DISEÑO Y CONFIGURACIÓN DE UN RADIOENLACE DIGITAL PARA UN SERVICIO DE EMERGENCIA

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DISEÑO Y CONFIGURACIÓN DE UN RADIOENLACE DIGITAL PARA UN SERVICIO DE EMERGENCIA

Autor: Erik Carlos Collantes

Tutor: Lorenzo Rubio Arjona

Trabajo Fin de Grado presentado en la Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Telecomunicación de la Universitat Politècnica de València, para la obtención del Título de Graduado en Ingeniería de Tecnologías y Servicios de Telecomunicación

Curso 2015-16

Valencia, 29 de junio de 2016

Agradecimientos

Con la realización de este trabajo se pone fin a un período muy importante de mi vida, cuatro años en los que me he enfrentado a una nueva forma de ver el mundo, han aparecido nuevas dificultades que, de no haber sido por las personas que me han ayudado diariamente, no hubieran sido posibles superar.

Este es el momento de agradecer a todas estas personas, empezando, como no puede ser de otra forma por mi familia, que desde que nací me han estado ayudado y enseñado a ser la persona que soy ahora. También agradecer a todos los amigos que han estado presentes a lo largo de mi vida, aunque por circunstancias con algunos se haya perdido el contacto, pero siempre están ahí por si se les necesita. Y para los que siguen ahí gracias por hacerme la vida más llevadera. También agradecer en este punto a mi novia Ainhoa, que ha estado apoyándome en los momentos más difíciles en los últimos años del grado y me ha ayudado a llegar hasta aquí. Finalmente agradecer a todos los profesores que he tenido a lo largo de mi vida de estudiante por todo lo que me han enseñado y por hacerme madurar y crecer como persona.

Resumen

En este Trabajo de Fin de Grado, se ha diseñado un radioenlace digital de emergencia entre el parque central de bomberos de Valencia y el centro de emergencias situado en la Eliana. Para ello en primer lugar se ha hecho un estudio de la orografía del terreno, posteriormente se han buscado en el mercado distintos equipos necesarios para la realización de enlace y se han elegido los parámetros de dichos equipos con el objetivo de conseguir un sistema con una alta disponibilidad y con una buena calidad en la comunicación, así como se han calculado los parámetros básicos del radioenlace necesarios para el cálculo de las diferentes atenuaciones, como puedan ser pérdidas por lluvia, por difracción, por absorción atmosférica, etc.

Una vez diseñado el radioenlace y calculado todos sus parámetros, el siguiente paso ha sido realizar su simulación para estudiar la viabilidad del sistema, para ello se ha hecho uso de una herramienta de simulación de radioenlaces llamada RadioSim.

Por último, una vez obtenidos los resultados de la simulación, se ha estudiado qué soluciones cumplían con los objetivos establecidos y se ha elegido para el diseño final de nuestro proyecto la solución más óptima en cuanto a disponibilidad y calidad del sistema.

Resum

En aquest Treball de Fi de Grau, s’ha dissenyat un radioenllaç digital d’emergència entre el parc central de bombers de València i el centre d’emergència de l’Eliana. En primer lloc s’ha realitzat un ampli estudi del terreny, posteriorment s’han buscat els equips necessaris per a la realització de l’enllaç i s’han configurat per tal d’aconseguir un sistema amb una alta disponibilitat y una bona qualitat en la comunicació, així com s’han calculat els paràmetres bàsics del radioenllaç, necessaris per al càlcul de les diferents atenuacions, tals com atenuació per pluja, per difracció, per absorció atmosfèrica, etc.

Una vegada dissenyat el radioenllaç i calculat tots els paràmetres necessaris, el següent pas ha sigut realitzar la simulació del sistema per tal de estudiar la seua viabilitat, per a la realització de dita simulació s’ha fet us d’una ferramenta de simulació de radioenllaços anomenada RadioSim.

Per a finalitzar, una vegada s’han obtingut els resultats de la simulació, s’ha estudiat quines solucions complien amb els objectius marcats i s’ha elegit per al disseny final del projecte la solució més òptima quant a disponibilitat i qualitat del sistema.

Abstract

In this dissertation, an emergency digital radiolink has been designed between the Central fire stations in Valencia and the Emergency centre in l’Eliana. Firstly, an orographical study of the terrain has been conducted. Secondly, the necessary equipments have been searched to perform the link; being their parameters chosen with the aim of obtaining a high availability, quality and fidelity system. The necessary basic parameters of the radiolink have been calculated to get the different fadings; for instance, losses due to rain, diffraction, atmospheric, absortion, etc.

Once the radiolink has been designed and all its parameters calculated, the next step has been its simulation to study the viability of the system. A radiolink simulation tool has been used, RadioSim.

Lastly, once the results of the simulation have been obtained, the optimal solution for the design of our project has been chosen according to availability and quality of the system from the solutions which accomplished the established aims.

Índice

Capítulo 1.        Introducción        4

1. Introducción        4
2. Objetivos del Trabajo de Fin de Grado        4
3. Metodología, plan de trabajo y organización de la memoria        5

1. Gestión del trabajo y distribución de las tareas        5
2. Diagrama temporal de las tareas        5
3. Estructura de la memoria        6

Capítulo 2.        Fundamentos teóricos        7

1. Radiocomunicación. Términos y definiciones fundamentales        7
2. Clasificación de los Radioenlaces        7
3. Estructura de un radioenlace        8

1. Elementos de Reserva        9
2. Sistemas de Supervisión        9

1. Gestión de las frecuencias radioeléctricas        9
2. Ventajas y desventajas de los radioenlaces        9
3. Parámetros de degradación del radioenlace        10

1. Pérdidas        10

1. Pérdidas por espacio libre        10
2. Pérdidas por difracción        10
3. Pérdidas por gases y vapores atmosféricos        12
4. Pérdidas por vegetación        13
5. Pérdidas por lluvia        15

1. Desvanecimientos        15

1. Clasificación de los desvanecimientos        16

1. Despolarización        16
2. Indisponibilidad de un Radioenlace        17

1. Indisponibilidad del equipo        17
2. Indisponibilidad de propagación        18
3. Objetivos de Indisponibilidad        18

1. Interferencias        18

1. Clases de interferencias        19
2. Relación portadora/Interferencia        20

1. Calidad de un radioenlace        20
2. Diversidad        21

1. Diversidad de espacio        22
2. Diversidad de frecuencia        22
3. Diversidad de trayecto        23
4. Diversidad de ángulo        23
5. Diversidad de polarización        23
6. Tratamiento de la señal en los sistemas de diversidad        23

1. Selección por conmutación        23
2. Selección por combinación        23

1. Mejora por diversidad        24

1. Factor de mejora para diversidad en espacio        24
2. Factor de mejora para diversidad de frecuencia        24

Capítulo 3.        RadioSim        25

1. Introducción a RadioSim        25
2. Funcionamiento de RadioSim        25

1. Gestión del perfil del radioenlace        27
2. Resultados        29

Capítulo 4.        Diseño del Radioenlace        30

1. Planteamiento del problema        30
2. Estudio de los vanos del radioenlace        30
3. Frecuencias de operación        32
4. Equipos de Transmisión        34
5. Antenas        34
6. Cable        35
7. Simulación del radioenlace con RadioSim        35

1. Diseño del primer vano        35

1. Parámetros de transmisión - recepción        36
2. Parámetros básicos del radioenlace        36
3. Resultados de la simulación del vano 1        37

1. Diseño del segundo vano        40

1. Parámetros de transmisión - recepción        40
2. Parámetros básicos del radioenlace        41
3. Resultados de la simulación del vano 2        41

1. Diseño del tercer vano        43

1. Parámetros de transmisión - recepción        43
2. Parámetros básicos del radioenlace        44
3. Resultados de la simulación del vano 3        44

1. Solución aportada        46

Capítulo 5.        Conclusiones y líneas futuras        48

1. Conclusiones        48
2. Líneas futuras        48

Referencias bibliográficas        49

Capítulo 1.        Introducción

1. Introducción

Los radioenlaces de microondas permiten la transmisión económica, eficiente y simultánea de grandes volúmenes de información sin importar su naturaleza (vídeo, audio o datos), en condiciones que muchas veces son adversas para los medios cableados. Los radioenlaces de microondas comúnmente son utilizados como medios de transmisión de larga distancia y alta capacidad punto a punto en las redes de telecomunicaciones, pero gracias a los últimos adelantos que se han suscitado en técnicas digitales, también pueden ser utilizados para enlazar terminales en una misma ciudad de manera eficiente y con una gran capacidad de transmisión. No obstante, el diseño de radioenlaces es complejo, es necesario realizar un estudio bien detallado de las condiciones de la trayectoria del enlace, condiciones atmosféricas y climáticas, perfil topográfico, etc. En base a estas variables se deben considerar los diferentes tipos de desvanecimiento, así como también es necesario considerar las diversas atenuaciones que puede sufrir la señal como pueden ser las pérdidas por propagación en espacio libre, atenuación por difracción, atenuación de los alimentadores en transmisión y recepción, atenuación de absorción entre otras.

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