Diseño de un radioenlace de servicio fijo de banda ancha entre las ciudades de Sevilla y Córdoba

Equation Chapter 1 Section 1 Trabajo Fin de Grado Grado en Ingeniería de las Tecnologías de Telecomunicación Intensificación de Sistemas de telecomunicación Diseño de un radioenlace de servicio fijo de banda ancha entre las ciudades de Sevilla y Córdoba Autor: José Carlos Aradillas Jaramillo Tutor: Juan José Murillo Fuentes Dep. Teoría de la Señal y Comunicaciones Escuela Técnica Superior de Ingeniería Universidad de Sevilla Sevilla, 2015 iii Trabajo Fin de Grado Grado en Ingeniería de las Tecnologías de Telecomunicación Diseño de un radioenlace de servicio fijo de banda ancha entre las ciudades de Sevilla y Córdoba Autor: José Carlos Aradillas Jaramillo Tutor: Juan José Murillo Fuentes Profesor titular Dep. de Teoría de la Señal y Comunicaciones Escuela Técnica Superior de Ingeniería Universidad de Sevilla Sevilla, 2015 v Trabajo Fin de Grado: Diseño de un radioenlace de servicio fijo de banda ancha entre las ciudades de Sevilla y Córdoba Autor: José Carlos Aradillas Jaramillo Tutor: Juan José Murillo Fuentes El tribunal nombrado para juzgar el Proyecto arriba indicado, compuesto por los siguientes miembros: Presidente: Vocales: Secretario: Acuerdan otorgarle la calificación de: Sevilla, 2015 El Secretario del Tribunal vii A mi familia A mis profesores A mis amigos ix 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, a los que aún están y a los que ya se han ido, que desde que nací me han estado ayudado y enseñado a ser la persona que soy ahora. Hacer mención especial a mis padres, que han sido los que han sufrido diariamente la mayoría de mis dificultades, y han puesto todo de su parte para que todo haya sido más fácil, espero devolverles algún día todo lo que están haciendo por mí. 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 Ana, que aunque ha llegado hace poco a mi vida, ha sido determinante en los últimos años del grado y me ha ayudado a llegar hasta aquí. Finalmente agradecer a todos los maestros y profesores que he tenido a lo largo de mi vida de estudiante, tanto en los centros docentes de Segura de León como en la Escuela Técnica Superior de Ingeniería de la Universidad de Sevilla, por todo lo que me han enseñado. Especial mención a los profesores del departamento de Teoría de la Señal y Comunicaciones, que son los que más han influido en mis estudios universitarios y entre ellos mi tutor de este trabajo, Juan José Murillo por todas las aportaciones, correcciones y comentarios sin los cuales, la realización de este trabajo no habría sido posible. José Carlos Aradillas Jaramillo Grado en Ingeniería de las Tecnologías de Telecomunicación Sevilla, 2015 Índice de Tablas Tabla 4–4-1. Coordenadas y cotas de los emplazamientos. 17 Tabla 4-2 Parámetros de transmisión y recepción de cada una de las modulaciones. 21 Tabla 4-3 Configuración de portadoras en la estación terminal de Córdoba 71 Tabla 4-4 Configuración de portadoras en la estación terminal de Sevilla 71 Tabla 4-5 Configuración de portadoras en la estación nodal de Lora del Río 72 Tabla 4-6 Configuración de portadoras en la estación nodal de Palma del Río 72 Tabla 4-7 Configuración de portadoras en la estación nodal de Almodóvar del Río 72 Tabla 4-8 Configuración de portadoras en la estación terminal de Córdoba 72 xvii Índice de Figuras Figura 2-1 Cabecera MPLS. Fuente Wikipedia: MPLS 3 Figura 2-2 ACM Working points, FibeAir IP 20C. Fuente: FibeAir IP-20C Technical Description 4 Figura 2-3 Transmisión con doble polarización. Fuente: FibeAir IP-20C Technical Description 5 Figura 2-4 Diagrama de bloques de un sistema XPIC. Fuente: Libro Transmisión y Radiocomunicación. 5 Figura 2-5 Implementación XPIC en el sistema. Fuente: FibeAir IP-20C Technical Description 6 Figura 3-1 Divisiones posibles del canal licenciado de 26 GHz. Fuente: Notas UN del Cuadro Nacional de Atribución de Frecuencias 10 Figura 3-2 Alcance de transmisión desde Sevilla en la banda de 26 GHz. . 11 Figura 3-3 Perfil entre Sevilla y Carmona y Carmona y el siguiente emplazamiento 12 Figura 3-4 Perfil entre Sevilla y Brenes, Brenes y Alcolea, Alcolea y Lora del río 12 Figura 3-5 Resultados de calidad para el vano Sevilla – Carmona para la modulación 16QAM 13 Figura 3-6 Portadoras en la canalización de 40 MHz de la banda 6H GHz. Fuente: Rec ITU-R F.384.1 14 Figura 3-7 Tasas en Mbps de las diferentes configuraciones del equipo FibeAir IP20-C con una canalización de 40MHz. Fuente: FibeAir IP-20C Technical Description 14 Figura 4-1 Mapa de las estaciones del sistema. 17 Figura 4-2 Equipo Ceragon FibeAir IP-20C. Fuente: FibeAir IP-20C Technical Description 18 Figura 4-3 IP-20C OMT Interfaces. Fuente: FibeAir IP-20C Technical Description 19 Figura 4-4 FibeAir IP-20C Interfaces. Fuente: FibeAir IP-20C Technical Description 19 Figura 4-5 Especificaciones eléctricas de la antena HPX4-65. Fuente: Commscope, Antenna HPX4-65 Specifications 20 Figura 4-6 Especificaciones eléctricas de la antena HPX8-65. Fuente: Commscope, Antenna HPX8-65 Specifications 21 Figura 4-7 Perfil entre Sevilla y Carmona. 22 Figura 4-8 Datos de transmisión de ambos extremos en el vano Sevilla – Carmona 23 Figura 4-9 Datos del trayecto en el vano Sevilla – Carmona 23 Figura 4-10 Balance del enlace del vano Sevilla-Carmona, modulación QPSK 24 Figura 4-11 Resultados de calidad del vano Sevilla-Carmona, modulación QPSK. 24 Figura 4-12 Resultados de indisponibilidad del vano Sevilla-Carmona, modulación QPSK. 24 xix Figura 4-13 Balance del enlace del vano Sevilla-Carmona, modulación 8PSK. 25 Figura 4-14 Resultados de calidad del vano Sevilla-Carmona, modulación 8PSK 25 Figura 4-15 Resultados de indisponibilidad del vano Sevilla-Carmona, modulación 8PSK 25 Figura 4-16 Balance del enlace del vano Sevilla-Carmona, modulación 16QAM 26 Figura 4-17 Resultados de calidad del vano Sevilla-Carmona, modulación 16QAM. 26 Figura 4-18 Resultados de indisponibilidad del vano Sevilla-Carmona, modulación 16QAM. 26 Figura 4-19 Balance del enlace del vano Sevilla-Carmona, modulación 32QAM. 27 Figura 4-20 Resultados de calidad del vano Sevilla-Carmona, modulación 32QAM. 27 Figura 4-21 Resultados de indisponibilidad del vano Sevilla-Carmona, modulación 32QAM. 27 Figura 4-22 Balance del enlace del vano Sevilla-Carmona, modulación 64QAM 28 Figura 4-23 Resultados de calidad del vano Sevilla-Carmona, modulación 64QAM 28 Figura 4-24 Resultados de indisponibilidad del vano Sevilla-Carmona, modulación 64QAM 28 Figura 4-25 Balance del enlace del vano Sevilla-Carmona, modulación 128QAM 29 Figura 4-26 Resultados de calidad del vano Sevilla-Carmona, modulación 128QAM. 29 Figura 4-27 Resultados de indisponibilidad del vano Sevilla-Carmona, modulación 128QAM. 29 Figura 4-28 Balance del enlace del vano Sevilla-Carmona, modulación 256QAM. 30 Figura 4-29 Resultados de calidad del vano Sevilla-Carmona, modulación 256QAM 30 Figura 4-30 Resultados de indisponibilidad del vano Sevilla-Carmona, modulación 256QAM 30 Figura 4-31 Balance del enlace del vano Sevilla-Carmona, modulación 512QAM 31 Figura 4-32 Resultados de calidad del vano Sevilla-Carmona, modulación 512QAM 31 Figura 4-33 Resultados de indisponibilidad del vano Sevilla-Carmona, modulación 512QAM 31 Figura 4-34 Perfil entre Carmona y Lora del Río 32 Figura 4-35 Datos de transmisión de ambos extremos en el vano Carmona – Lora del Río 32 Figura 4-36 Datos del trayecto en el vano Carmona – Lora del Río 33 Figura 4-37 Balance del enlace del vano Carmona – Lora del Río, modulación QPSK. 33 Figura 4-38 Resultados de calidad del vano Carmona – Lora del Río, modulación QPSK. 34 Figura 4-39 Resultados de indisponibilidad del vano Carmona – Lora del Río, modulación QPSK 34 Figura 4-40 Balance del enlace del vano Carmona – Lora del Río, modulación 8PSK 34 Figura 4-41 Resultados de calidad del vano Carmona – Lora del Río, modulación 8PSK. 35 Figura 4-42 Resultados de indisponibilidad del vano Carmona – Lora del Río, modulación 8PSK. 35 Figura 4-43 Balance del enlace del vano Carmona – Lora del Río, modulación 16QAM. 35 Figura 4-44 Resultados de calidad del vano Carmona – Lora del Río, modulación 16QAM. 36 Figura 4-45 Resultados de indisponibilidad del vano Carmona – Lora del Río, modulación 16QAM. 36 Figura 4-46 Balance del enlace del vano Carmona – Lora del Río, modulación 32QAM 36 Figura 4-47 Resultados de calidad del vano Carmona – Lora del Río, modulación 32QAM 37 Figura 4-48 Resultados de indisponibilidad del vano Carmona – Lora del Río, modulación 32QAM. 37 Figura 4-49 Balance del enlace del vano Carmona – Lora del Río, modulación 64QAM. 37 Figura 4-50 Resultados de calidad del vano Carmona – Lora del Río, modulación 64QAM 38 Figura 4-51 Resultados de indisponibilidad del vano Carmona – Lora del Río, modulación 64QAM 38 Figura 4-52 Balance del enlace del vano Carmona – Lora del Río, modulación 128QAM 38 Figura 4-53 Resultados de calidad del vano Carmona – Lora del Río, modulación 128QAM 39 Figura 4-54 Resultados de indisponibilidad del vano Carmona – Lora del Río, modulación 128QAM 39 Figura 4-55 Balance del enlace del vano Carmona – Lora del Río, modulación 256QAM 39 Figura 4-56 Resultados de calidad del vano Carmona – Lora del Río, modulación 256QAM 40 Figura 4-57 Resultados de indisponibilidad del vano Carmona – Lora del Río, modulación 256QAM 40 Figura 4-58 Balance del enlace del vano Carmona – Lora del Río, modulación 512QAM. 40 Figura 4-59 Resultados de calidad del vano Carmona – Lora del Río, modulación 512QAM 41 Figura 4-60 Resultados de indisponibilidad del vano Carmona – Lora del Río, modulación 512QAM 41 Figura 4-61 Perfil entre Lora del Río y Palma del Río 42 Figura 4-62 Datos de transmisión de ambos extremos en el vano Lora del Río y Palma del Río 43 Figura 4-63 Datos del trayecto en el vano Lora del Río y Palma del Río 43 Figura 4-64 Balance del enlace del vano Lora del Río y Palma del Río, modulación QPSK 44 Figura 4-65 Resultados de calidad del vano Lora del Río y Palma del Río, modulación QPSK. 44 Figura 4-66 Resultados de indisponibilidad del vano Lora del Río y Palma del Río, modulación QPSK. 44 Figura 4-67 Balance del enlace del vano Lora del Río y Palma del Río, modulación 8PSK. 45 Figura 4-68 Resultados de calidad del vano Lora del Río y Palma del Río, modulación 8PSK 45 Figura 4-69 Resultados de indisponibilidad del vano Lora del Río y Palma del Río, modulación 8PSK 45 Figura 4-70 Balance del enlace del vano Lora del Río y Palma del Río, modulación 16QAM. 46 Figura 4-71 Resultados de calidad del vano Lora del Río y Palma del Río, modulación 16QAM 46 Figura 4-72 Resultados de indisponibilidad del vano Lora del Río y Palma del Río, modulación 16QAM46 Figura 4-73 Balance del enlace del vano Lora del Río y Palma del Río, modulación 32QAM 47 Figura 4-74 Resultados de calidad del vano Lora del Río y Palma del Río, modulación 32QAM 47 Figura 4-75 Resultados de indisponibilidad del vano Lora del Río y Palma del Río, modulación 32QAM47 Figura 4-76 Balance del enlace del vano Lora del Río y Palma del Río, modulación 64QAM 48 Figura 4-77 Resultados de calidad del vano Lora del Río y Palma del Río, modulación 64QAM 48 Figura 4-78 Resultados de indisponibilidad del vano Lora del Río y Palma del Río, modulación 64QAM48 Figura 4-79 Balance del enlace del vano Lora del Río y Palma del Río, modulación 128QAM 49 Figura 4-80 Resultados de calidad del vano Lora del Río y Palma del Río, modulación 128QAM 49 Figura 4-81 Resultados de indisponibilidad del vano Lora del Río y Palma del Río, modulación 128QAM 49 Figura 4-82 Balance del enlace del vano Lora del Río y Palma del Río, modulación 256QAM . 50 Figura 4-83 Resultados de calidad del vano Lora del Río y Palma del Río, modulación 256QAM 50 Figura 4-84 Resultados de indisponibilidad del vano Lora del Río y Palma del Río, modulación 256QAM 50 Figura 4-85 Balance del enlace del vano Lora del Río y Palma del Río, modulación 512QAM. 51 Figura 4-86 Resultados de calidad del vano Lora del Río y Palma del Río, modulación 512QAM 51 Figura 4-87 Resultados de indisponibilidad del vano Lora del Río y Palma del Río, modulación 512QAM 51 Figura 4-88 Perfil entre Palma del Río y Almodóvar del Río 52 xxi Figura 4-89 Datos de transmisión de ambos extremos en el vano Palma del Río y Almodóvar del Río 53 Figura 4-90 Datos del trayecto en el vano Palma del Río y Almodóvar del Río 53 Figura 4-91 Balance del enlace del vano Palma del Río y Almodóvar del Río, modulación QPSK 54 Figura 4-92 Resultados de calidad del vano Palma del Río y Almodóvar del Río, modulación QPSK 54 Figura 4-93 Resultados de indisponibilidad del vano Palma del Río y Almodóvar del Río, modulación QPSK 54 Figura 4-94 Balance del enlace del vano Palma del Río y Almodóvar del Río, modulación 8PSK. 55 Figura 4-95 Resultados de calidad del vano Palma del Río y Almodóvar del Río, modulación 8PSK. 55 Figura 4-96 Resultados de indisponibilidad del vano Palma del Río y Almodóvar del Río, modulación 8PSK 55 Figura 4-97 Balance del enlace del vano Palma del Río y Almodóvar del Río, modulación 16QAM. 56 Figura 4-98 Resultados de calidad del vano Palma del Río y Almodóvar del Río, modulación 16QAM. 56 Figura 4-99 Resultados de indisponibilidad del vano Palma del Río y Almodóvar del Río, modulación 16QAM. 56 Figura 4-100 Balance del enlace del vano Palma del Río y Almodóvar del Río, modulación 32QAM. 57 Figura 4-101 Resultados de calidad del vano Palma del Río y Almodóvar del Río, modulación 32QAM. 57 Figura 4-102 Resultados de indisponibilidad del vano Palma del Río y Almodóvar del Río, modulación 32QAM. 57 Figura 4-103 Balance del enlace del vano Palma del Río y Almodóvar del Río, modulación 64QAM. 58 Figura 4-104 Resultados de calidad del vano Palma del Río y Almodóvar del Río, modulación 64QAM. 58 Figura 4-105 Resultados de indisponibilidad del vano Palma del Río y Almodóvar del Río, modulación 64QAM. 58 Figura 4-106 Balance del enlace del vano Palma del Río y Almodóvar del Río, modulación 128QAM. 59 Figura 4-107 Resultados de calidad del vano Palma del Río y Almodóvar del Río, modulación 128QAM. 59 Figura 4-108 Resultados de indisponibilidad del vano Palma del Río y Almodóvar del Río, modulación 128QAM. 59 Figura 4-109 Balance del enlace del vano Palma del Río y Almodóvar del Río, modulación 256QAM 60 Figura 4-110 Resultados de calidad del vano Palma del Río y Almodóvar del Río, modulación 256QAM. 60 Figura 4-111 Resultados de indisponibilidad del vano Palma del Río y Almodóvar del Río, modulación 256QAM. 60 Figura 4-112 Balance del enlace del vano Palma del Río y Almodóvar del Río, modulación 512QAM 61 Figura 4-113 Resultados de calidad del vano Palma del Río y Almodóvar del Río, modulación 512QAM 61 Figura 4-114 Resultados de indisponibilidad del vano Palma del Río y Almodóvar del Río, modulación 512QAM. 61 Figura 4-115 Perfil entre Almodóvar del Río y Córdoba 62 Figura 4-116 Datos de transmisión de ambos extremos en el vano Almodóvar del Río y Córdoba 62 Figura 4-117 Datos del trayecto en el vano Almodóvar del Río y Córdoba. 63 Figura 4-118 Balance del enlace del vano Almodóvar del Río y Córdoba, modulación QPSK. 63 Figura 4-119 Resultados de calidad del vano Almodóvar del Río y Córdoba, modulación QPSK 64 Figura 4-120 Resultados de indisponibilidad del vano Almodóvar del Río y Córdoba, modulación QPSK. 64 Figura 4-121 Balance del enlace del vano Almodóvar del Río y Córdoba, modulación 8PSK. 64 Figura 4-122 Resultados de calidad del vano Almodóvar del Río y Córdoba, modulación 8PSK. 65 Figura 4-123 Resultados de indisponibilidad del vano Almodóvar del Río y Córdoba, modulación 8PSK 65 Figura 4-124 Balance del enlace del vano Almodóvar del Río y Córdoba, modulación 16QAM. 65 Figura 4-125 Resultados de calidad del vano Almodóvar del Río y Córdoba, modulación 16QAM 66 Figura 4-126 Resultados de indisponibilidad del vano Almodóvar del Río y Córdoba, modulación 16QAM. 66 Figura 4-127 Balance del enlace del vano Almodóvar del Río y Córdoba, modulación 32QAM. 66 Figura 4-128 Resultados de calidad del vano Almodóvar del Río y Córdoba, modulación 32QAM 67 Figura 4-129 Resultados de indisponibilidad del vano Almodóvar del Río y Córdoba, modulación 32QAM 67 Figura 4-130 Balance del enlace del vano Almodóvar del Río y Córdoba, modulación 64QAM. 67 Figura 4-131 Resultados de calidad del vano Almodóvar del Río y Córdoba, modulación 64QAM. 68 Figura 4-132 Resultados de indisponibilidad del vano Almodóvar del Río y Córdoba, modulación 64QAM. 68 Figura 4-133 Balance del enlace del vano Almodóvar del Río y Córdoba, modulación 128QAM. 68 Figura 4-134 Resultados de calidad del vano Almodóvar del Río y Córdoba, modulación 128QAM. 69 Figura 4-135 Resultados de indisponibilidad del vano Almodóvar del Río y Córdoba, modulación 128QAM. 69 Figura 4-136 Balance del enlace del vano Almodóvar del Río y Córdoba, modulación 256QAM. 69 Figura 4-137 Resultados de calidad del vano Almodóvar del Río y Córdoba, modulación 256QAM. 70 Figura 4-138 Resultados de indisponibilidad del vano Almodóvar del Río y Córdoba, modulación 256QAM. 70 Figura 4-139 Balance del enlace del vano Almodóvar del Río y Córdoba, modulación 512QAM. 70 Figura 4-140 Resultados de calidad del vano Almodóvar del Río y Córdoba, modulación 512QAM. 71 Figura 4-141 Resultados de indisponibilidad del vano Almodóvar del Río y Córdoba, modulación 512QAM. 71 xxiii Notación ACM Adaptative Coding and Modulation FDD Frequency-Division Duplexing IETF Internet Engineering Task Force ITU International Telecommunications Union LTE Long Term Evolution MPLS Multiprotocol Label Switching OMT Orto Mode Transducer OSI Open System Interconnection PSK Phase Shift Keying QAM Quadrature Amplitude Modulation SNR Signal-to-noise ratio XPIC Cross Polarization Interference Canceller 1 1 INTRODUCCIÓN l presente trabajo, consta del diseño de un radioenlace del servicio fijo entre las ciudades españolas de Sevilla y Córdoba, acercándose lo máximo posible a un proyecto real de esta dimensión. Acercándose porque hay ciertos aspectos del mismo que no se han podido diseñar debido a diversas gestiones con la Administración y los proveedores de los equipos que no se han podido realizar. El trabajo se divide en tres partes diferenciadas:  Exposición teórica del conjunto tecnológico utilizado en el sistema.  Pasos seguidos para alcanzar la solución final.  Solución final del radioenlace entre Sevilla y Córdoba. Para el diseño del radioenlace, se pone como objetivo que sirva como red troncal para las redes de nuevas tecnologías que demandan un gran ancho de banda, como pueden ser las redes IP, que cada vez demandan más velocidad así como las redes móviles de cuarta generación LTE. Por este motivo, se desea diseñar un radioenlace digital basado en la tecnología Packet Microwave, que supere el Gigabit por segundo de ancho de banda, utilizando equipos transceptores y antenas disponibles en el mercado, y utilizando una banda de frecuencias licenciada que se encuentre disponible en la zona, y que esté destinada para el servicio fijo por los distintos organismos de normalización y administración internacionales y nacionales, como pueden ser la ITU y la SETSI. En el presente trabajo, se expone una breve explicación de todas las tecnologías involucradas en el radioenlace que se pretende diseñar. Estas tecnologías son de las más modernas que se pueden encontrar en el mercado, y se están utilizando en el presente en el diseño de los radioenlaces que estarán en funcionamiento para el futuro próximo, donde se está acercando al límite de eficiencia espectral de Shannon. En segundo lugar se hace un resumen del recorrido que se ha seguido para diseñar el radioenlace, mostrando las dificultades más destacadas que se han encontrado y la disposición que se ha tomado para solucionarlas. Finalmente se expone el resultado final del diseño del radioenlace, aportando datos de todos los equipos que forman su estructura, la disposición de los emplazamientos, un análisis de calidad en términos de indisponibilidad y fidelidad y finalmente el pliego de condiciones y los planos. E 9 3 DESARROLLO DEL PROYECTO PARA BUSCAR LA SOLUCIÓN ste apartado de la memoria incluye por un lado el estudio previo necesario para abordar el proyecto. Por otro, también se han incluido algunos estudios preliminares de posibles soluciones y por qué se han descartado. Esta es una de las partes que ha requerido más tiempo y se incluyen en el proyecto dado su interés. 3.1 Búsqueda de equipos de radiofrecuencia y antenas. Para poder simular el radioenlace con el software de simulación, primero habría que encontrar los parámetros básicos de los equipos para encontrar el alcance que tendría la transmisión desde una estación nodal. Los parámetros principales fueron la frecuencia de transmisión, la potencia de emisión y el umbral de recepción. 3.1.1 Banda de frecuencia. En el Reglamento de Radiocomunicaciones figuran atribuciones de varias bandas de frecuencias a los radioenlaces del Servicio Fijo, en 2, 4, 6, 7, 8, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 18, 23, 27, 31, 38 y 55 GHz. De forma periódica, el UIT-R ha ido desarrollando Recomendaciones relativas a la canalización de estas bandas para radioenlaces analógicos y digitales que figuran en la Serie F de Recomendaciones. La mayoría de las Administraciones de Telecomunicaciones se basan en ellas para elaborar sus propios planes de frecuencias para el servicio fijo y proporcionan detalles adicionales sobre la utilización de las frecuencias. [1] Las bandas más bajas están saturadas en todo el mundo, por lo que se decidió utilizar una de las bandas por encima de los 10 GHz, ya que son las bandas disponibles que se utilizarán para los servicios del futuro más cercano, para las nuevas tecnologías, entre ellas los sistemas 4G, LTE. De entre todas las bandas decidimos utilizar la de 26 GHz, empezando por mirar la recomendación ITU-R F.748-4 [19], donde se especifican los diferentes canales en los que se puede dividir la banda, así como las fórmulas para calcular frecuencia central de cada uno de ellos, dependiendo del ancho de banda de cada canal. En la figura 3-1, sacada de dicha norma, podemos observar que la banda va de 24.5 GHz a 26.5 GHz, dividido en dos bandas iguales separadas 112 MHz, que facilita el uso de la tecnología FDD (Frequency-Division Duplexing), cuando se adquiere la licencia de un canal para un sistema de este tipo, uno para el Up-Link y otro para el Down-Link, situados cada uno de ellos en la misma posición y con el mismo ancho de banda en ambos. Como podemos observar en la recomendación de la ITU, la banda se puede dimensionar en 8 canales de 112 MHz, en 16 canales de 56 MHz, en 32 canales de 28 MHz, en 64 canales de 14 MHz, 128 canales de 7 MHz ó 256 canales de 3.5 MHz. Otro dato relevante que podemos extraer de esta recomendación es la frecuencia central de los diferentes canales en los que se subdivide la banda. Para el caso de que queramos un ancho de banda de 56 MHz, que es el que vamos a utilizar para nuestro sistema, como se explicará en otra sección, tenemos la siguiente expresión: For systems with a carrier spacing of 56 MHz: lower half of band: fn  f0 – 980  56 n MHz upper half of band: fn  f0  28  56 n MHz where: n  1, 2, 3, . . . 16 En la recomendación también se define que estos canales se pueden utilizar tanto como sistemas Punto-Multipunto o sistemas Punto a Punto. Y no se dice nada con respecto a límites de potencia de transmisión. E Desarrollo del proyecto para buscar la solución 10 Si vemos las notas UN del Cuadro Nacional de Atribución de Frecuencias en España [3], observamos que cuenta prácticamente lo mismo que la norma de la ITU, lo único que lo diferencia de ésta es que especifica concretamente qué canales se van a utilizar para servicios Punto-Multipunto y servicios Punto a Punto. En estas notas de utilización, se define que en el caso de la subdivisión en 16 canales que se puede hacer esta banda, los 3 primeros se utilizarán para servicios Punto-Multipunto y los 13 restantes para servicios PuntoPunto. Aquí tampoco se define ningún límite para la potencia máxima de transmisión. Figura 3-1 Divisiones posibles del canal licenciado de 26 GHz. Fuente: Notas UN del Cuadro Nacional de Atribución de Frecuencias Con respecto a la potencia de transmisión máxima que se puede transmitir, un documento del ministerio de turismo [5], afirma que en un radioenlace se deberá transmitir la mínima potencia que haga viable el radioenlace. Por lo tanto el que marcaría la potencia de transmisión sería el equipo transceptor. 3.1.2 Equipos de transmisión. Con respecto equipos de transmisión, en el mercado hay varios fabricantes que proporcionan sus hojas técnicas en la web, para poder conocer éstos parámetros. Entre ellos podemos encontrar Ceragon con su familia FibeAir IP20 [7] [8] [9], también la familia FibeAir IP10 [10], Motorola [14], BridgeWave Communications [15], Cambiun Networks [17], Nokia FlexiPacket y Alcatel. Todos estos fabricantes proporcionan equipos que podrían ser los transceptores del sistema, de entre todos ellos se eligió uno de la familia Ceragon FibeAir IP-20, que era el que proporcionaba tecnologías avanzadas como las que se mencionaron en el capítulo anterior, y además proporcionaba un mayor número de parámetros para hacer las simulaciones. El resto mostraban menos parámetros en sus hojas de especificaciones técnicas, por lo que los parámetros que habría que introducir en los programas de simulación habría que buscarlos por otro lado, o tomar algunos representativos de otros equipos. A la hora de diseñar el pliego de condiciones y los cálculos, se 11 Diseño de un radioenlace de servicio fijo de banda ancha entre las ciudades de Sevilla y Córdoba han tomado los datos de los equipos Ceragon FibeAir IP-20C. 3.1.3 Antenas Con respecto a las antenas, la empresa Commscope anteriormente Andrew, tiene en su web oficial información sobre antenas de todas las frecuencias de las bandas licenciadas. Alternativas a las antenas de Commscope pudieron ser antenas propias que vendían incluidas los equipos BridgeWave Communications y Motorola. En las primeras simulaciones que se hicieron se probó con una antena en la banda de 26 GHz, proporcionada por Commscope, y de doble polarización, ya que el equipo que se eligió transmite ambas polarizaciones utilizando la tecnología XPIC. Se utilizó una antena del tipo VHLPX4-26/C, que tiene una ganancia de 47.2 dBi, que era la antena con más ganancia de la que se podía disponer. Al principio se decidió transmitir con la mayor potencia posible para ver el alcance de la transmisión con estos parámetros y reducir al mínimo el número de repetidores en el radioenlace. 3.2 Primeras simulaciones. El primer paso fue estudiar el perfil entre Sevilla y Córdoba, instalando una antena cerca de Sevilla, en Valencina que es de los puntos con más cota próximos a la ciudad y además se conoce que hay una torreta de telecomunicaciones ya instalada, donde se podría colocar la antena. Una vez definido este primer emplazamiento, convendría hacer un estudio punto-multipunto con transmisor en esta localización, con los parámetros de transmisión de los equipos que se comentaron en el punto anterior, a excepción de la antena, que se sustituiría por una antena omnidireccional con ganancia igual a la ganancia en la dirección de apuntamiento de la antena VHLPX4-26/C . El objetivo de este estudio es comprobar el alcance de este transmisor, que a la frecuencia de transmisión de 26 GHz, se conoce teóricamente que suele ser de unos 25-30 km. En el simulador Xirio-Online, el análisis punto-multipunto se llama estudio de cobertura. Se hace un estudio de este tipo configurando el simulador con los parámetros del equipo FibeAir IP-20C y comprobando que el alcance es efectivamente, un perímetro casi circular de unos 25 km de distancia, a excepción de las zonas en las que hay un obstáculo en medio. En la figura 3-2 se puede comprobar que el alcance desde Sevilla, transmitiendo con la máxima potencia (15dBm) que permite el equipo para esa banda y para la modulación de máxima eficiencia espectral, (2048 QAM), y una ganancia de antena de 47.2 dBi es de aproximadamente 30 km. Figura 3-2 Alcance de transmisión desde Sevilla en la banda de 26 GHz. . Tras conocer este dato, se buscó el emplazamiento de la primera estación repetidora, y tras varias pruebas se optó por establecerlo en el pueblo de Carmona, ya que desde el resto de pueblos es complicado transmitir hacia Córdoba porque se encuentran en puntos muy bajos y hay protuberancias del terreno en sus Desarrollo del proyecto para buscar la solución 12 proximidades. Carmona se encuentra en un punto más alto y tiene una visión directa hacia pueblos que a su vez se encuentran a aproximadamente 20-30km de distancia. Tras definir el nuevo emplazamiento en Carmona, se hizo el mismo estudio punto-multipunto que se hizo desde el emplazamiento de Sevilla, y así sucesivamente hasta llegar a Córdoba. A lo largo del recorrido entre Sevilla y Córdoba, se han tenido que tomar muchas decisiones para establecer la localización de los distintos emplazamientos. Exponerlas todas aquí sería muy engorroso y aportaría poca información al proyecto, pero podemos ver un pequeño ejemplo, que fue la elección de Carmona como repetidor. Para entender mejor el ejemplo se pueden visualizar la Figura 3-3 y la Figura 3-4. La figura 3-3 muestra la elección final para 3 de los 6 emplazamientos de los que consta el radioenlace, donde se pueden observar dos vanos, y que tanto en el vano Sevilla-Carmona como en el de Carmona-Lora del Río hay visión directa, siendo la distancia de los vanos inferior a 30 km, por lo que llega suficiente señal. El nivel de señal en recepción es bueno ya que se comprobó con un estudio previo. En cambio, en la Figura 3-4 se muestra otra alternativa, estableciendo como primer repetidor en Brenes, que también tiene visión directa con Sevilla y llega suficiente señal. Pero desde Brenes, debido a las protuberancias del terreno, se puede llegar como máximo a Alcolea del Río, y si quisiéramos llegar a Lora del Río ya no habría visión directa por lo que no habría señal en recepción y habría que incluir otro repetidor. Se ve claramente que la opción de la Figura 3-3 reduce el número de repetidores, lo que abarata el coste del proyecto. Se realizaron varios análisis de este tipo hasta encontrar definitivamente el conjunto de emplazamientos y vanos que hacen viable el radioenlace entre Sevilla y Córdoba, eligiendo la alternativa que reduce al mínimo el número de repetidores. Todos los emplazamientos se han ubicado en pueblos donde se prevé que haya una torre de telecomunicaciones, pero no se ha podido comprobar físicamente. En el caso de que en alguno de estos pueblos no hubiera torre de telecomunicaciones habría que instalar una. Figura 3-3 Perfil entre Sevilla y Carmona y Carmona y el siguiente emplazamiento Figura 3-4 Perfil entre Sevilla y Brenes, Brenes y Alcolea, Alcolea y Lora del río 3.3 Estudio de calidad e indisponibilidad del radioenlace Una vez definidos los emplazamientos y comprobado en todos los vanos llegaba señal suficiente por encima 13 Diseño de un radioenlace de servicio fijo de banda ancha entre las ciudades de Sevilla y Córdoba del umbral, se procedió a hacer el estudio del radioenlace al completo, haciendo un análisis de calidad. El estudio de calidad se hace en términos de indisponibilidad y fidelidad. La indisponibilidad se mide en los minutos al año, que estadísticamente debido a fallos de equipos o lluvia, el sistema va a estar sin funcionar. En el caso de la fidelidad se mide en SES y SESR que se definen como segundos al mes en el que el sistema va a estar igualmente sin funcionar debido a desvanecimientos. La Unión Internacional de Telecomunicaciones (ITU), establece objetivos de indisponibilidad y fidelidad para los radioenlaces en las recomendaciones ITU-R F.1703 y ITU-R F.1668-1. En los distintos estudios de fidelidad e indisponibilidad que se han hecho para las distintas modulaciones, se muestra el objetivo establecido en estas recomendaciones. Desafortunadamente, ninguno de los vanos cumplía los objetivos de calidad e indisponibilidad de la ITU. En la Figura 3-5 se puede ver un ejemplo de cómo, para el vano Sevilla – Carmona, no se cumplen los objetivos de calidad para una modulación 16QAM en la que el radioenlace iba a estar sin funcionar durante 487 segundos al mes, superando el objetivo de 389. En este vano sólo se cumplen los objetivos para una modulación QPSK y 8PSK. No interesa que el sistema trabaje con estas modulaciones tan ineficientes espectralmente, ya que no se conseguiría la tasa binaria objetivo. Figura 3-5 Resultados de calidad para el vano Sevilla – Carmona para la modulación 16QAM El caso de Sevilla – Carmona era un vano de 30 km, por lo que se pensó reducir la distancia entre vanos añadiendo más repetidores, sin embargo, al comprobar que vanos de menos de 20 km de longitud como pueden ser Almodóvar del Río – Córdoba tampoco cumplen los objetivos para modulaciones eficientes, a partir de 256 QAM, por lo que reducir la longitud de los vanos era poco esperanzador. En primer lugar habría que recalcular la ruta, porque en algunos casos no basta con poner un repetidor en el medio, ya que hay protuberancias del terreno que impiden la comunicación. Posteriormente habría que realizar los cálculos de nuevo y comprobar si haciendo esto se cumplirían los objetivos. A esto hay que añadir que los estudios se estaban realizando con el software de Xirio-online, en los que hay un coste económico asociado a cada cálculo. Se tenía un saldo disponible limitado para realizar todo este tipo de cálculos, ya que en lo que se preveía que iba a ser la solución final, habría que hacer cálculos para un total de diez vanos, lo que suponía un coste muy elevado. Aparte de que haciendo cálculos teóricos de la mejoría que iba a tener la reducción de longitud de vano en algún caso no era muy grande comparado con el margen necesario. En este punto el proyecto estaba paralizado, ya que otra solución sería bajar la frecuencia de portadora, pero a menor frecuencia de portadora los canales tienen menor ancho de banda, por lo que para llegar al objetivo de una tasa de 1 Gbps habría que licenciar varios canales o utilizar más equipos para conseguir más flujos. Hubo varias alternativas y finalmente, estudiando el espectro disponible en las regiones de España, que se pueden ver en un documento del Ministerio de Industria, Energía y Turismo [6], se observó la existencia de unos canales de 40 MHz de ancho de banda en la banda de 6 GHz. Los equipos elegidos para el radioenlace soportaban esta canalización en esta banda, como se puede ver en su descripción técnica [8]. En la recomendación Rec ITU-R F.384.1 [2], se muestra la canalización de esta banda así como su uso. Al igual en la nota UN 57 del CNAF. En la Figura 3-6 se puede observar la canalización en esta banda si se usan canales de 40 MHz. Desarrollo del proyecto para buscar la solución 14 Figura 3-6 Portadoras en la canalización de 40 MHz de la banda 6H GHz. Fuente: Rec ITU-R F.384.1 En la Figura 3-7, extraida de las especificaciones técnicas del equipo Ceragon FibeAir IP-20C se puede observar las tasas de transmisión que se pueden alcanzar con una unidad FibeAir IP-20C si utilizamos canalización de 40 MHz. Utilizando la tecnología Header De-Duplication como se puede ver en la última columna de la tabla, se puede alcanzar 1 Gbps de caudal Ethernet, utilizando las modulaciones 512, 1024 y 2048 QAM. Figura 3-7 Tasas en Mbps de las diferentes configuraciones del equipo FibeAir IP20-C con una canalización de 40MHz. Fuente: FibeAir IP-20C Technical Description En el software de planificación Xirio-Online se pueden hacer cálculos hasta con la modulación 512 QAM, no pudiéndose hacer para la 1024 ó 2048. Como se ha comentado antes, con la modulación 512 QAM se alcanza el objetivo de 1 Gbps, y si se garantiza que el sistema funciona y cumple los objetivos de calidad con esta modulación sería suficiente. Igualmente, no se descarta que el sistema pueda trabajar con modulaciones superiores. 15 Diseño de un radioenlace de servicio fijo de banda ancha entre las ciudades de Sevilla y Córdoba Para conseguir 1 Gbps con la modulación 512 QAM y canales de un ancho de banda de 40 MHz es necesario utilizar 2 canales por cada puerto del equipo FibeAir IP-20C, ya que con un único canal sólo se alcanzan 300 Mbps aproximadamente. Esto es posible en un único equipo FibeAir IP-20C, ya que dispone de dos diplexores que pueden hacerlo, y combinando la polarización doble gracias a la tecnología XPIC. Para más información, visitar el documento de descripción técnica del equipo [8]. En el siguiente capítulo, se detallará ya la solución definitiva, fruto de todo este recorrido que se ha realizado en este capítulo. 17 4 SOLUCIÓN APORTADA n este punto se desarrolla el proyecto del radioenlace del servicio fijo entre las ciudades de Sevilla y Córdoba. El proyecto consta de cuatro partes: descripción técnica, pliego de condiciones, planos y presupuesto. La parte del presupuesto no se realizará en este proyecto, ya que los proveedores sólo muestran las características técnicas de los equipos, y el precio de los mismos no está disponibles. 4.1 Localización geográfica de las estaciones El radioenlace consta de las estaciones terminales situadas en las ciudades de Sevilla y Córdoba, y de cuatro estaciones intermedias situadas en las localidades de Carmona, Lora del Río, Palma del Río y Almodóvar del Río. Podemos ver en la Figura 4.1 el mapa donde se encuentran situadas las seis estaciones del sistema. En la Tabla 4.1, podemos ver las coordenadas de cada estación. Figura 4-1 Mapa de las estaciones del sistema. Tabla 4–4-1. Coordenadas y cotas de los emplazamientos. Estación Latitud Longitud Altitud Sevilla 37º25'12.85"N 006º03'44.60"W 151 m Carmona 37º27'51.04"N 005º39'41.85"W 210 m Lora del Río 37º40'26.54"N 005º31'30.98"W 59 m Palma del Río 37º43'14.26"N 005º19'07.02"W 171 m E Solución aportada 24 Figura 4-10 Balance del enlace del vano Sevilla-Carmona, modulación QPSK Figura 4-11 Resultados de calidad del vano Sevilla-Carmona, modulación QPSK. Figura 4-12 Resultados de indisponibilidad del vano Sevilla-Carmona, modulación QPSK. 25 Diseño de un radioenlace de servicio fijo de banda ancha entre las ciudades de Sevilla y Córdoba Figura 4-13 Balance del enlace del vano Sevilla-Carmona, modulación 8PSK. Figura 4-14 Resultados de calidad del vano Sevilla-Carmona, modulación 8PSK Figura 4-15 Resultados de indisponibilidad del vano Sevilla-Carmona, modulación 8PSK Solución aportada 26 Figura 4-16 Balance del enlace del vano Sevilla-Carmona, modulación 16QAM Figura 4-17 Resultados de calidad del vano Sevilla-Carmona, modulación 16QAM. Figura 4-18 Resultados de indisponibilidad del vano Sevilla-Carmona, modulación 16QAM. 27 Diseño de un radioenlace de servicio fijo de banda ancha entre las ciudades de Sevilla y Córdoba Figura 4-19 Balance del enlace del vano Sevilla-Carmona, modulación 32QAM. Figura 4-20 Resultados de calidad del vano Sevilla-Carmona, modulación 32QAM. Figura 4-21 Resultados de indisponibilidad del vano Sevilla-Carmona, modulación 32QAM. Solución aportada 28 Figura 4-22 Balance del enlace del vano Sevilla-Carmona, modulación 64QAM Figura 4-23 Resultados de calidad del vano Sevilla-Carmona, modulación 64QAM Figura 4-24 Resultados de indisponibilidad del vano Sevilla-Carmona, modulación 64QAM 29 Diseño de un radioenlace de servicio fijo de banda ancha entre las ciudades de Sevilla y Córdoba Figura 4-25 Balance del enlace del vano Sevilla-Carmona, modulación 128QAM Figura 4-26 Resultados de calidad del vano Sevilla-Carmona, modulación 128QAM. Figura 4-27 Resultados de indisponibilidad del vano Sevilla-Carmona, modulación 128QAM. Solución aportada 30 Figura 4-28 Balance del enlace del vano Sevilla-Carmona, modulación 256QAM. Figura 4-29 Resultados de calidad del vano Sevilla-Carmona, modulación 256QAM Figura 4-30 Resultados de indisponibilidad del vano Sevilla-Carmona, modulación 256QAM 31 Diseño de un radioenlace de servicio fijo de banda ancha entre las ciudades de Sevilla y Córdoba Figura 4-31 Balance del enlace del vano Sevilla-Carmona, modulación 512QAM Figura 4-32 Resultados de calidad del vano Sevilla-Carmona, modulación 512QAM Figura 4-33 Resultados de indisponibilidad del vano Sevilla-Carmona, modulación 512QAM 4.5.2 Carmona – Lora del Río Este es un vano de 26.22 km, en la Figura 4-34 se puede ver el perfil del vano, y como el rayo directo no es interrumpido por ningún obstáculo. Solución aportada 32 Figura 4-34 Perfil entre Carmona y Lora del Río En la Figura 4-35 se muestran los parámetros de transmisión de ambos extremos del vano, de esta figura se pueden obtener los datos de inclinación y acimut para el apuntamiento de las antenas. Figura 4-35 Datos de transmisión de ambos extremos en el vano Carmona – Lora del Río En la Figura 4-36 se muestran los datos del terreno en el vano Carmona – Lora del Río, necesarios para el cálculo de calidad del radioenlace. 33 Diseño de un radioenlace de servicio fijo de banda ancha entre las ciudades de Sevilla y Córdoba Figura 4-36 Datos del trayecto en el vano Carmona – Lora del Río A continuación se muestran diferentes tablas donde se encuentran los resultados de los cálculos del balance del enlace, estudio de calidad e indisponibilidad del sistema para el vano Carmona – Lora del Río, para las modulaciones QPSK, 8 PSK, 16 QAM, 32 QAM, 64 QAM, 128 QAM, 256 QAM y 512 QAM. Figura 4-37 Balance del enlace del vano Carmona – Lora del Río, modulación QPSK. Solución aportada 40 Figura 4-56 Resultados de calidad del vano Carmona – Lora del Río, modulación 256QAM Figura 4-57 Resultados de indisponibilidad del vano Carmona – Lora del Río, modulación 256QAM Figura 4-58 Balance del enlace del vano Carmona – Lora del Río, modulación 512QAM. 41 Diseño de un radioenlace de servicio fijo de banda ancha entre las ciudades de Sevilla y Córdoba Figura 4-59 Resultados de calidad del vano Carmona – Lora del Río, modulación 512QAM Figura 4-60 Resultados de indisponibilidad del vano Carmona – Lora del Río, modulación 512QAM 4.5.3 Lora del Río – Palma del Río Este es un vano de 18.94 km, en la Figura 4-61 se puede ver el perfil del vano, y como el rayo directo no es interrumpido por ningún obstáculo. En este vano, que la distancia es menor, se cumplen los requisitos de calidad e indisponibilidad con antenas HPX4-65, que son de un diámetro menor que los dos vanos anteriores. Solución aportada 42 Figura 4-61 Perfil entre Lora del Río y Palma del Río En la Figura 4-62 se muestran los parámetros de transmisión de ambos extremos del vano, de esta figura se pueden obtener los datos de inclinación y acimut para el apuntamiento de las antenas. 43 Diseño de un radioenlace de servicio fijo de banda ancha entre las ciudades de Sevilla y Córdoba Figura 4-62 Datos de transmisión de ambos extremos en el vano Lora del Río y Palma del Río En la Figura 4-63 se muestran los datos del terreno en el vano Lora del Río y Palma del Río, necesarios para el cálculo de calidad del radioenlace. Figura 4-63 Datos del trayecto en el vano Lora del Río y Palma del Río A continuación se muestran diferentes tablas donde se encuentran los resultados de los cálculos del balance del enlace, estudio de calidad e indisponibilidad del sistema para el vano Lora del Río y Palma del Río, para las modulaciones QPSK, 8 PSK, 16 QAM, 32 QAM, 64 QAM, 128 QAM, 256 QAM y 512 QAM. Solución aportada 44 Figura 4-64 Balance del enlace del vano Lora del Río y Palma del Río, modulación QPSK Figura 4-65 Resultados de calidad del vano Lora del Río y Palma del Río, modulación QPSK. Figura 4-66 Resultados de indisponibilidad del vano Lora del Río y Palma del Río, modulación QPSK. 45 Diseño de un radioenlace de servicio fijo de banda ancha entre las ciudades de Sevilla y Córdoba Figura 4-67 Balance del enlace del vano Lora del Río y Palma del Río, modulación 8PSK. Figura 4-68 Resultados de calidad del vano Lora del Río y Palma del Río, modulación 8PSK Figura 4-69 Resultados de indisponibilidad del vano Lora del Río y Palma del Río, modulación 8PSK Solución aportada 46 Figura 4-70 Balance del enlace del vano Lora del Río y Palma del Río, modulación 16QAM. Figura 4-71 Resultados de calidad del vano Lora del Río y Palma del Río, modulación 16QAM Figura 4-72 Resultados de indisponibilidad del vano Lora del Río y Palma del Río, modulación 16QAM 47 Diseño de un radioenlace de servicio fijo de banda ancha entre las ciudades de Sevilla y Córdoba Figura 4-73 Balance del enlace del vano Lora del Río y Palma del Río, modulación 32QAM Figura 4-74 Resultados de calidad del vano Lora del Río y Palma del Río, modulación 32QAM Figura 4-75 Resultados de indisponibilidad del vano Lora del Río y Palma del Río, modulación 32QAM Solución aportada 48 Figura 4-76 Balance del enlace del vano Lora del Río y Palma del Río, modulación 64QAM Figura 4-77 Resultados de calidad del vano Lora del Río y Palma del Río, modulación 64QAM Figura 4-78 Resultados de indisponibilidad del vano Lora del Río y Palma del Río, modulación 64QAM 49 Diseño de un radioenlace de servicio fijo de banda ancha entre las ciudades de Sevilla y Córdoba Figura 4-79 Balance del enlace del vano Lora del Río y Palma del Río, modulación 128QAM Figura 4-80 Resultados de calidad del vano Lora del Río y Palma del Río, modulación 128QAM Figura 4-81 Resultados de indisponibilidad del vano Lora del Río y Palma del Río, modulación 128QAM Solución aportada 56 Figura 4-97 Balance del enlace del vano Palma del Río y Almodóvar del Río, modulación 16QAM. Figura 4-98 Resultados de calidad del vano Palma del Río y Almodóvar del Río, modulación 16QAM. Figura 4-99 Resultados de indisponibilidad del vano Palma del Río y Almodóvar del Río, modulación 16QAM. 57 Diseño de un radioenlace de servicio fijo de banda ancha entre las ciudades de Sevilla y Córdoba Figura 4-100 Balance del enlace del vano Palma del Río y Almodóvar del Río, modulación 32QAM. Figura 4-101 Resultados de calidad del vano Palma del Río y Almodóvar del Río, modulación 32QAM. Figura 4-102 Resultados de indisponibilidad del vano Palma del Río y Almodóvar del Río, modulación 32QAM. Solución aportada 58 Figura 4-103 Balance del enlace del vano Palma del Río y Almodóvar del Río, modulación 64QAM. Figura 4-104 Resultados de calidad del vano Palma del Río y Almodóvar del Río, modulación 64QAM. Figura 4-105 Resultados de indisponibilidad del vano Palma del Río y Almodóvar del Río, modulación 64QAM. 59 Diseño de un radioenlace de servicio fijo de banda ancha entre las ciudades de Sevilla y Córdoba Figura 4-106 Balance del enlace del vano Palma del Río y Almodóvar del Río, modulación 128QAM. Figura 4-107 Resultados de calidad del vano Palma del Río y Almodóvar del Río, modulación 128QAM. Figura 4-108 Resultados de indisponibilidad del vano Palma del Río y Almodóvar del Río, modulación 128QAM. Solución aportada 60 Figura 4-109 Balance del enlace del vano Palma del Río y Almodóvar del Río, modulación 256QAM Figura 4-110 Resultados de calidad del vano Palma del Río y Almodóvar del Río, modulación 256QAM. Figura 4-111 Resultados de indisponibilidad del vano Palma del Río y Almodóvar del Río, modulación 256QAM. 61 Diseño de un radioenlace de servicio fijo de banda ancha entre las ciudades de Sevilla y Córdoba Figura 4-112 Balance del enlace del vano Palma del Río y Almodóvar del Río, modulación 512QAM Figura 4-113 Resultados de calidad del vano Palma del Río y Almodóvar del Río, modulación 512QAM Figura 4-114 Resultados de indisponibilidad del vano Palma del Río y Almodóvar del Río, modulación 512QAM. 4.5.5 Almodóvar del Río - Córdoba Este es un vano de 16.68 km, en la Figura 4-115 se puede ver el perfil del vano, y como el rayo directo no es interrumpido por ningún obstáculo. Este último vano también es de una longitud más corta, y al igual que el vano entre Lora del Río y Palma del Río, con la instalación de unas antenas tipo HPX4-65 es suficiente para la viabilidad del vano, cumpliendo los objetivos de calidad e indisponibilidad. Solución aportada 62 Figura 4-115 Perfil entre Almodóvar del Río y Córdoba En la Figura 4-116 se muestran los parámetros de transmisión de ambos extremos del vano, de esta figura se pueden obtener los datos de inclinación y acimut para el apuntamiento de las antenas. Figura 4-116 Datos de transmisión de ambos extremos en el vano Almodóvar del Río y Córdoba En la Figura 4-117 se muestran los datos del terreno en el vano Almodóvar del Río y Córdoba, necesarios para 63 Diseño de un radioenlace de servicio fijo de banda ancha entre las ciudades de Sevilla y Córdoba el cálculo de calidad del radioenlace. Figura 4-117 Datos del trayecto en el vano Almodóvar del Río y Córdoba. A continuación se muestran diferentes tablas donde se encuentran los resultados de los cálculos del balance del enlace, estudio de calidad e indisponibilidad del sistema para el vano Almodóvar del Río y Córdoba, para las modulaciones QPSK, 8 PSK, 16 QAM, 32 QAM, 64 QAM, 128 QAM, 256 QAM y 512 QAM. Figura 4-118 Balance del enlace del vano Almodóvar del Río y Córdoba, modulación QPSK. Solución aportada 64 Figura 4-119 Resultados de calidad del vano Almodóvar del Río y Córdoba, modulación QPSK Figura 4-120 Resultados de indisponibilidad del vano Almodóvar del Río y Córdoba, modulación QPSK. Figura 4-121 Balance del enlace del vano Almodóvar del Río y Córdoba, modulación 8PSK. 65 Diseño de un radioenlace de servicio fijo de banda ancha entre las ciudades de Sevilla y Córdoba Figura 4-122 Resultados de calidad del vano Almodóvar del Río y Córdoba, modulación 8PSK. Figura 4-123 Resultados de indisponibilidad del vano Almodóvar del Río y Córdoba, modulación 8PSK Figura 4-124 Balance del enlace del vano Almodóvar del Río y Córdoba, modulación 16QAM. Solución aportada 72 4.6.3 Estación nodal de Lora del Río Tabla 4-5 Configuración de portadoras en la estación nodal de Lora del Río Vano Lora del Río - Carmona Lora del Río – Palma del Río Frecuencia de transmisión (MHz) 6460, 6500 6460, 6500 Frecuencia de recepción (MHz) 6800, 6840 6800, 6840 4.6.4 Estación nodal de Palma del Río Tabla 4-6 Configuración de portadoras en la estación nodal de Palma del Río Vano Palma del Río – Lora del Río Palma del Río – Almodóvar del Río Frecuencia de transmisión (MHz) 6800, 6840 6800, 6840 Frecuencia de recepción (MHz) 6460, 6500 6460, 6500 4.6.5 Estación nodal de Almodóvar del Río Tabla 4-7 Configuración de portadoras en la estación nodal de Almodóvar del Río Vano Almodóvar del Río – Palma del Río Almodóvar del Río – Córdoba Frecuencia de transmisión (MHz) 6460, 6500 6460, 6500 Frecuencia de recepción (MHz) 6800, 6840 6800, 6840 4.6.6 Estación terminal de Córdoba Tabla 4-8 Configuración de portadoras en la estación terminal de Córdoba Vano Córdoba – Almodóvar del Río Frecuencia de transmisión (MHz) 6800, 6840 Frecuencia de recepción (MHz) 6460, 6500 73 5 PLIEGO DE CONDICIONES 5.1 Pliego de condiciones general Habrá que solicitar a la Jefatura Provincial de Sevilla, con sede en Calle Virgen de Begoña, 3, 41011 Sevilla dos canales FDD de 40 MHz de ancho de banda en la banda 6H GHz. Actualmente están disponibles los 8 canales que hay en esta banda, en la Comunidad Autónoma de Andalucía. En la memoria de este proyecto se hace referencia a los canales 1/1’ y 2/2’ de dicha banda en la asignación de frecuencias y en particular, el canal 1/1’ para la realización de todos los cálculos. En el caso de que no se puedan solicitar estos canales, cualquier otros dos canales de la banda 6H harían que el sistema funcionase correctamente, siempre y cuando los dos canales sean canales adyacentes, debido a las características técnicas del equipo. Las coordenadas indicadas en la Tabla 4–4-1 para los 6 emplazamientos del sistema son de carácter orientativo. Los seis emplazamientos están próximos a seis núcleos urbanos, por lo que posiblemente haya torres de telecomunicaciones en las proximidades. En el caso de que exista dicha torre y tenga una altura suficiente para que haya visión directa con el otro extremo del vano, se instalará tanto las antenas como los equipos RF de exteriores, que se definirán en el pliego de especificaciones técnicas en dicha torre. En el caso contrario de que no haya torre en las proximidades de las coordenadas señaladas en la Tabla 4–4-1, deberá instalarse dicha torre, llevando a cabo las gestiones administrativas necesarias para su instalación. Con respecto a la caseta de telecomunicación a pie de torre, en el caso de que haya instalada ya alguna y haya espacio disponible para los equipos que se deben instalar para el sistema, se ubicarán en ella como se indican en los planos. En el caso de que no haya caseta ya instalada o no haya espacio suficiente para los equipos que se deben instalar, se procederá a la instalación de una caseta con las dimensiones que se indican igualmente en los planos. De igual modo, en el caso de que haya caseta de telecomunicaciones instalada a pie de torre, normalmente debe estar equipada con los correspondientes equipos de refrigeración para mantener una temperatura de los equipos idónea para su correcto funcionamiento. En el caso de que no haya caseta como se comentó en el punto anterior o no haya equipos refrigeradores, se deberán instalar uno o varios equipos si es necesario para mantener una refrigeración ininterrumpida. Todos los equipos mencionados a lo largo de este documento se corresponden con equipos que hacen posible el funcionamiento del radioenlace, cumpliendo los objetivos de calidad e indisponibilidad impuestos por las recomendaciones de la ITU [20] [21], así como alcanzando una tasa de transmisión superior a 1 Gbps en condiciones óptimas. Se pueden considerar equipos de cualquier otro fabricante siempre y cuando cumplan todos estos requisitos. 5.2 Pliego de especificaciones técnicas Se expone aquí la estructura del montaje a llevar a cabo en los 6 emplazamientos por los que está compuesto el radioenlace. Destacar que hay diferencias en la configuración de las estaciones terminales de Sevilla y Córdoba con respecto a las estaciones repetidoras de Carmona, Lora del Río, Palma del Río y Almodóvar del Río. 5.2.1 Emplazamiento de Sevilla En el emplazamiento de Sevilla, situado en las coordenadas 37º25'12.85"N, 006º03'44.60"W, se instalará una torreta de telecomunicaciones y una caseta en el caso en que la ubicación no disponga ya de estos elementos. En cualquier caso la altura a la que se sitúe una antena con una ganancia de 42.0 dBi o superior será de 15 metros, suficiente para evitar cualquier tipo de obstáculos en los alrededores. Conectado directamente a la antena se instalará un equipo transceptor que alcance 1 Gbps y tenga una potencia de transmisión superior a los 20 dBm para la banda de 6 GHz. Si el equipo trabaja con tecnología XPIC, se conectará un dispositivo OMT que combinará las dos salidas RF del equipo transceptor en uno, que se conectará a la antena como se Pliego de condiciones 74 muestra en los planos. Las instrucciones para la instalación de la antena se pueden ver en la hoja de especificaciones técnicas de la misma. La antena estará apuntada hacia la antena de Carmona, por lo que tendrá un Acimut de 82.05º y una inclinación de -0.09º. Al equipo transceptor se conectará un cable de alimentación a 48V DC, a un rectificador de potencia que irá a su vez conectado a la red eléctrica. Un rectificador tiene que proporcionar a la salida una tensión de 48V DC y una potencia de 800W es suficiente para alimentar al transceptor y al resto de equipos. Al equipo transceptor también estará conectado por un cable coaxial que irá conectado a un equipo en el rack dentro de la caseta. Este equipo será uno de los extremos físicos del radioenlace. Este equipo también irá conectado al rectificador, ya que también necesita una tensión de 48V DC para su funcionamiento. Finalmente en el rack dentro de la caseta a pie de torre también se instalará, junto con el rectificador y el equipo interior una serie de baterías de respaldo, que se pondrán en funcionamiento cuando haya algún corte en la red eléctrica. Para refrigerar la caseta con el objetivo de que los equipos trabajen siempre a la temperatura ideal de trabajo, se instalará en la caseta un sistema de refrigeración. Debido a las altas temperaturas de exterior que se dan en la zona geográfica donde se encuentra la caseta, el sistema de aire acondicionado tiene que tener un alto rendimiento de refrigeración y proporcione refrigeración óptima hasta temperaturas de 49ºC en el exterior. La disposición de todo el equipamiento tanto en la torre como en la caseta se verá gráficamente en la sección de planos. 5.2.2 Emplazamiento de Carmona El emplazamiento de Carmona se ubicará 37º27'51.04"N, 005º39'41.85"W, al igual que el resto, si existe torre de telecomunicaciones y caseta de telecomunicaciones a pie de torre con espacio suficiente para los equipos que se han de instalar se solicitará a las compañías propietarias su alquiler. En caso contrario se instalarán al igual que en el emplazamiento de Sevilla, teniendo la torre una altura suficiente para colocar la antena a 15 m de altura para evitar obstáculos en las proximidades de ésta. Se instalarán dos antenas con una ganancia de 42.0 dBi o superior a unos 15 metros de altura una apuntando hacia la estación de Sevilla y apuntando a Lora del Río. La antena apuntada hacia Sevilla tendrá un acimut de 262.29º y una inclinación de 0.09º. La antena que apunta hacia Lora del Río, tendrá un acimut de 27.3º y una inclinación de 0.33º. Igualmente que en la antena del emplazamiento de Sevilla, se instalará un equipo transceptor para cada antena, combinando las dos salidas de RF que tiene cada equipo con un OMT que irá directamente conectado a la antena. Ambos equipos se conectarán directamente entre ellos, porporcionando comunicación bidireccional. Al igual que en Sevilla, los equipos transceptores estarán alimentados por el puerto DC mediante un rectificador que proporcione 48V DC a la salida. El rectificador estará conectado por el puerto AC a la red eléctrica, y si no fuera posible habría que instalar un grupo electrógeno. Dentro de la caseta también habrá baterías de respaldo y un sistema de refrigeración al igual que se explicó en el emplazamiento de Sevilla. En los emplazamientos repetidores como este, no se instalarán equipos para datos en el interior de la caseta, ya que estos emplazamientos sólo funcionan como nodos repetidores con tecnología All-Outdoor. Está la opción de incluir en el futuro algún dispositivo interior conectado a los dos equipos transceptores situados en la torre, y configurar los equipos de tal modo que en esta estación se pueda insertar y obtener canales de información. 5.2.3 Emplazamiento de Lora del Río Este emplazamiento tiene la misma configuración que el de Carmona, la única diferencia es la configuración de las antenas. 75 Diseño de un radioenlace de servicio fijo de banda ancha entre las ciudades de Sevilla y Córdoba Se instalará una antena con una ganancia de 42.0 dBi o superior apuntando hacia Carmona. Esta antena tendrá un acimut de 207.39º y una inclinación de -0.33º. También se instalará una antena con una ganancia de 35.9 dBi o superior apuntando hacia Palma del Río, con un acimut de 74.1º y una inclinación de -0.31º. Ambas antenas se instalarán a unos 15 m de altura. La configuración de los equipos RF y del rack de la caseta a pie de torre será igual que la del emplazamiento de Carmona. 5.2.4 Emplazamiento de Palma del Río Este emplazamiento tiene la misma configuración que los dos anteriores, con la diferencia también del tipo de antenas a instalar y su apuntamiento. Se instalará una antena con una ganancia de 35.9 o superior apuntando hacia Lora del Río, con un acimut de 254.22º y una inclinación de 0.31º. También se instalará una antena con una ganancia de 42.0 dBi o superior apuntando hacia Almodóvar del Río, con un acimut de 69.55º y una inclinación de -0.11º. El resto de elementos igual que en los emplazamientos Carmona y Lora del Río. 5.2.5 Emplazamiento de Almodóvar del Río Este emplazamiento tiene la misma configuración que las tres estaciones repetidoras anteriores. Igualmente se especifica la instalación de las antenas. Se instalará una antena con una ganancia de 42.0 dBi apuntando hacia Palma del Río, con un acimut de 249.73º y una inclinación de 0.11º. Se instalará una segunda antena con la misma ganancia apuntando hacia Córdoba, con un acimut de 53.33º y una inclinación de -0.96º. El resto de elementos igual que en los emplazamientos de Carmona, Lora del Río y Palma del Río. 5.2.6 Emplazamiento de Córdoba Este emplazamiento tiene la misma configuración que la estación terminal de Sevilla. Se diferencia de ésta en el tipo de antena y en su apuntamiento. Se instalará una antena con una ganancia de 35.9 dBi apuntando hacia Almodóvar del Río, con un acimut de 233.42º y una inclinación de 0.96º. El resto de elementos se configurarán igual que en la estación terminal de Sevilla. 77 6 PLANOS 6.1 Estaciones terminales de Sevilla y Córdoba 6.1.1 Conexiones de equipos en la torre Planos 78 6.1.2 Rack de telecomunicaciones dentro de la caseta en una estación terminal 79 Diseño de un radioenlace de servicio fijo de banda ancha entre las ciudades de Sevilla y Córdoba 6.1.3 Plano de ubicación de elementos en la caseta a pie de torre Planos 80 6.1.4 Estructura del emplazamiento de una estación terminal 6.2 Estaciones nodales de Carmona, Lora del Río, Palma del Río y Almodóvar del Río 6.2.1 Conexiones de equipos en la torre 81 Diseño de un radioenlace de servicio fijo de banda ancha entre las ciudades de Sevilla y Córdoba 6.2.2 Rack de telecomunicaciones dentro de la caseta en una estación repetidora