan limitaciones impuestas por el hecho de que los sistemas de microondas generalmente deben funcionar con estaciones repetidoras distribuidas en una amplia región geográfica, incluso algunos puntos de difícil acceso. Este problema se agudiza en el caso de sistemas de muy largo alcance en que se necesita con mayor razón una confiabilidad elevada. Por lo tanto, la suposición de que el TMHR será menor de 1 o 2 horas, no esta de acuerdo con la realidad, incluso, la suposición de un TMHR de 5 horas, puede ser demasiado optimista.

Enlaces Via Microondas

Enlaces vía Microondas en banda homologada
Enlaces metropolitanos inalámbricos libres del costo de rentas mensuales operando en las bandas 2.4 GHz, y 5 GHz. La mejor alternativa para sustituir enlaces dedicados o líneas privadas con anchos de banda desde 11 Mbps hasta 430 Mbps full duplex. Transporte de Clear Channel hasta 8 E1's.

diversidad

La diversidad permite combatir los desvanecimientos en la potencia recibida. Esta se basa en introducir redundancia en el sistema y conseguir en el extremo receptor dos o mas señales cuyos desvanecimientos sean independientes.

TIPOS

ESPACIAL
Se usan simultaneamente dos antenas separadas lo suficiente para asegurar que la correlacion de ambas es inferior a un valor prefijo

FRECUENCIAL
Se transmiten simultaneamente dos señales cuya frecuencia difiere mas del ancho del banda de ellas. Existe un problema por el elevado costo en ancho de banda

TEMPORAL
Se transmiten los mismos datos en intervalos de tiempos separados.

Comunicaciones por radiomicroondas

1. RADIOENLACE

Un radioenlace terrestre o microondas terrestre provee conectividad entre dos sitios (estaciones terrenas) en línea de vista (Line-of-Sight, LOS) usando equipo de radio con frecuencias de portadora por encima de 1 GHz. La forma de onda emitida puede ser analógica (convencionalmente en FM) o digital.

Las microondas son ondas electromagnéticas cuyas frecuencias se encuentran dentro del espectro de las super altas frecuencias, SHF.

2. MODULACION EN MICROONDAS

Los generadores de microondas son generadores críticos en cuanto a la tensión y la corriente de funcionamiento.

Uno de los medios es no actuar sobre el generador o amplificador pero si utilizar un dispositivo diodo pin en la guía de salida, modulada directamente la amplitud de la onda. Otro medio es utilizar un desfasador de ferrita y modular la onda en fase. En este caso es fácil obtener modulación en frecuencia a través del siguiente proceso:

En una primera etapa, se modula en FM una portadora de baja frecuencia, por ejemplo 70 Mhz. En una segunda etapa, esta portadora modulada es mezclada con la portadora principal en frecuencia de Ghz, por ejemplo 10 Ghz.

Un filtro de frecuencias deja pasar la frecuencia suma, 10070 Mhz con sus bandas laterales de 3 Mhz y por lo tanto la banda pasante será de 10067 a 10073 Mhz que es la señal final de microondas.

En el receptor se hace la mezcla de esta señal con el oscilador local de 10 Ghz seguido de un filtro que aprovecha la frecuencia de diferencia 70 Mhz la cual es amplificada y después detectada por las técnicas usuales en FM.

3.RANGO DE FRECUENCIAS

Las principales frecuencias utilizadas en microondas se encuentran alrededor de los 12 GHz, 18 y 23 Ghz, las cuales son capaces de conectar dos localidades entre 1 y 25 kilómetros de distancia una de la otra. El equipo de microondas que opera entre 2 y 6 Ghz puede transmitir a distancias entre 30 y 50 kilómetros.

4. ESTRUCTURA GENERAL DE UN RADIOENLACE POR MICROONDAS

Un radioenlace esta constituido por equipos terminales y repetidores intermedios. La función de los repetidores es salvar la falta de visibilidad impuesta por la curvatura terrestre y conseguir así enlaces superiores al horizonte óptico. La distancia entre repetidores se llama Vano.

Los repetidores pueden ser:

-Activos

-Pasivos

En los repetidores pasivos o reflectores.

-No hay ganancia

-Se limitan a cambiar la dirección del haz radielectrónico.

5. ANTENAS DE MICROONDAS

La antena utilizada generalmente en las microondas es la de tipo parabólico. El tamaño típico es de un diámetro de unos 3 metros. La antena es fijada rígidamente, y transmite un haz estrecho que debe estar perfectamente enfocado hacia la antena receptora.

Estas antenas de microondas se deben ubicar a una altura considerable sobre el nivel del suelo, con el fin de conseguir mayores separaciones posibles entre ellas y poder superar posibles obstáculos. Sin obstáculos intermedios la distancia máxima entre antenas es de aproximadamente 7,14 km, claro está que esta distancia se puede extender, si se aprovecha la característica de curvatura de la tierra, por medio de la cual las microondas se desvían o refractan en la atmósfera terrestre.

Por ejemplo dos antenas de microondas situadas a una altura de 100m pueden separarse una distancia total de 82 km, esto se da bajo ciertas condiciones, como terreno y topografía. Es por ello que esta distancia puede variar de acuerdo a las condiciones que se manejen.

La distancia cubierta por enlaces microondas puede ser incrementada por el uso de repetidoras, las cuales amplifican y redireccionan la señal, es importante destacar que los obstáculos de la señal pueden ser salvados a través de reflectores pasivos.

La señal de microondas transmitidas es distorsionada y atenuada mientras viaja desde el transmisor hasta el receptor, estas atenuaciones y distorsiones son causadas por una perdida de potencia dependiente a la distancia, reflexión y refracción debido a obstáculos y superficies reflectoras, y a pérdidas atmosféricas.

6. CONSIDERACIONES EN UN RADIOENLACE

El clima y el terreno son los mayores factores a considerar antes de instalar un sistema de microondas.

En resumen, en un radioenlace se dan pérdidas por:

• Espacio libre
• Difracción
• Reflexión
• Refracción
• Absorción
• Desvanecimientos
• Desajustes de ángulos
• Lluvias
• Gases y vapores
• Difracción por zonas de Fresnel (atenuación por obstáculo)
• Desvanecimiento por múltiple trayectoria (formación de ductos)

8. ENLACE MICROONDAS Y SISTEMAS DE LÍNEA METÁLICA

VENTAJAS DE LOS ENLACES MICROONDAS

-Más baratos

-Instalación más rápida y sencilla.

-Conservación generalmente más económica y de actuación rápida.

-Puede superarse las irregularidades del terreno.

-La regulación solo debe aplicarse al equipo, puesto que las características del medio de transmisión son esencialmente constantes en el ancho de banda de trabajo.

-Puede aumentarse la separación entre repetidores, incrementando la altura de las torres.

DESVENTAJAS DE LOS ENLACES MICROONDAS

-Explotación restringida a tramos con visibilidad directa para los enlaces( necesita visibilidad directa)

-Necesidad de acceso adecuado a las estaciones repetidoras en las que hay que disponer.

-Las condiciones atmosféricas pueden ocasionar desvanecimientos intensos y desviaciones del haz, lo que implica utilizar sistemas de diversidad y equipo auxiliar requerida, supone un importante problema en diseño.

9. ENLACE MICROONDAS Y FIBRA OPTICA

Antes de la fibra Óptica, Estas Microondas formaron durante décadas el corazón del sistema de transmisión telefónica de larga distancia.

Las microondas son también relativamente baratas. Elegir dos torres sencillas y poner antenas en cada uno puede costar menos que enterrar 50km de fibra a través de una área urbana congestionado sobre una montaña, y también pueden ser mas económico que rentar la fibra de alguna compañía que ofrezca el servicio telefónico.

Referencia:

http://es.wikipedia.org/wiki/Comunicaciones_por_radiomicroondas

REFRACCIÓN

Es el cambio de dirección de una onda cuando cruza el límite entre dos medios en los cuales la onda viaja con diferente rapidez.
El fenómeno de la refracción supone un cambio en la velocidad de propagación de la onda, cambio asociado al paso de un medio a otro de diferente naturaleza o de diferentes propiedades. Este cambio de velocidad da lugar a un cambio en la dirección del movimiento ondulatorio. Como consecuencia, la onda refractada se desvía un cierto ángulo respecto de la incidente.
La refracción se presenta con cierta frecuencia debido a que los medios no son perfectamente homogéneos, sino que sus propiedades y, por lo tanto, la velocidad de propagación de las ondas en ellos, cambian de un punto a otro. La propagación del sonido en el aire sufre refracciones, dado que su temperatura no es uniforme. En un día soleado las capas de aire próximas a la superficie terrestre están más calientes que las altas y la velocidad del sonido, que aumenta con la temperatura, es mayor en las capas bajas que en las altas. Ello da lugar a que el sonido, como consecuencia de la refracción, se desvía hacia arriba. En esta situación la comunicación entre dos personas suficientemente separadas se vería dificultada. El fenómeno contrario ocurre durante las noches, ya que la Tierra se enfría más rápidamente que el aire.