Ventajas y Desventajas de los Radioenlaces
Ventajas de la Solución de MW
- Bajos costos fijos.
- Implementación rápida (días).
- Ubicación de la implementación en la mejor de las oportunidades.
- Menores costos de implementación en las zonas urbanas y los mercados rurales.
- La velocidad permite la entrada en nuevos mercados emergentes.
- No reglamentada a nivel local.
- 80% del coste es la electrónica del equipo (no la mano de obra ni las estructuras).
Desventajas de la Solución de MW
- Necesita línea de visión directa (LOS) para su propagación.
- El clima afecta la disponibilidad.
- Estéticamente posee problemas con los clientes debido a la antena, las estaciones de radio y torres.
- La tecnología es relativamente nueva MW para aplicaciones comerciales.
Cálculo de la Potencia de un Radioenlace
La presencia de la atmósfera y del suelo pueden afectar a la propagación de RF.
La Propagación dependerá de:
- Las condiciones climáticas.
- Las bandas de frecuencias de RF.
- La longitud del salto.
- Las características de la tierra.
- La Atmósfera
- La absorción atmosférica.
- Refracción a través de la atmósfera: La curvatura del rayo.
- Refracción a través de la atmósfera: la propagación multitrayecto.
- Lluvia:
- Absorción de gota de agua.
- Dispersión de las gotas de lluvia.
- La despolarización de señal de RF.
- El Suelo
- Difracción a través de los obstáculos.
- Reflexiones.
Ecuación del Enlace (Friis)
- PRx: Potencia recibida [dBm].
- PTx: Potencia transmitida [dBm].
- Afsl: Pérdidas por propagación en el espacio libre [dB].
- Aa: Pérdidas por absorción atmosférica [dB].
- GTx: Ganancia de la antena transmisora [dB].
- GRx: Ganancia de la antena receptora [dB].
- Af,Tx: Pérdidas en el cable del transmisor [dB].
- Af,Rx: Pérdidas en el cable del receptor [dB].
- ABR: Pérdidas en el sistema de RF (filtros) [dB].
- A: Otras atenuaciones (espejos, antenas back-to-back, atenuadores) [dB].
- M: Margen de tolerancia [dB].
Pérdidas del Espacio
Afsl (dB) = 92.4 + 20 log (F) + 20 log (L)
FSL incrementa 6 dB si: La longitud del salto es doble o la frecuencia es doble.
Ganancia de la Antena
La ganancia de la antena depende de su diámetro «D» [m] y en la frecuencia de operación «F» [GHz]:
La ganancia de antena es 6 dB más alta si:
– El diámetro de la antena se duplica, para una frecuencia dada.
– Si la frecuencia se duplica, para un determinado diámetro.
Pérdidas
- Las pérdidas del alimentador (M).
Las pérdidas del sistema por el alimentador dependen de su atenuación específica (dB/100m) y su longitud.
- Las pérdidas en el sistema de RF (ABR):
Las pérdidas del sistema de RF pueden ser evaluadas por las características del equipo de radio.
En este término, es necesario insertar la pérdida total de RF dependiendo de la configuración del sistema (es decir, número total de circuladores de RF y el punto de medición de potencia Tx y Rx). - Otras pérdidas (A):
Podemos considerar todo tipo de otras pérdidas, como los sistemas de repetidores pasivos, llevados a cabo por los repetidores pasivos o antenas back-to-back, atenuadores, cúpulas, obstrucciones, etc.
El margen de guarda (M):
Es un valor de tolerancia que se puede añadir (normalmente de 1 dB).
Radiopropagación de una Onda
Un enlace de microondas terrestre propaga sus ondas a través de la porción inferior de la atmósfera terrestre, referida como la troposfera.
La troposfera contiene diferentes climas y parámetros tales como temperatura, vapor de agua y cambio de presión atmosférica que varían entre diferentes lugares y con el tiempo.
El problema es que a frecuencias de microondas la trayectoria del rayo electromagnético depende en gran medida del valor de estos parámetros de forma que cuando varían también lo hará la trayectoria del enlace.
Una necesidad existente es ser capaz de cuantificar la composición de la atmósfera y poder predecir su efecto sobre la trayectoria del rayo.
Propagación de Ondas en la Atmósfera
La interacción con las moléculas de la atmósfera curva las ondas de radio.
Las ondas son dobladas hacia las regiones con mayor índice de refracción (medio más denso), las ondas se doblarán hacia el suelo.
Aproximación Óptica
Las ondas de radio pueden ser tratadas con la óptica de rayos. Esta aproximación es buena si λ d.
El Índice de Refracción de la Atmósfera
El índice de refracción del aire está muy cerca al del vacío. Se utilizará en lugar del índice de refracción n, la refractividad N. Radio de la tierra = 6370 km.
El Factor K
El factor K es un valor común que se usa para indicar la flexión de los rayos.
Subrefractividad
Cuando la refractividad disminuye más lentamente de lo normal, o incluso aumenta con la altura, la atmósfera se dice que es sub-refractiva. Bajo estas condiciones dN / dh es mayor que -40 unidades / km (y K es menor que 4/3).
Superefractividad
Cuando la refractividad aumenta más rápidamente que lo normal (dN / dh menos de -40 unidades / km) de la atmósfera se dice que es super-refracción (y K será mayor que 4/3).
Radio de la Tierra Equivalente y Tierra Plana
En los problemas de trazado de rayos a menudo es conveniente utilizar una transformación geométrica para producir diagramas donde los rayos sean rectos y que se propaguen por encima de una «tierra equivalente» de radio efectivo KRO o, alternativamente, los rayos de radio efectivo KRO se propaguen por encima de una «tierra plana».
Variabilidad del Factor K
El gradiente vertical de refractividad G y el factor K son parámetros variables en el tiempo, dependiendo de los ciclos diarios y estacionales y las condiciones meteorológicas.
En las regiones frías y templadas el rango es bastante estrecho, mientras que en las regiones tropicales es muy amplio.
Esto significa que, en las regiones tropicales, existe la mayor probabilidad de observar anomalías.
En la práctica, el mínimo se toma como un valor en que, por ejemplo, K varíe un (0,01%), y este no se exceda el 0,01% del tiempo.
Ducto Terrestre
La atmósfera tiene una capa muy densa en la tierra con una capa delgada en la parte superior de la misma. Habrá casi una reflexión total en esta capa límite.
Ductos Elevados
La atmósfera tiene una capa gruesa a cierta altura por encima del suelo. Si tanto el transmisor como el receptor están dentro del ducto, múltiples rayos alcanzarán el receptor.
Formación de un Ducto
Durante el día, el sol calienta el suelo produciendo convección y una atmósfera bien mezclada. Una noche tranquila, contrariamente, producirá radiación desde la tierra caliente, dando una inversión de temperatura.
Atenuación de la Atmósfera
En la práctica, un enlace terrestre no se propaga a través del vacío, sino en medio de los diferentes gases que componen la atmósfera de la Tierra.
A frecuencias por encima de los 10 GHz, la atenuación experimentada por una onda de radio se debe principalmente a estos gases.
Al vapor de agua (H2O) y a las moléculas de oxígeno (O2), que interactúan con la energía de las ondas electromagnéticas a frecuencias específicas para producir oscilación o resonancia molecular dentro de su estructura.
Esta excitación de las moléculas obtiene la energía de la onda electromagnética causando fuerte atenuación, como se muestra en la figura siguiente.