TRABAJO FINAL DE GRADO

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1 UNIVERSIDAD CATÓLICA SAN ANTONIO DE MURCIA ESCUELA DE GRADO EN INGENIERÍA EN SISTEMAS DE TELECOMUNICACIÓN TRABAJO FINAL DE GRADO Red de Comunicaciones Móviles Corporativa para Servicios Municipales Roberto Rubio Calatayud Murcia, 8 de julio de 2011

2 Red de Comunicaciones Móviles Corporativa para Servicios Municipales Alumno: Roberto Rubio Calatayud Tutor: Juan Miguel Navarro Ruiz Miembros del Tribunal: Presidente: Secretario: Vocal: Fecha de Lectura y Defensa Calificación obtenida

3 PRESENTACION DEL TRABAJO. El objetivo de este trabajo es analizar, mediante un ejemplo real, las necesidades y conceptos a tener en cuenta para poder llevar a cabo una red de comunicaciones móviles para los Servicios de Seguridad y Emergencia de una ciudad. A lo largo del mismo se estudiara y dimensionaran los siguientes elementos: Tipo de llamadas que ha de facilitar la red móvil. Aquí estudiaremos y analizaremos los perfiles de los usuarios, la forma en que estos se comunican, la distribución geográfica de los mismos en relación con estos comunicados, el volumen de estos en los momentos de mayor intensidad de uso de la red móvil, duración de los mismos, etc. para poder establecer las necesidades reales de trafico de llamadas y recursos a disponer en la red móvil para dar servicio a estos. Necesidades de Estaciones de Cobertura Radioeléctrica con el fin de disponer de capacidad de comunicación desde el punto de vista físico de la geografía de la ciudad, atendiendo en este apartado a los requerimientos de fiabilidad y sobredimensionamiento que serán críticos para los usuarios a los que se destina esta red móvil. Dimensionamiento de los recursos de radiocanales que sean capaces de cursar el volumen de llamadas y comunicados que se le va a requerir a esta red móvil tras la evaluación de los tráficos que estos soportaran y que se derivaran de la tipología de usuarios, distribución geográfica, organización y tipos de llamadas que originan. Tras esto se dimensionara una red de enlaces que efectúen la integración de estos sistemas de comunicaciones móviles en una red completa que disponga de la fiabilidad requerida y con capacidad para transportar las señales precisas así como el futuro próximo de crecimiento de la organización. Para ello se ha evaluado una red de enlaces por microondas de la que se estudiará su viabilidad, calidad, requerimientos de antenas, etc. Se aportan los parámetros y metodología de cálculo más importante para que el lector pueda evaluar estas soluciones en futuros proyectos. Dado que un elemento clave en el despliegue de una red de comunicaciones es la infraestructura precisa para la instalación del hardware que compone la misma se ha efectuado un resumen de las necesidades generales de los diferentes elementos que habrá que considerar para llevar a cabo esta (Edificios y salas de centro de Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011

4 conmutación principal, casetas para Estaciones de cobertura, Torres, electrificaciones, sistemas de puestas a tierra de los equipos, plantas de energía en corriente continua, etc. Finalmente se ha efectuado la presentación de un sistema comercial de comunicaciones móviles especialmente diseñado para los usuarios de la Seguridad y Emergencia Publica de forma tal que el lector pueda disponer de información de las facilidades y tipos de comunicaciones que podría disponer tras la implantación de un sistema como el descrito así como una breve descripción de los elementos principales que componen la misma para evaluación de necesidades de emplazamientos e infraestructuras para una implementación realista PALABRAS CLAVE: Sistema Tetra, Estación Base EBT, Conmutador SWMI, Cobertura Radioeléctrica, Propagación, Radiocanal, Calidad de Servicio GoS, Erlang: Trafico de llamadas, Radioenlace, Infraestructuras para Telecomunicación Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011

5 Índice ÍNDICE DE CONTENIDOS 1- INTRODUCCIÓN Motivación del Trabajo Objeto Estructura del Trabajo 3 2- RED DE COMUNICACIONES MOVILES Justificación de la Tecnología y Características Definición de la Tecnología de Red Móvil a usar 5 3- DESCRIPCIÓN GENERAL DEL SISTEMA TETRA Introducción Arquitectura de la Red Tetra Servicios ofrecidos por el Sistema Tetra Servicios Portadores Servicio de Datos en Modo Circuito Servicio de Datos en Modo Paquete Servicio de Datos Cortos (SDS) Teleservicios Servicios Suplementarios DISEÑO DE LA RED DE RADIOCOMUNICACIONES MÓVILES Volumen y Tipología de Usuarios Tipología de los usuarios Volumen y Tipos de Comunicaciones (Voz y Datos) REQUISITOS DE CALIDAD EN LA RED DE COMUNICACIONES MÓVILES Cálculo de Cobertura Radioeléctrica Parámetros de los equipos. 30 Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 Índice-1

6 Índice Metodología de cálculo de cobertura Método de Okumura Método de Hata Corrección Estadística Corrección Morfográfica o por entorno del RX Objetivos de cobertura Balance de enlace Grado de Calidad de Servicio (GOS) Dimensionamiento del tráfico por terminal y por EBT Calculo de los canales necesarios en Sistemas de Espera Dimensionamiento del canal de control DISEÑO DE LA RED DE ENLACES ENTRE EBTs Y SWMi Dimensionamiento del enlace entre EBT y SWMI Red de Transporte Tecnología a utilizar Topología de los radioenlaces REQUISITOS DE LOS EMPLAZAMIENTOS PARA EBT Y SWMI Condiciones Generales del emplazamiento para SWMI Condiciones Generales de Casetas Contenedoras de EBT Características del suministro eléctrico primario Características del cuadro de distribución de corriente alterna Red de Tierras Ventilación y Climatización Torres y Mástiles Sistema de Alimentación en Continua 82 Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 Índice-2

7 Índice Armario de Alimentación en Corriente Continua Baterías Dimensionamiento del sistema de alimentación CC Sistema de Alarmas 84 CONCLUSIONES GLOSARIO DE TERMINOS Y ACRONIMOS BIBLIOGRAFIA Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 Índice-3

8 Índice INDICE DE ANEXOS ANEXO A COBERTURAS OBTENIDAS DE LAS DIFERENTES ESTACIONES BASES POR MEDIO DE SOFTWARE DE SIMULACION CON BASES DIGITALES DEL TERRENO A.1 Cálculos de cobertura con Bases Digitales del Terreno A-1 A.2 Cartografía empleada A-3 A.3 Simulaciones Digitales de Coberturas individuales de EBTs A-3 Simulación Digital de Cobertura: CARABANCHEL A-4 Simulación Digital de Cobertura: MANOTERAS A-5 Simulación Digital de Cobertura: MONCLOA A-6 Simulación Digital de Cobertura: CASTELLANA A-7 Simulación Digital de Cobertura: VALLECAS A-8 Simulación Digital de Cobertura: VILLAVERDE A-9 Simulación Digital de Cobertura: SAN BLAS A-10 Simulación Digital de Cobertura: CAMPO DE LAS NACIONES A-11 Simulación Digital de Cobertura: PUERTA DE HIERRO A-12 Simulación Digital de Cobertura. LAVAPIES A-13 Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 Índice-4

9 Índice ANEXO B UNIDADES DE MEDIDA DE TRÁFICO EN TELECOMUNICACIONES B.1 Intensidad y unidades del tráfico B-1 B.2 Grado de servicio B-2 B.3 Tiempo de duración promedio de la llamada B-2 B.4 Capacidad del canal B-3 B.5 Variaciones en la Intensidad del tráfico B-3 B.6 Tablas de distribución B-5 B.7 Formula de Erlang B B-6 B.8 Formula de Erlang C B-7 B.9 Tablas de resultados de la formula Erlang C para diferentes Valores de trafico A y S servidores o canales B-10 Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 Índice-5

10 Índice ANEXO C TOPOLOGIA, PERFILES Y CALCULOS DE LOS RADIOENLACES POR MICRONDAS C.1 Cálculo de Enlaces a Microondas C-1 C.1.1 Introducción C-1 C.1.2 Visibilidad Radioeléctrica C-1 C Criterios de despejamiento C-1 C.1.3 Pérdidas debidas a la Difracción C-3 C.1.4 Cálculo de la Potencia Recibida C-4 C Desvanecimiento multitrayecto C-4 C Método para pequeños porcentajes de tiempo C-5 C Método para varios porcentajes de tiempo C-7 C 1.5 Calidad e Indisponibilidad de un enlace Radio C-8 C Determinación de la calidad de un radioenlace digital C-9 C Objetivos de calidad e indisponibilidad C-10 C Calidad e indisponibilidad del enlace C-11 C Disponibilidad de un sistema Radioeléctrico C-12 C 1.6 Interferencias C-13 C Interferencia S/I constante C-14 C Interferencia de S/I variable C-14 C Calculo del nivel de interferencia C-15 C.2 Topología, Perfiles y Cálculo de los enlaces C-17 C.2.2 Topología de la red C-17 Cálculo y perfil radioeléctrico de enlace SWMi Moncloa C-18 Cálculo y perfil radioeléctrico de enlace Moncloa Castellana C-20 Cálculo y perfil radioeléctrico de enlace Castellana Pta Hierro C-22 Cálculo y perfil radioeléctrico de enlace Pta Hierro Manoteras C-24 Cálculo y perfil radioeléctrico de enlace Manoteras C. Naciones C-26 Cálculo y perfil radioeléctrico de enlace C Naciones San Blas C-28 Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 Índice-6

11 Índice Cálculo y perfil radioeléctrico de enlace San Blas SWMi C-30 Cálculo y perfil radioeléctrico de enlace SWMi Lavapies C-32 Cálculo y perfil radioeléctrico de enlace Lavapies Carabanchel C-34 Cálculo y perfil radioeléctrico de enlace Carabanchel Villaverde C-36 Cálculo y perfil radioeléctrico de enlace Villaverde Vallecas C-38 Cálculo y perfil radioeléctrico de enlace Vallecas SWMi C-40 Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 Índice-7

12 Índice ANEXO D SISTEMA MOTOROLA DIMETRA D.1 Usuarios del Sistema D-1 D.2 Arquitectura DIMETRA IP D-1 D.2.1 Arquitectura D-2 D Estaciones Base y Estaciones Móviles D-2 D Infraestructura de Conmutación y Gestión D-3 D Subsistema de Despacho D-4 D Emplazamientos Físicos D-5 D Red de Transporte IP D-6 D.2.2 Componentes del Sistema DIMETRA IP D-7 D Componentes del MSO D-8 D Elementos de la Red de Transporte IP D-11 D WAN Switch D-11 D LAN Switch D-11 D Core Router D-11 D Exit Router D-11 D NTS D-11 D Gateway Routers D-11 D Routers de Frontera y Redes Periféricas D-12 D Elementos para Conmutación de Voz D-12 D Controlador de Zona D-12 D Servidores de Zona D-12 D Servidores de Cluster D-13 D Ambassador Electronics Bank D-13 D Elementos necesarios para comunicaciones de datos D-14 D Router de Datos Cortos D-14 D Pasarela de Datos por paquetes D-14 D GGSN D-15 D Elementos de Interconexión Telefónica D-15 D MGEG D-16 Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 Índice-8

13 Índice D Elementos de Seguridad D-16 D Servidor de Gestión de Seguridad Central (CSMS) D-16 D Firewall D-16 D Switch de Zona Desmilitarizada (DMZ) D-16 D Sensor de Sistema de Descubrimiento de Intrusión (IDSS) D-17 D Elementos de Autenticación y Cifrado Interfaz Aire D-17 D Centro de Autenticación D-17 D Centro de Aprovisionamiento (PrC) D-17 D Cargador Variable de Claves D-17 D Elementos de Cifrado Extremo a Extremo D-18 D Infraestructura de Gestión de Claves (KMF) D-18 D Cargador Variable de Claves Cifrado Extremo a Extremo D-18 D Componentes del Emplazamiento de Control D-18 D Central Electronics Bank (CEB) D-19 D Consola de Despacho D-20 D Servidor de Base de Datos Elite D-20 D Terminal de Gestión de Red D-20 D Componentes de la Estación Base D-21 D Base Radio (BR) D-21 D Controlador de Emplazamiento TETRA (TSC) D-22 D Sistema de la Alarma Medioambiental (EAS) D-22 D Sistema de Distribución de Radio Frecuencia (RFDS) D-22 D Estaciones Móviles D-23 D.3 Servicios D-23 D.3.1 Servicios de Voz D-24 D Llamada de Grupo D-25 D Llamada de Anuncio D-25 D Llamada de Emergencia D-25 D Llamada Individual (Semi-Dúplex o Full Dúplex) D-25 D Llamada de Interconexión Telefónica D-26 Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 Índice-9

14 Índice D.3.2. Servicios de Datos D-26 D Mensajes de Estatus D-27 D Alarma de Emergencia D-28 D Servicio de Transporte de Datos Cortos D-28 D Servicio de Texto Alfanumérico D-30 D Servicio de Datos por Paquetes D-31 D.3.3 Servicios Suplementarios D-33 D Cola de Ocupado y Llamada de Aviso D-33 D Prioridad de Cola de Espera D-33 D Prioridad de Usuario Reciente D-33 D Asignación Dinámica de Emplazamiento D-34 D Emplazamientos Válidos D-34 D All Start/Fast Start D-34 D Asignación de Emplazamiento Crítico D-35 D Identificación de Llamante D-35 D Presentación de Identificación de Línea Llamante D-35 D Sobrediscado Multifrecuencia de Tono Dual D-35 D Entrada Tardía D-36 D Monitor de Prioridades D-36 D Llamada Prioritaria Apropiativa D-36 D Llamada Prioritaria Apropiativa Respecto del Ocupado D-36 D Llamada de Difusión (Site Wide Call) D-37 D Cifrado del Interfaz Aire D-37 D Cifrado Extremo a Extremo D-37 D Autenticación Iniciada desde el SwMI D-38 D Autenticación Explícita D-38 D Autenticación Implícita D-38 D Bloqueo de Llamadas Salientes (BOC) D-38 D Bloqueo de Llamadas Entrantes (BIC) D-39 D Emplazamientos Solicitados D-39 Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 Índice-10

15 Índice ANEXO E DATASHEETs DE EQUIPOS EBT Y RADIONELACE EBT Motorola Dimetra MTS Radio punto a punto Alcatel-Lucent MPR Antena Colineal Kathrein K Antena RFS SB1-220B Antena RFS SB1-250B Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 Índice-11

16 Índice INDICE DE FIGURAS Figura 1 - Estructura celular de una red trunking TETRA 6 Figura 2 - Dialogo y señalización entre terminales y red 7 Figura 3 - Interfaces del Sistema TETRA 9 Figura 4 - Calidad de voz ofrecida por la tecnología digital frente a la analógica 9 Figura 5 - Comparación de utilización de recursos: Trunking vs Convencional 10 Figura 6 - Comparación de utilización del espectro: FDMA vs TDMA 11 Figura 7 - Configuración de estaciones base: FDMA vs TDMA 11 Figura 8 - Comunicación TETRA Full Duplex con TDMA 12 Figura 9 - Posibilidades de Conectividad del Sistema TETRA con otras redes 14 Figura 10 - Arquitectura General de la Red TETRA 15 Figura 11 - Red TETRA típica 15 Figura 12 - Teleservicios y Servicios Portadores TETRA 17 Figura 13 - Régimen binario para datos en modo circuito 18 Figura 14 - Altura efectiva de la Estación Base 34 Figura 15 - Ondulación del Perfil del terreno 35 Figura 16 - Parámetro de la pendiente del terreno 35 Figura 17 - Parámetro que describe los trayectos mixtos tierra-agua 36 Figura 18 - Valor mediano del campo recibido en área urbana para 150 y 450MHZ 37 Figura 19 - Factor de corrección por orientación de la calle 37 Figura 20 - Factor de corrección para terreno en pendiente 38 Figura 21 - Factor de corrección para trayectos mixtos 38 Figura 22 - Factor de corrección para terreno irregular 39 Figura 23 - Paso desde el valor mediano a otro valor de probabilidad 41 Figura 24 - Trayectoria entre Transmisor y receptor en un enlace a microondas 62 Figura 25 - Red de transporte por medio de radio enlaces 64 Figura 26 Imagen de un Recetransmisor (ODU) con la antena acoplada 66 Figura 27 Esquema de interconexión entre EBT, Múltiplex y Radioenlaces. 67 Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 Índice-12

17 Índice Figura 28 Esquema de interconexión de SWMi, Múltiplex y Radioenlaces. 68 Figura 29 Esquema Caseta para EBT Tipo y zonas de carga 70 Figura 30 Ejemplo de emplazamiento y caseta para EBT en zona rural 71 Figura 31 Ilustrativo de caseta y distribución de los equipos de comunicaciones 72,73 Figura 32 Esquema Eléctrico básico en caseta contenedora de EBT 75 Figura 33 Esquema de Picas y Anillos de Tierra 77 Figura 34 Ejemplo de puesta a tierra de una instalación rural 78 Figura 35 Ejemplo de una Torre autosoportada encima de un edificio 80 Figura 36 Ilustrativo de señales de alarma en emplazamiento para EBT 86 Figura 37 - Esquema de interconexión IP entre emplazamientos y sistema de supervisión central 87 Figura 38 - Simulación Digital de Cobertura: CARABANCHEL A-4 Figura 39 - Simulación Digital de Cobertura: MANOTERAS A-5 Figura 40 - Simulación Digital de Cobertura: MONCLOA A-6 Figura 41 - Simulación Digital de Cobertura: CASTELLANA A-7 Figura 42 - Simulación Digital de Cobertura: VALLECAS A-8 Figura 43 - Simulación Digital de Cobertura: VILLAVERDE A-9 Figura 44 - Simulación Digital de Cobertura: SAN BLAS A-10 Figura 45 - Simulación Digital de Cobertura: CAMPO DE LAS NACIONES A-11 Figura 46 - Simulación Digital de Cobertura: PUERTA DE HIERRO A-12 Figura 47 - Simulación Digital de Cobertura. LAVAPIES A-13 Figura 48 - Distribución típica de ACHT B-3 Figura 49 - Distribución típica de tráfico en un sistema telefónico B-4 Figura 50 - Modelo de tráfico para Erlang B B-6 Figura 51 Esquema de sistema de colas B-8 Figura 52 - Modelo de tráfico para Erlang C B-9 Figura 53 - Ejemplo de Perfil C-2 Figura 54 - Pérdidas por difracción en un enlace radio obstruido C-3 Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 Índice-13

18 Índice Figura 55 - Porcentaje del tiempo en que el gradiente es <-100 unidades-n/km. (peor valor a partir de valores de febrero, mayo, agosto y noviembre). C-7 Figura 56 Característica BER/PRx C-10 Figura 57 Ángulos de incidencia de señal interferente C-15 Figura 58 Topología red de enlaces a microondas C-17 Figura 59 - Perfil enlace SWMi-Moncloa C-18 Figura 60 - Perfil enlace Moncloa-Castellana C-20 Figura 61 - Perfil enlace Castellana-Pta Hierro C-22 Figura 62 - Perfil enlace Pta Hierro-Manoteras C-24 Figura 63 - Perfil enlace Manoteras-Campo de las Naciones C-26 Figura 64 - Perfil enlace Campo de las Naciones-San Blas C-28 Figura 65 - Perfil enlace San Blas-SWMi C-30 Figura 66 - Perfil enlace SWMi-Lavapies C-32 Figura 67 - Perfil enlace Lavapies-Carabanchel C-34 Figura 68 - Perfil enlace Carabanchel-Villaverde C-36 Figura 69 - Perfil enlace Villaverde-Vallecas C-38 Figura 70 - Perfil enlace Vallecas-SWMi C-40 Figura 71 Estructura celular de la Red de Acceso Radio Dimetra. D-2 Figura 72 Interconexión de elementos en el Sistema Dimetra. D-3 Figura 73 Componentes del Sistema Dimetra IP D-4 Figura 74 Componentes de Zona y de Cluster del Sistema Dimetra IP. D-4 Figura 75 Subsistema de Despacho Centracom Elite. D-5 Figura 76 Emplazamientos Físicos de un Sistema Dimetra IP. D-6 Figura 77 Componentes de Red de un Sistema Dimetra IP. D-7 Figura 78 Armario de Centro de Zona D-8 Figura 79 Armario de Ambassador Electronics Bank D-8 Figura 80 Armario de Telephone Interconnect Gateway D-9 Figura 81 Motorola Gold Elite Gateway D-9 Figura 82 Armario de LAN Switch D-10 Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 Índice-14

19 Índice Figura 83 Armario del WAN Switch D-10 Figura 84 Armario del Servidor de Cluster D-10 Figura 85 Cargador Variable de Claves KVL D-18 Figura 86 Componentes del Emplazamiento de Control. D-19 Figura 87 Armario Central Electronics Bank. D-19 Figura 88 Consola de Despacho. D-20 Figura 89 Mini BTS. D-21 Figura 90 Terminal Móvil MTM800 y portátil MTH800. D-23 Figura 91 Ejemplo de comunicación de datos. D-27 Figura 92 Ejemplo de comunicación de mensajes predefinidos. D-27 Figura 93 Simultaneidad de Voz y Datos en el Sistema Dimetra. D-29 Figura 94 Ejemplo de transferencia de mensajes de datos por paquetes. D-31 Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 Índice-15

20 Índice INDICE DE TABLAS Tabla 1 - Distribución de usuarios por turnos 27 Tabla 2 - Distribución de usuarios y Grupos de llamada por zonas 27 Tabla 3 - Volumen y tipo de llamadas de voz 28 Tabla 4 - Volumen y tipo de envío de Datos por Servicio y jornada 28 Tabla 5 - Especificación de las Estaciones Base (transmisión y recepción) 30 Tabla 6 - Especificación de los terminales móviles 30 Tabla 7 - Especificación de los terminales portátiles 31 Tabla 8 - Valores de desviación típica de la variabilidad temporal y de ubicaciones 41 Tabla 9 - Valores de K para % de probabilidad 41 Tabla 10 - Balance del enlace 43 Tabla 11 - Radios Teóricos de Coberturas de EBT 44 Tabla 12- Niveles de señales y diferencia de trayectos a tener en cuenta 44 Tabla 13 - Niveles de umbral practico de funcionamiento por terminal 45 Tabla 14 - Rango de Niveles de señal y probabilidad de cobertura 45 Tabla 15- Zonas de trabajo y % de participación de las EBT 46 Tabla 16 - Trafico Individual de Voz y Datos por Tipo de Servicio 48 Tabla 17 - Distribución de Usuarios y Tráficos de Voz por Zonas de Trabajo 49 Tabla 18 - Distribución de Usuarios y Tráficos de Voz Individual por EBT 49 Tabla 19 - Distribución de Usuarios y Tráficos de Datos por Zonas de Trabajo 50 Tabla 20 - Distribución de Usuarios y Tráficos de Datos por Paquetes por cada EBT 51 Tabla 21 - Distribución del Tráfico de llamadas de Voz de Grupo por Zonas 52 Tabla 22 - Distribución de Tráfico Total de Voz (Grupo) por cada EBT 53 Tabla 23 - Distribución de Tráfico Total de Voz (Grupo + Individual) por cada EBT 53 Tabla 24 - Requerimientos de Canales para cada una de las EBT 55 Tabla 25 - Perfil tipo de uso de accesos al Canal de Control de la EBT 57 Tabla 26 - Media de envío de Datos Cortos por Terminal y hora 57 Tabla 27 - Dimensionamiento de capacidad de enlaces entre EBT y SWMi 60 Tabla 28 - Resumen de cálculos de calidad de enlaces Radio 65 Tabla 29 - Relación de señales de alarma en un emplazamiento 85 Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 Índice-16

21 Índice Tabla 30 - Rango de Niveles de señal y probabilidad de cobertura A-2 Tabla 31 - Capas cartográficas usadas en simulación SIRENET A-3 Tabla 32 - Tablas de valores Erlang C B-10 Tabla 33 - Cálculo del enlace SWMi-Moncloa C-19 Tabla 34 - Cálculo del enlace Moncloa-Castellana C-21 Tabla 35 - Cálculo del enlace Castellana-Pta Hierro C-23 Tabla 36 - Cálculo del enlace Pta Hierro-Manoteras C-25 Tabla 37 - Cálculo del enlace Manoteras-Campo de las Naciones C-27 Tabla 38 - Cálculo del enlace Campo de las Naciones-San Blas C-29 Tabla 39 - Cálculo del enlace San Blas-SWMi C-31 Tabla 40 - Cálculo del enlace SWMi-Lavapies C-33 Tabla 41 - Cálculo del enlace Lavapies-Carabanchel C-35 Tabla 42 - Cálculo del enlace Carabanchel-Villaverde C-37 Tabla 43 - Cálculo del enlace Villaverde-Vallecas C-39 Tabla 44 - Cálculo del enlace Vallecas-SWMi C-41 Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 Índice-17

22 1- Introducción 1. INTRODUCCIÓN. La criticidad que tienen las comunicaciones en la operativa diaria de los servicios de emergencias, exige de la implementación de tecnologías que respondan a unos requisitos de calidad y disponibilidad muy rigurosos, es decir, de sistemas de radiocomunicaciones, pensados y diseñados, para satisfacer de forma inmediata las necesidades de este tipo de usuarios. La tecnología actual permite compartir la estructuras de red para comunicaciones móviles entre los diferentes usuarios implicados en la prestación de servicios de seguridad y emergencia por medio de los sistemas de radiocomunicaciones de recursos compartidos (redes Trunking), de forma que permitan una flexibilidad y capacidad de comunicaciones a la vez que rentabilizan las inversiones en equipamiento preciso para implementar las mismas facilitando al mismo tiempo el optimo uso del espectro radioeléctrico, al no efectuarse asignaciones estáticas de frecuencias a ningún usuario y ser el bloque de frecuencias gestionado directamente por la red de forma dinámica. El estándar digital europeo TETRA constituye una solución profesional que responde eficientemente a estos requerimientos, y además ofrece un gran número de prestaciones de interés como son, la transmisión simultánea de voz y datos, o la posibilidad de conexión a la red telefónica municipal y red de datos corporativa. Igualmente a esta red de comunicaciones móviles habrá de dotarla de sistemas de enlace entre sus diferentes elementos que deberán de cumplir con iguales requisitos de fiabilidad que los requeridos a la red a la que soporta a la vez que todos estos equipamientos deberán de instalarse en emplazamientos que cumplan unos requerimientos técnicos de seguridad y fiabilidad adecuados al fin al que van a ser destinados, por lo que para su diseño habrán de planificarse las infraestructuras de casetas, sistemas de energía, climatización, supervisión, etc. específicos para cumplir los mismos. 1.1 Motivación del Trabajo Este trabajo se desarrolla como ejemplo de los requisitos de cálculos básicos, dimensionamiento de materiales y requisitos de implementación necesarios para poder dotar a una gran ciudad, en este caso la de Madrid, de una Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 1

23 1- Introducción red privada de comunicaciones móviles para los servicios de seguridad y emergencia publica. A lo largo del mismo se analizarán los conceptos de coberturas radioeléctricas precisos para dotar de estas comunicaciones a la ciudad y su método de calculo, análisis de tráficos de comunicados esperados y sus tipos a generar por los usuarios y los cuales debe poder satisfacer esta red y con ello el calculo de los diferentes recursos materiales a disponer para su cumplimiento, Asimismo, se evaluaran las necesidades de enlaces entre los diferentes elementos que la componen para poder establecer la misma y se describirán elementos anexos relacionados directamente con la infraestructura de la red, es decir, todo aquello que se refiere a instalación de los equipos en los emplazamientos y que abarca desde el estado de las casetas, hasta la climatización o los equipos de energía y que serán indispensables para una correcta ejecución de una red de este tipo. Los planteamientos presentados podrán ser extrapolados a otros entornos donde se precisen similitud de requerimientos con lo cual podrá valer como un guión base para la concepción y el desarrollo de un proyecto de comunicaciones móviles, bien sea privada o de otra índole, para una ciudad. 1.2 Objeto El objeto de este trabajo es describir la metodología utilizada en el diseño de una red de radiocomunicaciones móviles privada que responda a las necesidades globales de los servicios municipales de la ciudad de Madrid. Cada usuario presentará unas determinadas necesidades de comunicación que estarán directamente relacionadas con la actividad que desarrollen, así pues, los usuarios responderán a diferentes perfiles, es decir, Policías, Bomberos, Servicio de Emergencia Sanitaria (SAMUR), Agentes de Movilidad, Protección Civil, etc. Se realizará un pequeño estudio del tráfico que generarán cada uno de los perfiles anteriores, para que el diseño de la red sea lo más preciso posible. En general, para llevar a cabo este ejercicio, se partirán de varios tipos de datos: De algunas hipótesis teóricas que facilitarán el dimensionamiento de la red. Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 2

24 1- Introducción De datos reales relativos a emplazamientos donde están ubicados repetidores de la ciudad de Madrid, y que se utilizarán para la realización de los cálculos de cobertura de la red. De datos reales e hipotéticos que modelarán las necesidades de comunicación de los diferentes usuarios para garantizar la calidad de servicio proporcionada por la red. De características y especificaciones de equipos comerciales así como de recomendaciones y normas de instalación ampliamente aceptadas en despliegues de sistemas de telecomunicaciones. 1.3 Estructura del Trabajo Este trabajo se estructura en tres grandes bloques: Análisis y cálculos de dimensionamiento de la red de comunicaciones móviles precisa para cumplir con los requerimientos de comunicaciones por sus usuarios en la ciudad, tanto desde el punto de vista de cobertura geográfica como del dimensionamiento de recursos a disponer para poder cursar el trafico esperado en la misma. Análisis y cálculos de los sistemas de enlaces entre los diferentes emplazamientos donde se ubicaran los diferentes elementos que componen esta red móvil para que la misma se conforme con la capacidad, topología y funcionalidad esperada. Análisis de los requerimientos y características técnicas que deberán de cumplir los elementos anexos a las telecomunicaciones (casetas, climatización, torres soportes de antenas, sistemas de energía, etc.) precisos para poder llevar a acabo el despliegue de una red de estas características. Para ello nos basaremos en cálculos teóricos y su modelización a nuestras necesidades, cálculos efectuados por software específicos, recomendaciones de organismos de radiocomunicaciones y de operadoras de telecomunicaciones así como características básicas de instalación de sistemas de telecomunicaciones. En Anexos se describirán y profundizara en métodos de cálculos y bases teóricas para efectuar estos, se describirá un sistema de comunicaciones móviles Tetra comercial de Motorola así como se aportaran algunos folletos comerciales con características técnicas de equipos usados en el estudio de esta Red. Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 3

25 2- Red de Comunicaciones Móviles 2. RED DE COMUNICACIONES MOVILES 2.1 Justificación de la Tecnología y Características. Se optará por el diseño una red de comunicaciones basada en los sistemas troncales de concentración de enlaces (Trunking), cuya filosofía de partida es la compartición de recursos entre los usuarios de la misma proporcionando un elevado rendimiento de uso de las radiofrecuencias y aportan importantes servicios de valor añadido a la comunicación de voz como son la formación de grupos, la transmisión de datos, el establecimiento de prioridades de las llamadas, la conexión con la red telefónica, red de datos o la integración con otras tecnologías utilizadas en sistemas de comunicación ya existentes. Dicha red ha de permitir a cada uno de los grupos de trabajo funcionar de modo transparente para el usuario, de forma que este tenga la sensación de disponer de un canal propio de comunicaciones. Además, podrá disponer de ventajas añadidas como efectuar comunicados privados entre usuarios de la red, llamadas hacia o desde la red telefónica municipal y la gestión de flotas y/o eventos por medio de la transmisión de datos de diferente tipo. En principio, y salvo casos excepcionales, y previa autorización, no habrá posibilidad de que un usuario perteneciente a una organización interfiera en las comunicaciones de otra organización diferente. En este sentido, en caso de que fuera necesaria la comunicación entre diferentes Servicios Usuarios, y con el objetivo de facilitar la coordinación de actuaciones conjuntas entre distintos colectivos, se podrán definir grupos comunes a los usuarios designados para tal fin. Dada la propia inteligencia de la red se dispondrá de servicios añadidos al propio de las comunicaciones de voz en grupo como el envío de diferentes modalidades de datos, la integración de redes informáticas, el control de consumo, etc. Al mismo tiempo, y dado que estas redes disponen de estructura celular multicanal proveen de una fiabilidad añadida respecto a las tradicionales, puesto que el fallo de un elemento de la misma no implica el aislamiento de la zona afectada, sino una degradación de la calidad de los servicios ofrecidos. Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 4

26 2- Red de Comunicaciones Móviles 2.2 Definición de la tecnología de Red Móvil a usar. Para la implementación de esta red se usara el estándar TETRA (Terrestrial Trunked Radio) aprobado por ETSI (Instituto Europeo de Estándares de Telecomunicación) como el estándar para comunicaciones móviles privadas y diseña2o especialmente para los servicios de seguridad y emergencia publica. Se puede afirmar que el sistema de comunicaciones TETRA es la tecnología idónea para la implementación de esta red, por varias razones entre las que cabe destacar las siguientes: El acceso a los servicios de la red está restringido a un grupo cerrado de usuarios y es totalmente independiente de otras redes públicas, con lo que se consigue minimizar la posibilidad de colapso de los servicios en caso de que se produzca un desastre en la ciudad de Madrid. Es una tecnología intrínsecamente segura, puesto que es capaz de garantizar la privacidad de la información a través de la encriptación de voz y datos, tanto en el tramo aéreo como extremo a extremo, y además de la autenticación de los terminales registrados en el sistema. Permite un rápido establecimiento de las llamadas (inferior a 300msg). Las redes TETRA disponen de una estructura celular, es decir, en cada una de ellas existirá una Estación Base o EBT (Enhanced Base Transmission) que ofrece la cobertura radioeléctrica, y en cada una de las cuales existen un número de radio canales, o portadoras, que ofrecen el servicio de comunicaciones a los terminales. La modulación utilizada es digital y el método de acceso al sistema es TDMA (Acceso Múltiple por División en el Tiempo), es decir, las comunicaciones se efectúan en ráfagas binarias de alta velocidad no simultáneas sobre la misma portadora. Cada portadora (radio canal) contendrá cuatro canales de comunicación (Slots dentro de la portadora) por medio de la división en el tiempo del medio físico y que se pueden asignar entre control, trafico de voz y trafico de datos. Los terminales son los equipos radio que facilitan al usuario el acceso al sistema conectándose a la red a través de las estaciones base (EBT). El término incluye, tanto los equipos móviles instalados en vehículos como los portátiles de mano portados por los usuarios, como estaciones fijas o bases montadas en ubicaciones concretas que están normalmente, atendidas por un operador. Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 5

27 2- Red de Comunicaciones Móviles El funcionamiento de una red TETRA se basa en la compartición del conjunto de canales disponibles en la EBT, y para ello se precisa de la existencia de un canal de control dedicado a la señalización (entre el terminal y la infraestructura de la red) por medio del cual se solicitan las comunicaciones al sistema. Así mismo, esta le envía informaciones de llamadas, canales a usar, etc. y servicios de valor añadido como envíos de mensajes de estado, datos cortos, etc. En este tipo de red se asigna a la comunicación un canal exclusivamente el tiempo necesario para efectuar el comunicado, liberándolo a continuación y quedando disponible para otro usuario. Por ello, toda EBT tendrá que destinar uno de los canales, llamado canal de control, para la señalización entre red y terminal, quedando disponibles los restantes para cursar el tráfico de comunicaciones. Además, este canal será el responsable de transportar los mensajes de estado y los datos cortos, no necesitándose ocupar los canales de tráfico. Figura 1 - Estructura celular de una red trunking TETRA Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 6

28 2- Red de Comunicaciones Móviles Para la interconexión e integración de las diferentes EBT entre si se precisa de un Nodo Central o Conmutador del Sistema (SWMI-Switching and Management Infraestructure) que será el corazón de la red y, que se encargara de interconectar las señales de audio provenientes de las distintas EBT, Igualmente este conmutador permitirá la interconexión de modo semitransparente de los usuarios con redes telefónicas, así como proveer la interconexión con la red datos del cliente para los envíos de datos libres (en modo paquete) y proveer los servicios de mensajes de estado y cortos (<140Bytes) entre los terminales usuarios y las aplicaciones destino. Hay que hacer especial mención al hecho de que el sistema de comunicaciones TETRA permite que cada organización disponga del control total sobre su flota, es decir, cada una de ellas dispondrá de total libertad para llevar a cabo la gestión de las unidades bajo su responsabilidad. Así pues, podrán definir el plan de flotas de su organización, estableciendo los grupos de conversación a utilizar, así como los usuarios finales que podrán registrarse en esos grupos, diseñar diferentes políticas de restricción y priorización de las llamadas, etc. Figura 2 - Dialogo y señalización entre terminales y red Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 7

29 3- Descripción General del Sistema TETRA 3 DESCRIPCIÓN GENERAL DEL SISTEMA TETRA Se pretende ofrecer una visión general del sistema TETRA abordando posteriormente la descripción de las características técnicas de la tecnología, la arquitectura y los servicios del sistema TETRA. 3.1 Introducción TETRA (Terrestrial Trunked Radio) es un estándar de comunicaciones definido por el Instituto Europeo de Estándares de Telecomunicación (ETSI) y constituye el primer estándar verdaderamente abierto que define un sistema radio móvil privado digital con servicios de voz y datos para aplicaciones PMR (Radio Móvil Privada) y PAMR (Radio Móvil de Acceso Privado) utilizadas por servicios críticos como Seguridad y Emergencias. El estándar TETRA esta formado por un conjunto de normas que se centran en la definición de las diversas partes de la tecnología (interfaz aire, interfaces de red, servicios y prestaciones). Desde su publicación en 1995 el estándar ha ido evolucionando y de hecho hoy en día existen dos Releases: TETRA Release 1 y TETRA Release 2. La mayor parte de las organizaciones de usuarios, fabricantes de sistemas, operadores y compañías de telecomunicaciones pertenecen al TETRA Memorando of Understanding (MoU) nacido en 1994 con el objetivo de promover la implantación de sistemas TETRA y cuyas responsabilidades son entre otras el ensayo y la certificación de productos, para validar tanto la calidad como la compatibilidad de todos los equipos TETRA aprobados. Con el objetivo de asegurar una plataforma abierta, TETRA especifica las siguientes interfaces: Interfaz Aire que asegura la interoperabilidad de equipos terminales de diferentes fabricantes. Interfaz de Equipo Terminal (Terminal Equipment Interface, TEI): facilita el desarrollo de aplicaciones móviles. Interfaz Inter-sistema (Inter-System Interface, ISI): permite la interconexión de redes TETRA de distintos fabricantes. Operación en Modo Directo (Direct Mode Operation, DMO): garantiza la comunicación entre terminales fuera del área de cobertura de la red. Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 8

30 3- Descripción General del Sistema TETRA Figura 3 - Interfaces del Sistema TETRA Desde el punto de vista tecnológico, el sistema TETRA se caracteriza por ser digital, trunking y emplear la técnica de acceso múltiple por división en el tiempo (TDMA). La utilización de tecnología digital con modulación Π/4 DQPSK y la implementación del algoritmo ACELP que permite la codificación de la voz a una tasa neta de 4,8 Kbps permiten al sistema TETRA ofrecer un grado de calidad subjetiva superior al ofrecido por los sistemas analógicos consiguiendo la eliminación del ruido de fondo y permitiendo proporcionar calidad suficiente para que sea posible el reconocimiento de voz entre dos interlocutores incluso en ambientes ruidosos. La señal digital proporciona una calidad de voz constante en el área de cobertura independiente del nivel recibido, de forma que en las zonas de baja cobertura, la tecnología digital proporciona comunicaciones de voz con una calidad superior a la ofrecida por sistemas analógicos. No obstante hay que tener en cuenta que en caso de degradación de la señal digital, a causa por ejemplo de desvanecimientos, la calidad de voz desciende rápidamente. Figura 4 - Calidad de voz ofrecida por la tecnología digital frente a la analógica Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 9

31 3- Descripción General del Sistema TETRA Por otro lado, la codificación ofrece un mecanismo intrínseco de seguridad frente a escuchas indeseadas. Además, al disponer de algoritmos de corrección de errores permite reducir el número de repeticiones de un mensaje. Por tratarse de un sistema trunking, el sistema TETRA utiliza de forma eficiente el espectro al asignar de forma automática y dinámica, a través de la implementación de un canal de control, un número reducido de canales entre un número elevado de usuarios proporcionando mayor capacidad de tráfico que los sistemas convencionales Figura 5 - Comparación de utilización de recursos: Trunking vs Convencional TETRA emplea la técnica de Acceso Múltiple por División en el Tiempo (TDMA) con cuatro time slots que optimiza aún más la utilización del espectro radioeléctrico - frente a los sistemas FDMA- permitiendo realizar hasta cuatro comunicaciones vocales en una única portadora de 25 KHz, con el beneficio añadido de generar menor cantidad de señales espurias (armónicos y productos de intermodulación) que puedan producir interferencias siempre indeseables en los equipos de comunicaciones. Roberto Rubio Calatayud 8/7/

32 3- Descripción General del Sistema TETRA Figura 6 - Comparación de utilización del espectro: FDMA vs TDMA A cada terminal que hace una llamada se le asigna una ranura de tiempo específica para la transmisión, lo que posibilita que varios usuarios utilicen un mismo canal de manera simultánea sin interferir entre sí. La optimización conseguida con TDMA permite, respecto a los sistemas Trunking FDMA, reducir el número de portadoras necesarias, sistemas radiantes, equipos y por tanto relajar los requisitos de espacio y alimentación en los emplazamientos. Figura 7 - Configuración de estaciones base: FDMA vs TDMA Roberto Rubio Calatayud 8/7/

33 3- Descripción General del Sistema TETRA TDMA distribuye las unidades de información en ranuras (slots) alternas de tiempo, proveyendo acceso múltiple a un reducido número de frecuencias. Esto significa que a cada persona que hace una llamada se le asigna una ranura de tiempo específica para la transmisión, lo que posibilita que varios usuarios utilicen un mismo canal de manera simultánea sin interferir entre sí. Además, TDMA soporta inherentemente las comunicaciones full duplex al implementar un desplazamiento temporal en dos slots entre la portadora saliente y entrante Figura 8 - Comunicación TETRA Full Duplex con TDMA Gracias a este desfase, los terminales TETRA no requieren ni apantallamiento entre el receptor y el transmisor ni duplexor como ocurre en los terminales full-duplex de sistemas FDMA, lo que permite disponer terminales TETRA más ligeros y baratos que los anteriores. Respecto a la utilización del espectro radioeléctrico, apuntar también que TETRA implementa tecnología Duplex por División de Frecuencia (FDD) utilizando Roberto Rubio Calatayud 8/7/

34 3- Descripción General del Sistema TETRA dos subbandas, una para el canal ascendente y otra para el descendente, separadas 10 MHz en las bandas de frecuencia asignadas a los sistemas TETRA: Banda MHz: para sistemas de seguridad pública y emergencia (policía, bomberos, etc.). Banda MHz para sistemas civiles (aeropuertos, etc.). Además, una de sus características notables es su reducido ancho de banda, 25 KHz, que en Europa se adapta perfectamente al espaciado de canales que se utiliza para los sistemas analógicos. En el ámbito de los servicios de voz y datos en el sistema TETRA decir que fueron especialmente estandarizados para satisfacer las necesidades de las organizaciones usuarias de PMR y que además también dispone de muchos servicios adicionales, especificando a continuación las características principales del sistema TETRA en cuánto a servicios: Soporta la transmisión de voz y datos a diversas velocidades y con distintos niveles de protección frente a errores. Implementación de mecanismos de encriptado: interfaz aire que encripta el trayecto entre el terminal y la estación base y extremo a extremo con el que la información sólo se descifra en el terminal receptor y no en el sistema. Rapidez en el establecimiento de llamada. Llamadas duplex y semiduplex (PTT). Llamadas individuales y de grupo. Definición de múltiples esquemas de prioridad para las llamadas que aseguran una asignación efectiva de los recursos para el tráfico más urgente de la red. Soporta el modo directo de operación útil en casos de emergencia donde no se encuentre una red accesible (por ejemplo, en casos de salvamento en túneles) por que permite la comunicación entre dos terminales sin emplear la infraestructura. Soporta la transmisión de paquetes de datos. Los servicios TETRA están divididos en teleservicios, servicios de portadora, y servicios suplementarios. Parte de estos servicios se ofrecen a través de las conexiones de la red TETRA con otras redes como las redes telefónicas públicas y privadas y las redes de datos. Roberto Rubio Calatayud 8/7/

35 3- Descripción General del Sistema TETRA Figura 9 - Posibilidades de Conectividad del Sistema TETRA con otras redes. 3.2 Arquitectura de la Red Tetra El núcleo del sistema TETRA es el Centro de Conmutación y Gestión (SwMI: Switching and Management Infraestructure) que se compone de los controladores del sistema, las pasarelas hacia redes externas (Red pública Conmutada PSTN-, Red Digital de Servicios Integrados ISDN-, Red de Datos por Paquetes (PDN), y Red Telefónica Privada (PTN)) que son la puerta de acceso entre TETRA y el mundo exterior y el sistema de gestión. Roberto Rubio Calatayud 8/7/

36 3- Descripción General del Sistema TETRA Figura 10 - Arquitectura General de la Red TETRA. Figura 11 - Red TETRA típica Roberto Rubio Calatayud 8/7/

37 3- Descripción General del Sistema TETRA El estándar TETRA en lugar de especificar la arquitectura de la red radio define para el Conmutador o SwMI (Switching and Management Infraestructure) las seis interfaces siguientes con las que asegura la interoperabilidad, la coordinación y la gestión de la red: I1: Interfaz Radio Aire. I2: Interfaz de Estación de Línea. I3: Interfaz Inter-Sistemas. I4: Interfaz de Equipo Terminal (TE) para una estación Móvil (MS). I4 : Interfaz de Equipo Terminal (TE) para una estación de Línea (LS). I5: Interfaz de Gestión de Red. I6: Interfaz de Modo Directo. El SwMI se conecta con las estaciones base que conforman la red de acceso radio y que se distribuyen estratégicamente para ofrecer la cobertura deseada. Por último los componentes para la explotación de los servicios son a nivel de operador el sistema de despacho (Estación de Línea) y también los terminales radio (o estaciones móviles, MS) portátiles y móviles. Utilizando el interfaz aire DM I6 o utilizando un repetidor de modo directo, las MS en modo directo se comunican entre sí directamente. Estas MS también se pueden comunicar con el sistema TETRA utilizando el modo dual watch que las permite operar en el interfaz aire I1 y monitorear el I6 simultáneamente y a la inversa. Roberto Rubio Calatayud 8/7/

38 3- Descripción General del Sistema TETRA 3.3 Servicios ofrecidos por el sistema Tetra TETRA ofrece una amplia gama de servicios que se dividen en tres tipos: portadores, teleservicios y servicios suplementarios. Figura 12 - Teleservicios y Servicios Portadores TETRA. En los siguientes apartados se incluye la definición de cada uno de estos servicios y se especifica para cada uno los servicios que define el estándar Servicios Portadores Los servicios portadores son los que proporcionan la capacidad de transmisión de datos entre las interfaces de red de usuario y son provistos en el modelo OSI por las capas de la 1 a la 3. En los siguientes apartados se describen en detalle los tres tipos de servicios portadores que especifica el estándar TETRA: Modo Circuito (V+D). Modo paquete orientado y no orientado a conexión. Servicio de datos cortos (SDS). Roberto Rubio Calatayud 8/7/

39 3- Descripción General del Sistema TETRA Servicio de Datos en Modo Circuito Los servicios portadores de datos en modo circuito proporcionan una conexión modo circuito conmutado sobre el interfaz aire. Puesto que no hay enrutado, los servicios portadores están disponibles en la capa de enlace de datos o en la capa OSI 2. Se distinguen varios tipos de servicios en modo circuito conmutado dependiendo de la protección de la información contra errores y el número de canales agregados que bajo la operación multislot pueden ir de 1 a 4. El nivel de protección de los datos varía en función del tipo de información, así por ejemplo la voz y la imagen requieren un nivel de protección contra error menor que el de los datos que se deben recibir sin errores o con baja tasa de error. En función del número de slots agregados y el nivel de protección, la tasa de transferencia de datos en modo circuito varía según se especifica en la tabla siguiente: Figura 13 - Régimen binario para datos en modo circuito Servicio de Datos en Modo Paquete TETRA especifica dos tipos de servicios en modo paquete, orientado a conexión (CONP) y no orientado a conexión (S-CNLS). El primero se utiliza para la transmisión de paquetes X.25 mediante el establecimiento de una conexión lógica y virtual entre un nodo fuente y otro destino por la que se transmiten tantos paquetes de datos como se necesite. El servicio no orientado a conexión transmite paquetes sin establecer una conexión virtual. Roberto Rubio Calatayud 8/7/

40 3- Descripción General del Sistema TETRA Servicio de Datos Cortos (SDS) El servicio de datos cortos es un servicio de datagramas sin confirmación, optimizado para el intercambio de mensajes de estado predefinidos o mensajes definidos por el usuario. Los mensajes SDS se transmiten por el canal de señalización presente en cada momento, de este modo el SDS no requiere establecer un canal de su propiedad y se transmiten como parte de la señalización pudiendo ser enviados o recibidos en paralelo (simultáneamente) con las llamadas de voz. Los mensajes predefinidos (o status) se designan por una cadena de 16 bit capaz de representar hasta mensajes. Por ejemplo el mensaje numero 0 define una llamada de emergencia. La numeración se divide en dos partes: De 0 a esta reservado para el sistema De a esta disponible para el usuario o la red TETRA. Los mensajes de usuario pueden ser de una de las siguientes tres longitudes fijas 16, 32 ó 64 bit o de hasta bits. Por último reseñar que este servicio soporta la transmisión de mensajes punto a punto y punto a multipunto Teleservicios Los teleservicios son los que proporcionan la capacidad completa de comunicación de voz entre los usuarios utilizando las funcionalidades de las capas de la 4 a la 7. El estándar TETRA especifica los teleservicios siguientes: Llamada Individual: conecta a un usuario de la red con otro usuario, de forma similar a un sistema de telefonía pública como GSM y UMTS. Llamada de Grupo: permite la comunicación de un usuario de la red con un grupo de usuarios de forma que cuando un usuario habla el resto escucha. La llamada de grupo puede establecerse para que los miembros individuales confirmen la llamada permitiendo a la estación llamante asegurarse de que todos los usuarios la han recibido. Roberto Rubio Calatayud 8/7/

41 3- Descripción General del Sistema TETRA Modo Directo: permite la comunicación directa de dos o más estaciones móviles sin utilizar la infraestructura TETRA. Llamada Broadcast: es una llamada punto a multipunto unidireccional que se establece en un área específica. Los usuarios no reconocen la llamada y por tanto el llamante no es capaz de verificar la recepción de la llamada. Llamada de Emergencia: es una llamada de alta prioridad hacia un operador de despacho y un grupo de usuarios predefinidos Servicios Suplementarios Los servicios portadores y teleservicios se complementan y modifican con los servicios suplementarios que pueden ser de dos tipos PMR (p.ej: prioridad de acceso) o telefónico (p.ej: aviso de llamada). El estándar especifica un total de 30 servicios suplementarios que se describen brevemente a continuación: 1) Llamada autorizada por el operador: habilita al operador a verificar las peticiones de llamada antes de permitirlas. 2) Selección de área: por el que es posible la definición para cada usuario de áreas de operación pudiendo seleccionar el área para cada llamada de un modo independiente. 3) Prioridad de acceso: que permite la especificación de prioridades con objeto de garantizar la tramitación de comunicaciones críticas en momentos de congestión del sistema. 4) Llamada prioritaria: este servicio permite a los usuarios con estatus de llamada prioritaria el acceso a los recursos de la red en periodos de congestión del sistema. 5) Incorporación tardía: por el que los usuarios podrán incorporase a una comunicación una vez iniciada gracias al envío continuo de señalización de asignación de canal. 6) Interrupción brusca en la llamada de prioridad: que capacita a un usuario definido con status de prioridad a acceder a la red en cualquier momento incluso interrumpiendo una conversación en curso si no hay canales libres. Roberto Rubio Calatayud 8/7/

42 3- Descripción General del Sistema TETRA 7) Escucha discreta: permite a un usuario autorizado monitorizar cualquier comunicación sin ser identificado. 8) Escucha ambiente: permite a un operador poner una radio, sin indicación externa en la misma, en modo escucha ambiente para recibir el audio circundante del usuario radio. 9) Asignación dinámica de número de grupo: permite la creación de grupos de usuarios para manejar dinámicamente las necesidades de comunicación en situaciones especiales permitiendo la agrupación de participantes durante una llamada en curso. 10) Presentación de la identificación de la línea llamada: permite la visualización, en el terminal receptor, del usuario o línea llamante. 11) Restricción de la línea llamada: permite al usuario llamante restringir la transmisión de su identificación en la llamada. 12) Presentación de la identificación de la línea conectada: permite la visualización, en el terminal llamante, del usuario llamado. 13) Informe de llamada: utilizado para dejar a un usuario ocupado en otra comunicación una indicación de quién le ha llamado. 14) Identificación del usuario que habla: suplementa al servicio de llamada de grupos y permite a los terminales receptores, tener identificado el usuario que esta hablando en cada momento. 15) Desvío de llamadas incondicional: permite a una radio desviar todas las llamadas a otra radio. 16) Desvío de llamadas si ocupado: permite a una radio desviar las llamadas a otra radio si esta ocupado. 17) Desvío de llamadas si no localizable: permite a una radio desviar las llamadas a otra radio si no se ha podido contactar con la unidad. 18) Desvío de llamadas si no responde: permite a una radio desviar las llamadas a otra radio si no se ha respondido a la llamada. Roberto Rubio Calatayud 8/7/

43 3- Descripción General del Sistema TETRA 19) Llamada a lista de búsqueda: la implantación de este servicio supone la realización de llamadas a lo largo de una lista de búsqueda hasta que la llamada es respondida. 20) Marcación abreviada: permite agilizar la realización de llamadas mediante la marcación de un número corto preprogramado. 21) Llamada en espera: su implementación implica el envío de una notificación de llamada en espera a un usuario ocupado. 22) Retención de llamada: permite al usuario retener una llamada en curso y recuperarla más tarde. 23) Rellamada en caso de ocupado: por el que las llamadas destinadas a una unidad ocupada se ponen en cola proporcionándole una indicación al llamante cuando el destinatario esta libre. 24) Transferencia del control de la llamada: que permite al propietario de la llamada transferir la propiedad de la misma a otro usuario y salir del grupo. 25) Llamada de inclusión: que capacita a un usuario a incluir a otro en una conversación en curso. 26) Aviso de coste: facilita la información de coste al comienzo o al final de la llamada. 27) Limitación de llamadas salientes: limita la realización de llamadas de acuerdo a una lista. 28) Limitación de llamadas entrantes: limita la recepción de llamadas de acuerdo a una lista. 29) Rellamada en caso de no respuesta: que en el caso de llamadas a unidades que no responden permite ponerlas en cola y transmitir una indicación a la radio llamante cuando la unidad llamada esta disponible. 30) Protección de llamada: evita la interrupción súbita de la llamada en congestión. Roberto Rubio Calatayud 8/7/

44 4- Diseño de la Red de Comunicaciones Móviles 4. DISEÑO DE LA RED DE RADIOCOMUNICACIONES MÓVILES. Para llevar a cabo el diseño de la red, es necesario recopilar diferentes datos relacionados con la topología del terreno, disponibilidad de emplazamientos, tipología de los usuarios o con la calidad de servicio que se desea ofrecer. A continuación se detallan estos aspectos Volumen y Tipología de Usuarios. Se analizará la operativa seguida por las diferentes organizaciones y servicios municipales, para poder calcular la capacidad minima que ha de tener el sistema, realizar el estudio de tráfico, y con ello poder estimar los recursos necesarios para cubrir las necesidades de comunicación de los usuarios. Para ello, se distinguirá el turno de trabajo de los usuarios para estimar las franjas horarias de mayor utilización del sistema de comunicaciones y su operativa de funcionamiento. Para el diseño de la red y su capacidad de tráfico se parte de la hipótesis de los siguientes usuarios municipales - Policía Municipal 5000 usuarios - Bomberos SAMUR Agentes de movilidad Agentes de medio Ambiente Personal de Protección Civil 50 - Otros servicios municipales Tipología de los usuarios Para efectuar los estudios de trafico y con ello la evaluación de las necesidades es necesario analizar los tráficos y modos de funcionamiento de los diferentes usuarios así como los grupos de trabajo en que se van a repartir las funciones de estos. POLICIA MUNICIPAL Su modo de trabajo es por turnos, por lo que en un momento dado, y salvo excepciones y sucesos atípicos, este volumen de usuarios se puede presuponer que se repartirá de la siguiente manera: Roberto Rubio Calatayud 8/7/

45 4- Diseño de la Red de Comunicaciones Móviles - Mañanas 2000 Usuarios - Tardes 1500 Usuarios - Noches 750 Usuarios - Libranzas, vacaciones, etc. 750 Usuarios Por lo que tomando como referencia el periodo en el que hay activos mayor número de usuarios estos a su vez se reparten en diferentes grupos de trabajo con necesidades de cobertura y áreas de funcionamiento diferenciadas y que suponemos de la siguiente manera: - Grupos del 1 al 6 (400 Usuarios) Cobertura Total - Grupos 7 y 8 (300 ) Cobertura en la zona Norte - Grupos 9 y 10 (300 ) Cobertura en la zona Sur - Grupos 11 y 12 (300 ) Cobertura en la zona Este - Grupos 13 y 14 (300 ) Cobertura en la zona Oeste - Grupos 15 y 16 (400 ) Cobertura en la zona Centro - BOMBEROS Su modo de trabajo es por turnos de 24 horas de un tercio de la plantilla mas la reserva para libranzas, enfermedad, etc., estando las unidades usuarias distribuidas por parques (12) asignados a zonas de influencia diferenciadas y desarrollando básicamente el trabajo de manera zonal sin influencias directas de una zona respecto a otras salvo canales de mando, reserva, excepciones y situaciones atípicas. Por tanto se supondrá que solo están activos 450 usuarios en cada uno de los turnos distribuidos en las siguientes áreas de influencia - Grupos 17, 18 y 19 (90 Usuarios ) Cobertura Total - Grupos 20 al 31 (30 usuarios por grupo/parque) Coberturas zonales Roberto Rubio Calatayud 8/7/

46 4- Diseño de la Red de Comunicaciones Móviles - SAMUR Su modo de trabajo es por turnos de 12 horas de la mitad de la plantilla mas la reserva por libranzas, etc., siendo su modo de funcionamiento global dentro del área de cobertura de la ciudad Por ello se supondrá que solo están activos 450 usuarios que se suponen distribuidos de la siguiente manera - Grupo 32 (300 Usuarios) Cobertura Total - Grupo 33 (100 Usuarios) Cobertura Total - Grupo 34 (30 Usuarios ) Cobertura Total - Grupo 35 (10 Usuarios ) Cobertura Total - Grupo 36 (10 Usuarios ) Cobertura Total - AGENTES DE MOVILIDAD Su modo de trabajo es de 3 turnos de 8 horas mas la reserva por libranza, etc., siendo su modo de funcionamiento tanto zonal como global dentro de la ciudad. Se presupone una distribución temporal siguiente: - Mañanas 650 usuarios - Tardes Noches Libranzas 250 Por lo que tomando como referencia el periodo en el que hay activos mayor número de usuarios estos a su vez se reparten en diferentes grupos de trabajo con necesidades de cobertura y áreas de funcionamiento diferenciadas y que suponemos de la siguiente manera: - Grupo 37 al 39 (50 Usuarios) Cobertura Total - Grupo 40 (100 Usuarios) Cobertura zona Norte - Grupo 41 (100 Usuarios) Cobertura zona Sur - Grupo 42 (100 Usuarios) Cobertura zona Este - Grupo 43 (100 Usuarios) Cobertura zona Oeste - Grupo 44 (200 Usuarios) Cobertura zona Centro Roberto Rubio Calatayud 8/7/

47 4- Diseño de la Red de Comunicaciones Móviles - AGENTES DE MEDIO AMBIENTE Estos desarrollan su función durante la jornada de 8 a 22h repartiéndose de la siguiente manera: Mañanas Tardes 100 Usuarios 50 Usuarios Que se reparten (durante el periodo de mayor actividad) de la siguiente manera: - Grupo 45 (20 Usuarios) Cobertura Total - Grupo 46 Cobertura zona Norte - Grupo 47 Cobertura zona Sur - Grupo 48 Cobertura Zona Este - Grupo 49 Cobertura zona Oeste - PERSONAL DE PROTECCIÓN CIVIL Su trabajo se desarrolla normalmente por las mañanas, mediante un grupo de trabajo de cobertura total. Se les asigna por tanto: - Grupo 50 (50 Usuarios) Cobertura Total - OTROS SERVICIOS MUNICIPALES Se supone que desarrollan su labor en jornada de 8 a 22h y de una manera global en la ciudad de Madrid, repartiéndose el trabajo de la siguiente manera: Mañanas Tardes 175 Usuarios 75 Usuarios Se les asigna los siguientes grupos de trabajo (en el periodo de matutino de mayor actividad). Roberto Rubio Calatayud 8/7/

48 4- Diseño de la Red de Comunicaciones Móviles - Grupo 51 (100 Usuarios) Cobertura Total - Grupo 52 (50 Usuarios) - Grupo 53 (25 Usuarios) Del análisis de la organización de los usuarios, de sus turnos de trabajo, y sus modos de operativa de comunicaciones, se desprende que en la franja horaria matinal es cuando hay mayor número de terminales activos y por tanto será la franja de tiempo que deberemos de modelar para poder calcular los recursos necesarios del sistema de comunicaciones. ORGANIZACIÓN VOLUMEN TOTAL DE USUARIOS Tabla 1 Distribución de usuarios por turnos USUARIOS DURANTE LA MAÑANA Policía Municipal Bomberos SAMUR Agentes de Movilidad Agentes de Medio Ambiente Personal de Protección Civil Otros servicios municipales Según esta premisa, se considerará una distribución de los mismos por zonas de trabajo. DISTRIBUCIÓN DE USUARIOS POR ZONAS EN PERIODO DE MÁXIMA ACTIVIDAD COB. TOTAL ZONA NORTE ZONA SUR ZONA ESTE ZONA OESTE ZONA CENTRO SERVICIO MUNICIPAL nº usuarios / nº de grupos nº usuarios / nº de grupos nº usuarios / nº de grupos nº usuarios / nº de grupos nº usuarios / nº de grupos nº usuarios / nº de grupos POLICÍA MUNICIPAL BOMBEROS SAMUR AGENTES DE MOVILIDAD AGENTES DE MEDIO AMBIENTE PROTECCIÓN CIVIL OTROS USUARIOS TOTAL USUARIOS / GRUPOS Tabla 2 Distribución de usuarios y Grupos de llamada por zonas Roberto Rubio Calatayud 8/7/

49 4- Diseño de la Red de Comunicaciones Móviles 4.2. Volumen y Tipos de Comunicaciones (Voz y Datos). Se desea que la red pueda efectuar tanto transmisiones de voz como de datos, siendo estos últimos divididos entre mensajes de estado, datos cortos (<140 Bytes) y datos en modo paquete. Para ello se partirá de los datos siguientes referidos al tipo de comunicaciones realizadas y volumen de utilización por cada tipo de usuario; tomándose como referencia la franja horaria de mayor utilización de la red. VOLUMEN DE LLAMADAS DE VOZ SERVICIO MUNICIPAL Llamadas grupo (duración 20 sg) en 1 hora y por cada grupo Llamada privadas (duración 45 sg) por usuario en jornada de 8h POLICÍA MUNICIPAL 60 1 BOMBEROS 30 0,3 SAMUR 30 3 AG. MOVILIDAD 40 1 AG. MEDIO AMBIENTE 10 5 PROTECCIÓN CIVIL 5 2 OTROS USUARIOS 10 1 Tabla 3 Volumen y tipo de llamadas de voz VOLUMEN DE ENVÍO DE DATOS POR SERVICIO Y JORNADA DE 8 HORAS SERVICIO MUNICIPAL Mensaje de estado Mensajes cortos (de media 75 Bytes) Mensajes libres y tamaño medio del mismo POLICÍA MUNICIPAL / 5 KByte BOMBEROS / 20 KByte SAMUR / 7.5 KByte AG. MOVILIDAD AG. MEDIO AMBIENTE PROTECCIÓN CIVIL OTROS USUARIOS Tabla 4 Volumen y tipo de envío de Datos por Servicio y jornada Las transmisiones de datos en modo paquete se supondrá que se efectúan a una velocidad neta de 2Kbps, y que a la información a transmitir se la añaden cabeceras y códigos de protección equivalentes al 50% del volumen de ésta. Roberto Rubio Calatayud 8/7/

50 5 Requisitos de Calidad en la Red de Comunicaciones Móviles 5. REQUISITOS DE CALIDAD EN LA RED DE COMUNICACIONES MÓVILES. En un proyecto de sistema de comunicaciones móviles se deberán de llevar a cabo dos tipos de cálculos fundamentales, pues ambos están directamente ligados con los objetivos de calidad que se establecen para esta red: Cálculos de Cobertura: Se define como el porcentaje de tiempo y ubicaciones en la zona de cobertura en la que se tiene una calidad de transmisión adecuada. Cálculos de Trafico: Se define en términos del volumen de llamadas que no pueden ser cursadas por encontrarse todos los canales de tráfico ocupados o en sistema de espera, como es el caso de los sistemas Trunking TETRA, por la probabilidad de superar un determinado tiempo de espera en caso de no haber canal de tráfico libre. El objetivo de calidad de tráfico se denomina como GOS (Grado de Servicio) 5.1 Cálculo de Cobertura Radioeléctrica Se desea que la red permita las comunicaciones en el 95% de la superficie de la ciudad de Madrid así como en un 95% las tentativas. Dado que se trata de usuarios municipales que desarrollan su función en la emergencia publica, y por tanto las necesidades de fiabilidad y disponibilidad de estas comunicaciones son mayores que en otros tipos de usuarios, se calculara esta red para que al menos en una proporción del 70% de la superficie de la ciudad se pueda disponer de funcionamiento eficaz desde al menos dos Estaciones Base. Así, bajo estas circunstancias, el eventual fallo de una de ellas no generará serios problemas de incomunicación a los mismos. Por ello y teniendo en cuenta las características de sensibilidad, tasa de error admisibles, banda de trabajo de la red ( Mhz), sistemas radiantes a utilizar, topología de la ciudad, etc., se efectuara el calculo de los radios teóricos de cobertura de las EBT que permita las comunicaciones en sentido EBT-Usuario (móvil o portátil) y viceversa con el requisito de cobertura solicitado. Roberto Rubio Calatayud 8/7/

51 5 Requisitos de Calidad en la Red de Comunicaciones Móviles Parámetros de los equipos. Se detallan los parámetros técnicos de los equipos que se emplearan en la red así como la configuración de las estaciones base que se utilizarán. Parámetro EBT Especificación Separación Transmisor/Receptor (MHz) 10 ( ) Potencia RF Transmitida (al alimentador de antena) por Base Radio Sensibilidad receptor BR (Estático 4% BER) Sensibilidad receptor BR (Desvan. 4% BER) Ganancia diversidad antena (3 Rx) db Banda de frecuencia Est. Base Tx / Rx Separación Transmisor/Receptor (MHz) 10 Canalización Tipo de modulación 25 W (Máx.) / 44 Dbm (típica) (típica) 5 Típico (dependiendo espaciado antena) MHz / MHz 4 can/25 Khz. TDMA Tasa de error VER < 4% Calidad de cobertura Denominación de la emisión: Atenuación cables y conectores Parámetro Sistema Radiante EBT Tipo de Sistema Radiante Ganancia Polarización Impedancia Potencia máx. 95% Tiempo / 95% Ubicaciones 25K0D7W 2 db Especificación Omnidireccional 5.2 dbi Vertical 50 Ohmios 500W Tabla 5 - Especificación de las Estaciones Base (transmisión y recepción) Parámetro Terminal Especificación Banda de frecuencias de Rx / Tx Ancho de Banda de canal: Potencia Pérdida típica en cables, conectores y latiguillos Ganancia de antena de Tx /Rx Sensibilidad dinámica MHz / MHz 25 Khz. 3 W (34.77 ) 1 db -1 dbd -105 Tabla 6 - Especificación de los terminales móviles Roberto Rubio Calatayud 8/7/

52 5 Requisitos de Calidad en la Red de Comunicaciones Móviles Parámetro Terminal Especificación Banda de frecuencias de Rx /Tx Ancho de Banda de canal: Potencia Ganancia de antena de Tx (altura de cabeza) Ganancia de antena de Rx (en cinturón) Sensibilidad dinámica MHz / MHz 25 Khz. 1 W (30 ) -7.6 dbd -13,1 dbd -105 Rendimiento de antena portátil Antena de λ/4 (400 MHz) en función de la ubicación del terminal Operación a la altura de la cabeza -7,6 dbd Portátil con clip en cinturón -13,2 dbd Portátil en funda de cuero en cinturón NOTA: 1 db d = 2,15 db i -13,1 dbd Tabla 7 - Especificación de los terminales portátiles Terminal móvil: Terminal instalado en vehiculo con antena exterior tipo λ/2 en techo del mismo. Terminal Portátil: Terminal autónomo de mano con baterías y antena típica λ/ Metodología de cálculo de cobertura Los métodos de predicción de la cobertura zonal tienen por objeto ofrecer estadísticas de las condiciones de recepción en una zona determinada en base a la obtención de la pérdida básica de propagación entre el transmisor, ubicado en una posición fija, y el receptor móvil. En general, la pérdida básica de propagación se obtiene del siguiente modo: Lb = Lbf + Lex + Lent Siendo: Lbf: pérdida básica en condiciones de espacio libre. Lex: pérdida en exceso debida a los efectos del terreno en el trayecto de propagación. Lent: pérdida debido a los efectos del entorno inmediato del receptor. En el caso de Lex, (pérdida en exceso), existen formulados un conjunto de métodos que proporcionan los valores medianos de dicho valor y que son comúnmente utilizados. En una primera clasificación, los métodos aplicables pueden Roberto Rubio Calatayud 8/7/

53 5 Requisitos de Calidad en la Red de Comunicaciones Móviles basarse en modelos más o menos simplificados de la óptica geométrica, denominándose determinísticos. Adicionalmente, estos métodos pueden tener en cuenta correcciones obtenidas de extensas campañas de medidas y que permiten caracterizar de un modo más aproximado, las condiciones o modos de propagación dominantes en determinados entornos (rural, abierto, suburbano, urbano, etc.). Dichos métodos, denominados empíricos o semi-empíricos, en función del peso de las medidas de campo en relación al modelo teórico, son aplicables siempre que las condiciones de propagación del sistema en estudio sean equiparables a las utilizadas en la formulación del método. Proporcionan, en general, el valor mediano de la pérdida básica de propagación. En este estudio, los métodos de cálculo de la pérdida básica de propagación o pérdida en exceso que se propone utilizar son dos: Okumura-Hata: Se trata de un método empírico, obtenido de una intensa campaña de medidas y que proporciona valores medianos de la pérdida básica de propagación en entornos urbanos. Adicionalmente, incluye el valor de Lent en función de diferentes tipos: ciudad grande, ciudad pequeña, suburbano, abierto. Rec. UIT-R P.526: En este caso, se trata de un método de cálculo semiempírico, aplicable en entornos donde la propagación dominante es la difracción multiobstáculo debida a la orografía del terreno, que proporciona el valor mediano de la pérdida en exceso (Lex). El método aplicable de modo general en el ámbito de este trabajo será el de Okumura Hata aunque a posteriori se use software de simulación de coberturas sobre Bases digitales del terreno (SIRENET) para ajustar mejor las coberturas obtenidas y con ello la necesidad de Estaciones Base de cobertura. Por otro lado, la característica más importante de la propagación por canales móviles es la variabilidad de la propagación, de acuerdo a la totalidad de las influencias que la afectan, que pueden clasificarse en tres tipos: Variaciones debidas a la propagación por trayectos múltiples. Se producirán variaciones de la señal en recorridos del orden de una longitud de onda debido a la adición de las componentes correspondientes a trayectos múltiples, como por ejemplo las reflexiones Roberto Rubio Calatayud 8/7/

54 5 Requisitos de Calidad en la Red de Comunicaciones Móviles en el suelo, en edificios, etc. Este tipo de variaciones origina el denominado desvanecimiento rápido Variaciones del trayecto. También se producirán variaciones de la señal debido a los cambios de la geometría del trayecto de propagación completo (por ejemplo, presencia de colinas, etc.). En todos los trayectos, salvo los muy cortos, la escala de estas variaciones será bastante mayor que la de las variaciones debidas a la morfografía local. Este tipo de variaciones origina el denominado desvanecimiento lento. Variaciones debidas a la ocupación del suelo en las inmediaciones (morfografía local). Se producirán variaciones de la señal debido a las obstrucciones en el suelo en la zona circundante, como por ejemplo edificios, árboles, etc., con escalas del orden del tamaño de esos objetos. La magnitud de estas variaciones es normalmente bastante mayor que la de las variaciones debidas a la propagación por trayectos múltiples. Los dos primeros fenómenos se modelan, generalmente, en forma de distribuciones estadísticas en torno a un valor medio de la pérdida básica de propagación. De acuerdo a ello, es posible hablar de una variación de la señal tanto en tiempo como en espacio (al desplazar el receptor en ubicaciones próximas al punto de cálculo) que se comportan como sendas distribuciones estadísticas. De esta manera, será posible obtener los márgenes por desvanecimiento que será necesario considerar sobre el valor mediano de señal recibida en el balance de enlace de nuestro sistema para garantizar, estadísticamente hablando, niveles de señal superiores a los valores medianos, tanto en espacio como en tiempo. El tercer fenómeno se tendrá en cuenta en la corrección por entorno Método de Okumura El método de Okumura es un modelo totalmente empírico desarrollado a partir de una extensa campaña de medidas llevadas a cabo en Japón a diversas frecuencias representativas de lo servicios de comunicaciones móviles (hasta 2000MHz). Se ajustaron curvas a los valores medidos, obteniendo de esta manera un modelo basado en la utilización de factores de corrección que permiten asociar los resultados al tipo de entorno en que se encuentra el móvil. Para ello se definen: Roberto Rubio Calatayud 8/7/

55 5 Requisitos de Calidad en la Red de Comunicaciones Móviles -Parámetros del terreno -Entornos El modelo toma como situación de referencia el área urbana y, a partir de un valor de pérdidas para el campo de referencia se introducen factores de corrección. Parámetros del terreno En principio el modelo se desarrollo para poder obtener predicciones del valor del campo disponible en un punto sin conocer con mucho detalle los perfiles de terreno sobre los que discurrían las trayectorias del enlace entre la base y el móvil, sino solo ciertas características generales fáciles de asumir. Entre estas destacan: -Altura efectiva de la estación Base definido como la altura relativa de esta con relación a la altura media del terreno en los 3 a 15 Km. circundantes a ella (o menos si la distancia es menor de 15Km). Figura 14 - Altura efectiva de la Estación Base Ondulación del terreno definida como el intervalo interdecílico (90%-10%) de las alturas del terreno tomadas en un segmento de perfil de 10Km desde la posición del móvil hacia la base, obteniéndose con ello una caracterización de la irregularidad del terreno para tenerla en cuenta en los cálculos Roberto Rubio Calatayud 8/7/

56 5 Requisitos de Calidad en la Red de Comunicaciones Móviles Figura 15 - Ondulación del Perfil del terreno Pendiente Media del terreno se define cuando se dan tramos de terreno con cierta pendiente durante al menos 5 a 10 Km Figura 16 - Parámetro de la pendiente del terreno Parámetro de trayecto mixto tierra-agua. Se define este parámetro para cuantificar los efectos en la propagación sobre trayectos que discurren en parte sobre superficies de agua (lagos, mar, etc.) y se pueden considerar varios casos dependiendo del orden en que se encuentren los tramos sobre tierra y sobre agua. Roberto Rubio Calatayud 8/7/

57 5 Requisitos de Calidad en la Red de Comunicaciones Móviles Figura 17 - Parámetro que describe los trayectos mixtos tierra-agua Clasificación de entornos: Toma en cuenta la morfografia de terreno cercano al móvil y distingue claramente tres clases de entornos: Area Rural Area Suburbana Area Urbana. Dentro de esta distingue entre Gran ciudad y ciudad de tamaño medio Calculo del valor mediano del Campo. El valor mediano del campo de las medias locales (variaciones lentas de la señal) correspondientes a un sector (se supone que las variaciones rápidas siguen una distribución de Rayleigh) viene dado por la ecuación Ē área urbana = E área urbana + Factores de corrección (DBμv/m) Las curvas que Okumura ofrece están referenciadas a un valor de 1Kw de PRA en la estación base, una altura de antena de móvil de 1.5mts y para diferentes frecuencias y alturas de antenas de estación base (30, 50, 70, 100, 150, 200,., 1000mts) y ofrecen el valor mediano del campo recibido por el móvil en un entorno urbano. Roberto Rubio Calatayud 8/7/

58 5 Requisitos de Calidad en la Red de Comunicaciones Móviles Figura 18 - Valor mediano del campo recibido en área urbana para 150 y 450MHZ PRA(DbKw) = Potencia Transmisor(DbKw) Perdidas en cable(db) + Ganancia antena Tx (Dbi) Cuando se usan estas curvas bajo otros entornos y otras condiciones es necesario aplicar los factores de corrección siguientes. Factor de corrección de la orientación de la calle en zona urbana. Tiene en cuenta las perdidas en las calles perpendiculares o el efecto guía de ondas en las calles alineadas con la estación base y no se consideran variaciones con la frecuencia Figura 19 - Factor de corrección por orientación de la calle Roberto Rubio Calatayud 8/7/

59 5 Requisitos de Calidad en la Red de Comunicaciones Móviles Factor de corrección para áreas suburbanas Factor de corrección para una zona Factor de corrección para zona en pendiente Figura 20 - Factor de corrección para terreno en pendiente Factor de corrección para trayectos mixtos Figura 21 - Factor de corrección para trayectos mixtos Roberto Rubio Calatayud 8/7/

60 5 Requisitos de Calidad en la Red de Comunicaciones Móviles Factor de corrección para terrenos ondulados o montañosos aplicable cuando el móvil no se encuentra en un terreno urbano y llano (Δh=15mts) y el cual si que tiene un dependencia de la frecuencia. Figura 22 - Factor de corrección para terreno irregular Método de Hata Posteriormente Hata desarrollo una versión utilizable en sistemas computador del modelo de Okumura, logrando por medio del análisis por regresión múltiple una serie de expresiones matemáticas para el calculo de las perdidas básicas de propagación Lb (perdidas entra antenas isotrópicas) para entornos urbanos, suburbanos y rurales. La formula para el cálculo de las pérdidas básicas de propagación que propuso Hata es la siguiente: L b = Log [f(mhz)] 13.82Log [h t ] a(h m ) + + { Log [h t ]} Log [d(km)] Siendo Lb las perdidas básicas de propagación, hm la altura sobre el suelo de la antena del móvil, ht la altura efectiva de la antena de la estación base y d la distancia del móvil a la estación base Roberto Rubio Calatayud 8/7/

61 5 Requisitos de Calidad en la Red de Comunicaciones Móviles Esta formula corresponde a las pérdidas en una zona urbana llana y con una altura de antena de móvil de 1.5mts, siendo de aplicación las correcciones siguientes: Ciudad Media pequeña a(h m )=(1.1log(f) - 0.7) h m (1.56log(f) 0.8) Ciudad Grande a(h m )=8.29(log(1.54 Hm) para f 200Mhz a(h m )=3.2(log(11.75h m )) para f 400Mhz Zona Suburbana Lbs= Lb 2(log(f/28)) Zona Rural Lbr = Lb 4.78(log(f)) log(f) Los límites de validez de estas expresiones son los siguientes: 150 f (Mhz) ht (m) hm (m) 10 1 d (Km) Corrección Estadística La corrección estadística que se propone aplicar en este trabajo se basa en la consideración de que las variaciones de señal en entornos móviles suelen tratarse con una distribución gaussiana (campo expresado en dbu), cuya desviación típica es función de la frecuencia, la ondulación del terreno y el tamaño de la zona de cobertura. Esta distribución considera los efectos del desvanecimiento lento, ya que el desvanecimiento rápido será promediado por el receptor al estar este en movimiento. Los valores obtenidos anteriormente son los valores medianos del nivel de campo o de las perdidas básicas entre antenas y representan a una probabilidad de cumplirse o mejorarse en un 50% de las ubicaciones y 50% del tiempo. Roberto Rubio Calatayud 8/7/

62 5 Requisitos de Calidad en la Red de Comunicaciones Móviles Figura 23 - Paso desde el valor mediano a otro valor de probabilidad La corrección estadística es función de los porcentajes de calidad del siguiente modo: Δ E = e 2 (( K( L) * σ L ) + ( K( T ) * σ T ) 2 Siendo σt y σl, son las desviaciones típicas de las distribuciones gaussinas correspondientes a la variabilidad temporal y con las ubicaciones (en entornos micro escalares: 100x100 metros), respectivamente. Los valores generalmente aplicables son los siguientes: Banda de frecuencias σ L (db) σ T (db) VHF ( MHz) 8 3 ( tierra y mar) UHF ( MHz) 10 2 (tierra) Tabla 8 Valores de desviación típica de la variabilidad temporal y de ubicaciones K(L), K(T) son las abcisas normalizadas de una distribución gaussiana para un porcentaje T ó L, cuyos valores más usuales son los siguientes: Porcentaje P(%) K(P) , , , ,64 Tabla 9 Valores de K para % de probabilidad Roberto Rubio Calatayud 8/7/

63 5 Requisitos de Calidad en la Red de Comunicaciones Móviles Corrección Morfográfica o por entorno del RX El valor de esta corrección se corresponde con el valor de la pérdida adicional debida a los efectos del entorno inmediato al receptor. Para ello, en primer lugar, hay que determinar los diferentes tipo de entornos en los receptores operarán en el sistema bajo estudio, y asociar a cada uno de ellos un valor de corrección, en db. Inicialmente, los diferentes tipos de entorno a tener en cuenta incluirán los siguientes: urbano denso, urbano, suburbano (urbano rústico), abierto (rústico sin urbanizar), bosque y agua. Para el entorno urbano denso, urbano rústico y abierto, las correcciones se obtendrán a partir de las expresiones proporcionadas por el método de Okumura Hata Objetivos de cobertura. Se desea que la red disponga de una cobertura radioeléctrica del 95% zonal (que corresponde estadísticamente con el 90% perimetral) y del 95% temporal. Estos porcentajes implican una corrección estadística, Δ e E, de la señal equivalente a 13,05 db respecto al valor medio (50% tiempo y ubicaciones obtenido por el método de cálculo) y que se aplicará en los cálculos a la sensibilidad de los propios equipos Balance de enlace. De acuerdo con los parámetros de los equipos empleados, se utiliza el siguiente cálculo de balance de enlace con el fin de determinar los valores de nivel de señal requerida para el funcionamiento correcto del sistema en comunicación móvil y portátil. Roberto Rubio Calatayud 8/7/

64 5 Requisitos de Calidad en la Red de Comunicaciones Móviles EBT Móvil Móvil EBT EBT Portátil Portátil EBT Pot Tx () 44 34, Pérdidas cables y conectores Tx (db) Ganancia Antena Tx (dbi) Sensibilidad Rx () Corrección Estadística Ubicaciones- Tiempo (95% -95%) (db) ΔeE Ganancia Antena Rx (dbi) Pérdidas cables y conectores Rx (db) Ganancia Diversidad Rx (db) Nivel de señal requerido [Sensibilidad+ corrección estadística] () Atenuación total del enlace admisible L b (db) Tabla 10 Balance del enlace Del balance de enlace anterior se desprende la posibilidad de relacionar las distintas tipologías de cálculo (móvil, portátil, enlace ascendente y enlace descendente) mediante los valores de atenuación admisibles en el enlace. Por tanto, podemos tomar como referencia la media aritmética de las atenuaciones en los trayectos Base Móvil y Portátil Base para los cálculos de cobertura con lo que obtenemos una atenuación media admisible en el enlace de 133.5db La atenuación por propagación en un entorno urbano (en una primera aproximación) se calculará mediante el método de Okomura-Hata, aplicando la fórmula empírica que incluye factores morfológicos del enlace y para las condiciones de esta red (150 f 1500mhz, 30 ht 200mts, 1 hm 10mts, d 20km): L b = Log [f(mhz)] 13.82Log [h t ] a(h m ) + { Log [h t ]} Log [d(km)] Considerándose hm = 1.5 mts (altura de la antena de terminal) y siendo el valor de a[hm] 0 para una ciudad grande y frecuencias del orden de 400 Mhz. a[h m ] = 3.2{Log [11.75 h m ]} = 0 Para el cálculo de la cobertura se dispone inicialmente de varios emplazamientos dominantes así como otros auxiliares. Para los primeros, las alturas de las antenas consideradas (h t Altura de antena de EBT) es de 110mts y de 50mts para los segundos, en ambos casos se tiene como referencia el nivel del terreno circundante. Bajo estas premisas se obtienen los resultados siguientes: Roberto Rubio Calatayud 8/7/

65 5 Requisitos de Calidad en la Red de Comunicaciones Móviles Emplazamientos dominantes: Emplazamientos auxiliares: Radio de cobertura 5,9 Km. Radio de cobertura 3,8 Km. Tabla 11 Radios Teóricos de Coberturas de EBT Con estos datos, y sobre la hipótesis de una ciudad de 18x18Km de superficie, para alcanzar la cobertura solicitada del 95% en tiempo y 95% en ubicaciones, se establece la necesidad de disponer de al menos 4 EBT dominantes y 1 auxiliar. No obstante, con el fin de buscar la fiabilidad indicada de disponer de cobertura por al menos 2 EBT diferentes un mínimo del 70% de la superficie, se procederá a efectuar un estudio teórico/práctico con una herramienta informática de planificación de coberturas radioeléctricas. Se ha elegido la aplicación software SIRENET por su fácil manejo, sencillo e intuitivo. SIRENET utiliza Bases Digitales del Terreno (BDT) sobre los que simula la propagación de la señal, y en la que introduciendo las coordenadas y las alturas de las antenas reales de los emplazamientos disponibles, se obtiene el valor mediano de la señal en función de la irregularidad del terreno y su categoría morfológica y además calculara tanto la cobertura individual para cada EBT como la cobertura conjunta de todas ellas. Por ello, del balance de enlace anterior se desprende la posibilidad de relacionar las distintas tipologías de cálculo (móvil, portátil, enlace ascendente y enlace descendente) mediante los valores de atenuación compensable. Tomando como referencia el nivel de señal requerido en el trayecto Estación Base Móvil, los cálculos de cobertura se basarán en los parámetros de este modelo de referencia y, posteriormente, teniendo en cuenta la diferencia de atenuación compensable entre los distintos trayectos, obtener los niveles de señal que permitirán una recepción correcta en todos los demás casos. Según este procedimiento, los niveles de señal a analizar se muestran en el siguiente cuadro: Diferencia atenuación respecto Base->Móvil (db) Nivel de señal necesario en el calculo por análisis con BDT () EBT Móvil Móvil EBT EBT Portátil Portátil EBT Tabla 12 Niveles de señales y diferencia de trayectos a tener en cuenta Roberto Rubio Calatayud 8/7/

66 5 Requisitos de Calidad en la Red de Comunicaciones Móviles Dada la proximidad entre los valores obtenidos en los trayectos complementarios (ascendente y descendente) de los enlaces a móvil y portátil, se considera un valor medio en ambos casos que simplificará los umbrales de recepción a dos niveles: Recepción Nivel necesario () Cobertura Móvil -91 Cobertura Portátil -80 Tabla 13 Niveles de umbral practico de funcionamiento por terminal Para ello, se propone la siguiente clasificación de la calidad de la señal en función del nivel de señal recibido, tanto para el caso de terminales portátiles como móviles: Rango de señal Tipo de cobertura Mayor que -80 Portátil (95% Tiempo 95% Ubicaciones) Entre -80 y -91 Móvil (95% Tiempo 95% Ubicaciones) Entre -91 y -93 Portátil (50% Tiempo 50% Ubicaciones) Entre -93 y -104 Móvil (50% Tiempo 50% Ubicaciones) Entre 104 y -116 Cobertura Degradada Tabla 14 Rango de Niveles de señal y probabilidad de cobertura Basándonos en los datos anteriores se llega a la conclusión de que es necesario disponer de al menos de 5 EBT dominantes, que generen la cobertura básica en las cuatro esquinas y centro de la ciudad; estas Estaciones Base estarán ubicadas en Manoteras, Vallecas, Carabanchel, Moncloa y Paseo de la Castellana. Además, se precisará de al menos otras 5 EBT, que rellenen los espacios que por topología del terreno no se cubren adecuadamente y que aporten la sobre cobertura deseada. Estas Estaciones Base estarán situadas en San Blas, Villaverde, Lavapies, Puerta de Hierro y Campo Naciones. Con esta distribución espacial se han considerado cinco zonas de trabajo diferentes. El porcentaje de participación, es decir la probabilidad de que un terminal implicado en la llamada de grupo esté bajo la cobertura de la EBT y por tanto ocupe recursos de comunicaciones en la misma, es el siguiente: Roberto Rubio Calatayud 8/7/

67 5 Requisitos de Calidad en la Red de Comunicaciones Móviles ZONA COB. TOTAL NORTE SUR ESTE OESTE CENTRO EBT % Participación % Participación % Participación % Participación % Participación % Participación MANOTERAS PTA. HIERRO C. NACIONES CASTELLANA CARABANCHEL VILLAVERDE LAVAPIES VALLECAS SAN BLAS MONCLOA Tabla 15 Zonas de trabajo y % de participación de las EBT Nota: En anexos se adjuntan los mapas de coberturas por niveles obtenidos de la simulación con SIRENET junto con la descripción del procedimiento utilizado. 5.2 Grado de Calidad de Servicio (GOS). Se desea que la probabilidad de disponer de recursos para efectuar la llamada sea del 95% (Grade of Service GOS= 5%) con un tiempo máximo de espera de 10 segundos en caso de ocupación del sistema. Habrá que dimensionar el número de radio canales necesarios para la consecución de este objetivo, en función del volumen de usuarios y tipología de funcionamiento, en cada una de las zonas y EBT afectadas. Para el correcto dimensionamiento de los canales de tráfico se considerará la necesidad de transmisión de datos en modo paquete. Así mismo, para la valoración de la capacidad del canal de control, se tendrá en cuenta el volumen de mensajes de estado y datos cortos a transmitir. Para realizar el cálculo riguroso de tráfico en aplicaciones con llamadas de grupo es necesario disponer de datos muy precisos no solo de las llamadas individuales (duración media y llamadas en la hora cargada tanto a otros terminales como a Roberto Rubio Calatayud 8/7/

68 5 Requisitos de Calidad en la Red de Comunicaciones Móviles extensiones PABX, indicando las prioridades de uso), sino sobre todo de las llamadas de grupo: definición de los grupos (y su composición en número de terminales) que trabajan en un solo emplazamiento, definición de los grupos con cobertura en más de un emplazamiento (número de terminales que pueden operar en cada emplazamiento), duraciones medias de las llamadas y número de llamadas por hora por cada grupo y en cada emplazamiento, prioridades de establecimiento y de retención de cada comunicación de grupo. Como puede apreciarse, estos datos exigen un conocimiento muy exhaustivo de los usuarios y de sus formas de comunicación (tanto individuales como de grupo) Dimensionamiento del tráfico por terminal y por EBT El procedimiento para calcular el tráfico total por terminal y por EBT se ha realizado atendiendo a los siguientes tipos de tráfico: Datos Cortos: se ha considerado que el tráfico generado por datos cortos es gestionado y trasmitido por el canal de control (CCH). Datos Largos: se transmitirán utilizando canales de voz, por lo que serán considerados para el cálculo del tráfico total generado por cada terminal. Llamadas de Grupo: Serán transmisiones que afectarán no solo a la propia estación base, por lo que se ha dimensionado en consecuencia. Llamadas Privadas: llamadas entre usuarios de la red. Llamadas Telefónicas: llamadas al exterior de la red trunking. Roberto Rubio Calatayud 8/7/

69 5 Requisitos de Calidad en la Red de Comunicaciones Móviles TRAFICO INDIVIDUAL DE VOZ Y DATOS POR TIPO SERVICIO USUARIO SERVICIO MUNICIPAL TRAFICO DE VOZ POR USUARIO Llamada privadas (duración 45 sg) por usuario en jornada de 8h Total tráfico Llamada privada por usuario (Erlang) POLICÍA MUNICIPAL BOMBEROS 0, SAMUR TRAFICO DATOS MODO PAQUETE POR USUARIO Mensajes Paquete libre y tamaño del mismo por tipo de usuario en jornada de 8h 2500 Pkt / 2000 usuarios 5 KByte 140 Pkt / 450 usuarios 20 KByte 225 Pkt / 450 usuarios 7.5 KByte Total trafico de datos paquetes por usuario (Erlang) AG. MOVILIDAD AG. MEDIO AMBIENTE PROTECCIÓN CIVIL OTROS USUARIOS Tabla 16 Trafico Individual de Voz y Datos por Tipo de Servicio Las llamadas de voz individual y datos se evalúan en función del tipo de usuario que las efectúa, así como de la distribución espacial de los mismos en las EBT en función de la zona de trabajo, del grupo en que se halle en ese momento y de la participación porcentual de cada EBT en la cobertura de la zona de trabajo de dicho grupo. Las llamadas individuales incluirán tanto las privadas generadas entre terminales como las efectuadas al exterior del sistema (telefónicas o PABX). Para el cálculo de estos tráficos se usarán los datos de volumen y tipología de usuarios indicados antes. Roberto Rubio Calatayud 8/7/

70 5 Requisitos de Calidad en la Red de Comunicaciones Móviles DISTRIBUCIÓN DE USUARIOS Y TRÁFICOS DE VOZ INDIVIDUAL POR ZONAS SERVICIO MUNICIPAL COB. TOTAL ZONA NORTE ZONA SUR ZONA ESTE ZONA ESTE ZONA CENTRO Erlang / usuario Nº usuarios Erlang Nº usuarios Erlang Nº usuarios Erlang Nº usuarios Erlang Nº usuarios Erlang Nº usuarios Erlang POLICÍA MUNICIPAL 0, , , , , , ,60 BOMBEROS 0, , , , , , ,04 SAMUR 0, ,12 0 0,00 0 0,00 0 0,00 0 0,00 0 0,00 AG. MOVILIDAD AG. MEDIO AMBIENTE PROTECCIÓN CIVIL OTROS USUARIOS TOTAL USUARIOS Y TRAFICO 0, , , , , , ,30 0, , , , , ,16 0 0,00 0, ,16 0 0,00 0 0,00 0 0,00 0 0,00 0 0,00 0, ,26 0 0,00 0 0,00 0 0,00 0 0,00 0 0, , , , , , ,94 Tabla 17 Distribución de Usuarios y Tráficos de Voz por Zonas de Trabajo DISTRIBUCIÓN DE USUARIOS Y TRÁFICOS DE VOZ INDIVIDUAL POR EBT ZONA COB. TOTAL NORTE SUR ESTE OESTE CENTRO Erlang Zona 3,41 0,79 0,79 0,79 0,79 0,94 Nº Usuarios EBT % Participación nº usuarios % Participación nº usuarios % Participación nº usuarios % Participación nº usuarios % Participación nº usuarios % Participación nº usuarios nº usuarios por EBT Erlang por EBT MANOTERAS , ,83 PTA. HIERRO 4 49, , , ,37 C. NACIONES 4 49, ,29 CASTELLANA , , ,26 CARABANCHEL , ,95 VILLAVERDE 4 49, , ,33 LAVAPIES , , , ,85 VALLECAS , , , ,11 SAN BLAS 5 61, ,41 MONCLOA , ,11 Tabla 18 Distribución de Usuarios y Tráficos de Voz Individual por EBT Roberto Rubio Calatayud 8/7/

71 5 Requisitos de Calidad en la Red de Comunicaciones Móviles Las transmisiones de datos en modo paquete se supondrá que se efectúan a una velocidad neta de 2Kbps, y que a la información a transmitir se la añaden cabeceras y códigos de protección equivalentes al 50% del volumen de ésta. En caso de ocupación del canal de transmisión la petición quedará esperando que haya disponibilidad en el sistema (un tiempo igual a las llamadas de voz, 10sg.). SERVICIO MUNICIPAL DISTRIBUCIÓN DE USUARIOS Y TRÁFICOS DE DATOS POR ZONAS COB. TOTAL ZONA NORTE ZONAS SUR ZONA ESTE ZONA OESTE ZONA CENTRO Erlang / usuario Nº usuarios Erlang Nº usuarios Erlang Nº usuarios Erlang Nº usuarios Erlang Nº usuarios Erlang N usuarios Erlang POLICÍA MUNICIPAL 0, , , , , , ,520 BOMBEROS 0, , , , , , ,104 SAMUR 0, , , , , , ,000 AG. MOVILIDAD AG. MEDIO AMBIENTE PROTECCIÓN CIVIL OTROS USUARIOS TOTAL USUARIOS Y TRAFICO 0, , , , , , ,000 0, , , , , , ,000 0, , , , , , ,000 0, , , , , , , , , , , , ,624 Tabla 19 Distribución de Usuarios y Tráficos de Datos por Zonas de Trabajo Roberto Rubio Calatayud 8/7/

72 5 Requisitos de Calidad en la Red de Comunicaciones Móviles DISTRIBUCIÓN DE USUARIOS Y TRÁFICOS DE DATOS POR PAQUETE POR EBT ZONA COB.TOTAL NORTE SUR ESTE OESTE CENTRO Erlang Zona 0,997 0,481 0,481 0,481 0,481 0,624 Nº Usuarios EBT % Participación nº usuarios % Participación nº usuarios % Participación nº usuarios % Participación nº usuarios % Participación nº usuarios % Participación nº usuarios nº usuarios por EBT Erlang por EBT MANOTERAS , ,34 PTA. HIERRO 4 49, , , ,18 C. NACIONES 4 49, ,14 CASTELLANA , , ,62 CARABANCHEL , ,45 VILLAVERDE 4 49, , ,16 LAVAPIES , , , ,41 VALLECAS , , , ,52 SAN BLAS 5 61, ,19 MONCLOA , ,53 Tabla 20 Distribución de Usuarios y Tráficos de Datos por Paquetes por cada EBT Las llamadas de grupo, al tener que utilizar un canal en la zona en la que se desarrollan, se valoran de manera que generan el mismo tráfico en toda aquella EBT que pertenece al ámbito o zona de trabajo del grupo que la efectúa. Roberto Rubio Calatayud 8/7/

73 5 Requisitos de Calidad en la Red de Comunicaciones Móviles DISTRIBUCIÓN DEL TRAFICO DE LLAMADAS DE VOZ DE GRUPO POR ZONAS SERVICIO MUNICIPAL Llamadas de 20sg efectuada por cada grupo en una hora COBERTURA TOTAL nº grupos en la zona trafico generado nº grupos en la zona ZONA NORTE trafico generado nº grupos en la zona ZONA SUR trafico generado nº grupos en la zona ZONA ESTE trafico generado nº grupos en la zona ZONA OESTE trafico generado nº grupos en la zona ZONA CENTRO trafico generado POLICÍA MUNICIPAL , , , , , ,667 BOMBEROS , , , , , ,667 SAMUR , , , , , ,000 AG. MOVILIDAD AG. MEDIO AMBIENTE PROTECCIÓN CIVIL OTROS USUARIOS , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,000 TOTAL 22 4, , , , , ,556 Tabla 21 Distribución del Tráfico de llamadas de Voz de Grupo por Zonas de Trabajo El número de canales de tráfico de voz necesarios para cada EBT se obtendrá de la distribución de los usuarios por las diferentes zonas espaciales de influencia, (Cob. Total, Norte, Sur, Este, Oeste y Centro) definidas en la tipología del usuario, así como por la definición de las EBT que comprenden cada una de las zonas (procurando siempre que haya solape entre zonas adyacentes a través de una EBT común) y del nivel de participación en la distribución de los usuarios en función de que sea EBT dominante o auxiliar. Roberto Rubio Calatayud 8/7/

74 5 Requisitos de Calidad en la Red de Comunicaciones Móviles DISTRIBUCIÓN DE TRAFICO TOTAL DE VOZ (Grupo) POR EBT ZONA COB. TOTAL NORTE SUR ESTE OESTE CENTRO TRAF. GRUPO 4,250 (E) 1,278 (E) 1,278 (E) 1,278 (E) 1,278 (E) 1,556 (E) EBT Traf. Grupo Traf. Grupo Traf. Grupo Traf. Grupo Traf. Grupo Traf. Grupo TOTAL GRUPO (Erlangs) MANOTERAS 4,250 1,278 0,000 0,000 0,000 0, PTA. HIERRO 4,250 1,278 0,000 0,000 1,278 0, C. NACIONES 4,250 1,278 0,000 1,278 0,000 0, CASTELLANA 4,250 1,278 0,000 0,000 1,278 1, CARABANCHEL 4,250 0,000 1,278 0,000 0,000 1, VILLAVERDE 4,250 0,000 1,278 1,278 0,000 0, LAVAPIES 4,250 0,000 1,278 0,000 1,278 1, VALLECAS 4,250 0,000 1,278 1,278 0,000 0, SAN BLAS 4,250 0,000 0,000 1,278 0,000 0, MONCLOA 4,250 0,000 0,000 0,000 1,278 1, Tabla 22 Distribución de Tráfico Total de Voz (Grupo) por cada EBT Lo que nos aportara un volumen total de trafico de voz en la red de DISTRIBUCIÓN DE TRAFICO TOTAL DE VOZ (Grupo + individual) POR EBT EBT Total Trafico Voz Individual Total Trafico de Voz Grupo TRAFICO TOTAL VOZ POR EBT MANOTERAS 0,828 5,528 6,356 PTA. HIERRO 0,373 6,806 7,179 C. NACIONES 0,294 6,806 7,100 CASTELLANA 1,260 8,362 9,622 CARABANCHEL 0,947 7,084 8,031 VILLAVERDE 0,334 6,806 7,140 LAVAPIES 0,847 8,362 9,209 VALLECAS 1,109 6,806 7,915 SAN BLAS 0,408 5,528 5,936 MONCLOA 1,110 7,084 8,194 Tabla 23 Distribución de Tráfico Total de Voz (Grupo + Individual) por cada EBT Roberto Rubio Calatayud 8/7/

75 5 Requisitos de Calidad en la Red de Comunicaciones Móviles Calculo de los canales necesarios en Sistemas de Espera En una red de radiocomunicaciones Trunking, las tentativas de llamadas se sitúan en una cola de espera, de la cual van saliendo para ser cursadas según el orden de llegada y las prioridades asignadas a las mismas a medida que se liberan los canales disponibles. Los sistemas entroncados son sistemas de espera, y por lo tanto, en los cálculos de dimensionamiento se utiliza la distribución de Erlang-C. El GoS (Grade of Service), definido como la probabilidad de que un usuario deba esperar para cursar la llamada más que un tiempo de espera predefinido (T) se obtiene a partir de la siguiente fórmula: GoS( N, A) = P( t > T ) = C( N, A) * e [ ( N A)* T / H ] Donde: P(t>T): Probabilidad de que teniendo que esperar por falta de recursos la espera sea superior al tiempo T T: tiempo de espera.(sg) N: número de canales de tráfico de la estación base dimensionada. A: tráfico ofrecido al sistema (Erlangs) H: duración media de la llamada.(sg) C(N,A): Distribución Erlang-C, dada por: Pw = C( N, A) = N N A N!(1 A/ N) i N A A + i= 0 i! N!(1 A/ N) Siendo el tiempo medio de espera en la cola en caso de ocupación de recursos : W H = C( N, A) N A Se tendrá en cuenta para el dimensionamiento lo siguiente: Roberto Rubio Calatayud 8/7/

76 5 Requisitos de Calidad en la Red de Comunicaciones Móviles Cada portadora dispone de 4 tramas/slots que se corresponden con 4 canales físicos. Una estación base ha de contar, al menos, con un canal de control. Para evaluar las necesidades de canales de trafico de voz y datos se utilizarán las tablas de la fórmula Erlang C (indicadas en anexos) para obtener el valor de C(N, A), al ser sistemas con cola de espera, y se aplican las anteriores expresiones para alcanzar los requisitos de calidad deseados (95% - GOS 5%). Partiendo de los datos de tráfico de voz totales tipo individual y de grupo se observa que el trafico individual es del orden del 10% del trafico total de voz en la red, por lo que su influencia para el dimensionamiento de esta será menor que la aportación del trafico de grupo, a la vez que por el modo de funcionamiento de los usuarios (equipos de seguridad y emergencia publica que normalmente usan comunicados de grupo en sus operativas) interesa modelar la red para este uso. Por ello, usando como datos de trafico de voz el total obtenido del mismo y usando los parámetros de tiempo de comunicados en modo grupo (H=20sg y T 10sg)) y conjuntamente con el trafico de los datos por paquetes obtenidos anteriormente, al cual también se le marca un tiempo máximo de espera admisible en la cola (T 10sg), se obtienen los datos expresados a continuación: REQUERIMIENTOS DE CANALES POR EBT EBT GOS (%) VOZ Tiempo en cola (sg) nº canales DATOS PAQUETE GOS (%) Tiempo en cola (sg) nº canales nº usuarios por EBT CANALES TRAFICO por EBT CANALES DE CONTROL PORTADORAS RADIO MANOTERAS 2,3 5,6 10 0,5 4, PTA. HIERRO 2,1 5,3 11 0,1 4, C. NACIONES 1,8 5,1 11 4,4 8, CASTELLANA 4,2 5,9 13 2,4 5, CARABANCHEL 2,1 6, , VILLAVERDE 1,9 5,3 11 0,1 3, LAVAPIES 2,7 5,3 13 0,9 4, VALLECAS 1 4,9 12 1, SAN BLAS 3,4 6,5 9 0,1 4, MONCLOA 2,4 5,3 12 1,6 5, Tabla 24 Requerimientos de Canales para cada una de las EBT Roberto Rubio Calatayud 8/7/

77 5 Requisitos de Calidad en la Red de Comunicaciones Móviles Dimensionamiento del canal de control El procedimiento de cálculo utilizado consta de las siguientes etapas: Definir el perfil típico de carga del canal de control que tenga en cuenta las operaciones básicas de señalización (registro, handover, inicio de llamada, etc.). Determinar, para ese perfil de carga, y en base a la capacidad máxima de canal de control, la disponibilidad de capacidad adicional para cursar tráfico de datos cortos. Determinación del número de móviles que podrán ser atendidos por el canal de control para el envío de datos cortos, teniendo en cuenta el GOS especificado (entendiendo este como el máximo throughput admisible para no cargar en exceso el canal de control). Las hipótesis de partida utilizadas para dimensionar el número de canales de control necesarios para llevar a cabo las funciones de señalización propias de los servicios TETRA y para poder cursar tráfico de datos cortos, son las siguientes: Procedimiento de Acceso Aleatorio: ALOHA ranurado (slotted). El máximo throughput de este método de acceso es del 37% del tráfico ofrecido por las fuentes. En el enlace ascendente, el intervalo (4 en cada trama) se divide en 2 subintervalos para doblar el número de oportunidades de acceso. De este modo, a nivel de multitrama, hay potencialmente 34 sub-intervalos (17 slots) disponibles en la misma (1,02 seg.) La máxima carga de acceso aleatorio se establece en el 5% (GoS objetivo) para tener un margen considerable y no cargar el canal de control. Adicionalmente, se establece el siguiente perfil típico de carga de canal de control por acceso para ejecutar funciones que no son datos cortos (SDS): Roberto Rubio Calatayud 8/7/

78 5 Requisitos de Calidad en la Red de Comunicaciones Móviles ACCESOS AL CANAL DE CONTROL Tipo Tráfico Mensaje / Hora Acceso Aleatorio / Hora Acceso Reservado / Hora (1/2 slot) Registro 0,25 0,25 0,5 Cambio de célula Cambio de grupo de conversación 0,5 0,5 0,5 Inicio de llamada de grupo Inicio de llamada individual Recepción de llamada individual 0,5 0,5 0,5 Llamada telefónica saliente 0,5 0,5 0,5 Llamada telefónica entrante 0,13 0,13 0,13 Mensaje de estado Alarma de emergencia 0,02 0,02 0 TOTAL 10,90 7,13 Tabla 25 Perfil tipo de uso de accesos al Canal de Control de la EBT Si además, se añade a este perfil tipo los parámetros de tráfico de datos cortos y se toma como hipótesis de tráfico 4.14 accesos al canal de control para envío de datos cortos, con una longitud de 75 bytes, se disponen de 15,04 accesos aleatorios por hora al canal de control. SERVICIO MUNICIPAL VOLUMEN DE ENVÍO DE DATOS CORTOS POR SERVICIO Y JORNADA DE 8 HORAS Nº DE USUARIOS DURANTE LA MAÑANA Mensajes cortos (de media 75 Bytes) Mensaje Corto / hora / usuario POLICÍA MUNICIPAL ,94 BOMBEROS ,83 SAMUR ,08 AG. MOVILIDAD ,29 AG. MEDIO AMBIENTE ,00 PROTECCIÓN CIVIL ,00 OTROS USUARIOS ,00 TOTAL 4,14 Tabla 26 Media de envío de Datos Cortos por Terminal y hora Roberto Rubio Calatayud 8/7/

79 5 Requisitos de Calidad en la Red de Comunicaciones Móviles Para determinar el número de terminales que podrían atenderse, para un throughput máximo del 10%, se ha de tener en cuenta: El número total de ranuras de acceso posibles, a nivel de multitrama, es aprox. de por hora. Para obtener el número total de ranuras de acceso aleatorio disponibles hay que restar a las posibles las ranuras de acceso reservadas, según la tabla anterior. Con estas hipótesis adicionales, el número de móviles totales que será posible atender con un canal de control, para el tráfico de datos cortos y el GoS especificado (5%), es de aproximadamente, 720 terminales, que es mayor que el número de terminales máximo inscritos en una cualquiera de las EBT del sistema (EBT Castellana con 674 terminales usuarios); Además se dispondrá de cuatro portadoras para atender a los terminales inscritos en las Estaciones Base cumpliendo los objetivos de calidad marcados. Roberto Rubio Calatayud 8/7/

80 6 Diseño de la Red de Enlaces entre EBTs y SWMi 6. DISEÑO DE LA RED DE ENLACES ENTRE EBTs Y SWMi La topología lógica de una red Trunking como esta es una estrella donde las EBTs están conectadas al conmutador central SWMI mediante enlaces de datos debidamente dimensionados para soportar el dialogo de control entre estas y el SWMi y el volumen de comunicaciones posibles efectuadas en la EBT (dependiendo del número de canales-portadoras que esta disponga). El SWMI se encarga de proporcionar la interconexión de las comunicaciones de audio entre las diferentes EBTs implicadas en la llamada de grupo y la interconexión de los terminales con redes externas (bien para llamadas de audio donde se conectan con sistemas telefónicos privados o bien con la red de datos fija de la Organización). Al mismo tiempo el SWMi proporciona la interface con la Organización para la transmisión-recepción de mensajes de estado (status) y datos cortos (SM). Conceptualmente el SWMI es un conmutador de audio (bien en forma circuito o paquete dependiendo de la tecnología usada) capaz de interconectar a todas las EBT con todas simultáneamente y en un espacio de tiempo muy reducido (en Tetra se definen 300msg como el máximo tiempo para establecimiento de la comunicación entre terminales), disponiendo de recursos propios para la interconexión con sistemas externos; al mismo tiempo dispone de los sistemas propios de gestión de red que permiten al terminal moverse por el área de cobertura proporcionado por las diferentes EBT manteniéndose conectado al sistema (handover entre EBTs, conocimiento de la posición del móvil, habilitación de terminales y facilidades de los mismos en la red y en las diferentes EBTs, envíos de mensajes de estado y de datos cortos, etc.). Por estas razones en el enlace entre las EBT y el SWMi existirá un canal de señalización entre ellos para la propia gestión de la red, en paralelo con las capacidades necesarias para la interconexión de llamadas de audio o transmisiones de datos en modo libre o paquete. Para el dimensionamiento de los enlaces entre EBT y SWMI es preciso conocer el numero de canales radio (y con ello la capacidad de comunicaciones simultaneas) mínimos necesarios y los reales ofrecidos por la EBT a los usuarios y que ya se han calculado en el apartado anterior. Roberto Rubio Calatayud 8/7/

81 6 Diseño de la Red de Enlaces entre EBTs y SWMi 6.1 Dimensionamiento del enlace entre EBT y SWMI Con la tecnología utilizada en esta red, la interconexión de la EBT con el SWMi se efectúa por medio de enlaces de datos, en los cuales el audio y el canal de señalización-control entre la EBT y el SWMi tienen asignados las siguientes capacidades unitarias: - Canal de señalización entre EBT y SWMI: 28,8Kbps - Canal de audio/datos libres entre EBT y SWMI 7,2Kbps La transmisión de esta información se efectúa mediante paquetes tipo Frame Relay que utilizan como soporte físico circuitos estructurados tipo E1 G703 75Ω, por lo que precisaremos la siguiente capacidad de transporte de enlace entre las EBT y SWMi: REQUERIMIENTOS DE CANALES POR EBT ENLACE ENTRE EBT Y SWMI EBT VOZ nº canales DATOS nº canales CANALES de TRAFICO necesarios CANALES DE CONTROL PORT. RADIO Canales de Trafico reales AB mínimo (Kbps) AB Real (Kbps) AB enlace (Kbps) MANOTERAS , PTA. HIERRO , C. NACIONES , CASTELLANA , CARABANCHEL , VILLAVERDE , LAVAPIES , VALLECAS , SAN BLAS , MONCLOA , Tabla 27 Dimensionamiento de capacidad de enlaces entre EBT y SWMi nº de Slots en E1 6.2 Red de Transporte Tecnología a utilizar Debido a la necesidad de mantener sincronizada la estructura de tramas de transmisión entre las EBT, los móviles y el SWMi y la naturaleza de las señales que Roberto Rubio Calatayud 8/7/

82 6 Diseño de la Red de Enlaces entre EBTs y SWMi se han de interconectar entre las EBT y SWMi se precisa que los circuitos que efectúen esta interconexión mantengan el sincronismo en la red, por lo que para su ejecución deberemos de utilizar tecnologías que permitan mantener esta característica en los mismos, no siendo por tanto validas las soluciones de conexiones asíncronas IP ampliamente extendidas en redes de datos actuales. Por ello, y dado que el numero de Slots de 64Kbps necesarios para interconectar la totalidad de EBTs con el SWMI es inferior a los 32 disponibles en un circuito E1 estructurado, la implementación de estos circuitos se propone efectuarlo por medio de radio enlaces Plesincronos, los cuales serán llevados a cabo por medio de tecnologías de comunicaciones radio nativas Ethernet que emulen circuitos E1 síncrono entre extremos (y para los cuales elegiremos con un capacidad minima de transporte de 4*E1 con el fin de disponer de capacidad añadida suficiente para futuras ampliaciones de la red móvil), a la vez que nos permitirán disponer de una capacidad de interconexión directa IP entre emplazamientos y estos con el SWMi y con ello poder implementar soluciones de conectividad entre otros elementos (plantas de energía, sistemas de alarmas, cámaras de supervisión y control de accesos, etc.) a disponer en el despliegue de una red de este tipo con los centros de gestión y mantenimiento. Elegiremos una capacidad básica en los radioenlace de 40Mbps, de la cual se restara para emulación de los circuitos síncrono una capacidad de 8Mbps (4*E1) dejando el resto disponible para usos nativos IP/Ethernet. Los equipos estarán dotados de un elemento de Switching propio con al menos capacidad para 4 puertos LAN al exterior en cada uno de los nodos de forma tal que no sea preciso el uso en primera instancia de elementos de conmutación y enrutamiento IP para la extracción de las tramas dirigidas a las redes locales disponibles en estos nodos. Para su ejecución se usaran equipos que trabajen en bandas de frecuencia para radio enlaces urbanos (23 o 25Ghz) que posibilitaran el uso de tecnologías outdoor (recetransmisores colocados directamente a espaldas de las antenas evitando con ello perdidas adicionales y difíciles instalaciones de guía-ondas en la torre) conjuntamente con antenas de tamaño limitado (típicamente 30 o 60 cm de diámetro), pudiéndose ejecutar vanos de hasta 9Km con márgenes de fading de 35-45db (manteniendo así ello un alto grado de disponibilidad en los radio enlaces por efectos de lluvias y agentes atmosféricos). Roberto Rubio Calatayud 8/7/

83 6 Diseño de la Red de Enlaces entre EBTs y SWMi El dimensionamiento de los radioenlaces en primera instancia se efectuara usando la formula general del calculo de las perdidas en un enlace P r (Dbm)= P t (Dbm) - L dt (Db) - L ct (db)+ G t (db) Lo(db)+ G r (db) L cr (db) - L dr (db) Donde: P t : Es la Potencia del Transmisor P r : Es la Potencia disponible en el receptor L DT : Son las perdidas en los elementos de derivación, distribución y acople del Tx L dr : Son las perdidas en los elementos de derivación, distribución y acople del Rx L ct : Son las perdidas en el cable de unión entre el transmisor y la antena Tx L cr : Son las perdidas en el cable de unión entre el transmisor y la antena Tx G t : Es al ganancia respecto al isótropo de radiación de la antena de transmisión G r : Es al ganancia respecto al isótropo de radiación de la antena de Recepción. L o : Perdidas de propagación en espacio libre Figura 24 - Trayectoria entre Transmisor y receptor en un enlace a microondas Estas perdidas de propagación en el espacio libre, aunque en un calculo mas riguroso se deberán de tener en cuenta mayor numero de factores como son visibilidad y despejamiento de zonas de Fresnell, efectos de reflexiones, perdidas por absorciones atmosféricas, posibles desvanecimiento por lluvias, efectos de conducción atmosférica, polarización del enlace usada, etc. (los cuales se Roberto Rubio Calatayud 8/7/

84 6 Diseño de la Red de Enlaces entre EBTs y SWMi describirán en los anexos donde se adjuntan perfiles de los enlaces propuestos y el calculo efectuado por medio de software especifico para lo mismo así como se indicaran referencias a recomendaciones y normativas ITU-R al respecto de estos enlaces) se calcularan en una primera instancia por medio de la formula de Friss: 4* π * d Po( db) = 20Log λ siendo d (m) la distancia en el espacio libre entre las antenas Tx y Rx y λ (m) la longitud de onda de la señal portadora del enlace. En esta evaluación inicial se han efectuado los cálculos de antenas y ganancias de sistema necesarios para obtener el enlace con una calidad alta, analizando la alturas precisas sobre el terreno en ambos extremos de cada vano radio para disponer de un enlace LOS (line of sight) y, tal y como se indica en la decisión de los equipos a utilizar con los recetransmisores a la espalda de las antenas, se asumen unas perdidas nulas en las derivaciones y cables de Tx y Rx (Lct=Lcr=Ldt=Ldr=0 Db) Topología de los radioenlaces Con el fin de dotar a esta red de comunicaciones de la fiabilidad propia de una red de Servicios de Emergencia y Seguridad se usara una topología física de 2 anillos de enlaces, de manera tal que el SWMi estará conectado a ambos anillos y a través de estos a las EBTs. Cada uno de estos anillos (tras los estudios de viabilidad radioeléctrica de los enlaces) conectara a varias EBT con el SWMI por medio de un circuito 2Mbps E1 estructurado (30+2 slots de 64Kbps) de la siguiente manera: Anillo A: SWMi Moncloa Castellana Pta. Hierro Manoteras C. de las Naciones - S. Blas - SWMi Anillo B: SWMi Lavapies - Carabanchel Villaverde Vallecas - SWMi Roberto Rubio Calatayud 8/7/

85 6 Diseño de la Red de Enlaces entre EBTs y SWMi Figura 25 - Red de transporte por medio de radioenlaces Bajo estas premisas, las cuales se habrá que comprobar posteriormente sobre la realidad del terreno y edificios que pudieran estar en la línea del enlace y que pudieran generar una obstrucción al mismo, se han obtenido las calidades de servicio con la disponibilidad indicada a continuación Roberto Rubio Calatayud 8/7/

86 6 Diseño de la Red de Enlaces entre EBTs y SWMi Vano Radio longitud Vano (Km) Frecuencia (Ghz) y Polaridad Ø Antena A (m) Ø Antena B (m) Margen de Fading (Db) Disponibilidad T fuera de servicio al año (min) SWMi-Moncloa 4,72 23 V 0,3 0,3 44,62 1, ,97 Moncloa-Castellana 2,85 23 H 0,3 0,3 49,36 7, ,04 Castellana-Pta Hierro 5,85 23 V 0,3 0,3 42,53 4, ,42 Pta Hierro- Manoteras 6,05 23 H 0,3 0,3 42,21 5, ,75 Manoteras-C Naciones 5,1 23 V 0,3 0,3 43,88 2, ,37 Campo Naciones-San Blas 4,54 23 H 0,3 0,3 45 1, ,81 San Blas-SWMi 3,65 25 V 0,3 0,3 44,95 4, ,25 SWMi-Lavapies 3,57 25 H 0,3 0,3 45,17 4, ,22 Lavapies-Carabanchel 4,57 23 V 0,3 0,3 44,92 1, ,84 Carabanchel-Villaverde 6,46 23 H 0,3 0,3 41,56 6, ,53 Villaverde-Vallecas 6,96 23 V 0,3 0,3 40,81 8, ,63 Vallecas-SWMi 4,67 23 H 0,3 0,3 44,71 1, ,93 23 : El terminal A transmite en la subbanda superior de 23GHz 23: El terminal A transmite en la subbanda inferior de 23GHz 25 : El terminal A transmite en la subbanda superior de 25GHz 25: El terminal A transmite en la subbanda inferior de 25GHz V: Se usa la Polarización Vertical en el enlace H: Se usa la Polarización Horizontal en el enlace Tabla 28 Resumen de cálculos de calidad de enlaces Radio Donde Margen de fading: Es el margen en Db de las atenuaciones debidos a la propia propagación en el espacio libre (en nuestro caso se ha supuesto sin obstáculos que alteren el enlace) mas la absorción por gases (al ser enlaces de frecuencias superiores a los 10 GHz hay que tenerlos en cuenta) que dispone nuestro sistema antes de que se generen cortes y muchos errores (BER>10-3 ) en la recepción de nuestra señal digital Fuera de servicio anual por lluvia: Es el tiempo anual que no está disponible (con cortes de más de 1 ms, que sólo se dan con la lluvia). Número de minutos indisponibles al año Roberto Rubio Calatayud 8/7/

87 6 Diseño de la Red de Enlaces entre EBTs y SWMi Disponibilidad anual: Es el porcentaje del tiempo anual que no está indisponible (es decir, que está disponible, 365x24x60 número de minutos indisponibles) / 365x24x60 = Se multiplica x100= en %) Los criterios de calidad a buscar serán: La proporción de segundos con muchos errores (SESR) no deberá exceder 1,5E-4 (1,5E-2%) en cualquier mes La proporción de segundos con error (ESR) no excederá 1,2E-2 (1,2%) en cualquier mes. La indisponibilidad no deberá exceder del 0,1% del tiempo por efecto de la propagación Con esta topología y tendiendo en cuenta que para su ejecución se utilizaran antenas parabólicas de alto rendimiento, que aportan una alta discriminación en su relación delante-detrás (>60Db), muy bajo nivel o nulos lóbulos laterales, ancho de lóbulo principal de radiación muy estrechos (inferior en el peor de los casos a 3º para 3 Db Beamwithd y 30 Db a 30º), alta discriminación a la polarización cruzada (XPD > 30Db),etc., podremos reutilizar las mismas frecuencias en casi todos los vanos propuestos siendo solo necesarios 1 radiocanal en la banda de 23GHz y un radiocanal en la banda de 25GHz. Figura 26 Imagen de un Recetransmisor (ODU) con la antena directamente acoplada La necesidad de usar un canal en dos bandas diferentes (23 y 25 Ghz) se deriva de que en un mismo emplazamiento no es posible utilizar transmisores y receptores de la misma subbandas de trabajo por razones de sensibilidad en los Roberto Rubio Calatayud 8/7/

88 6 Diseño de la Red de Enlaces entre EBTs y SWMi receptores en este emplazamiento y la incapacidad de eliminar y atenuar suficientemente con las propias antenas el nivel de señal que se generaría en la entrada de estos receptores debido a señales indeseadas de los Transmisores existentes en ese emplazamiento y en esa subbanda, por lo que en el caso de los vanos SWMi-San Blas y SWMI-Lavapies (se les ha elegido por ser vanos de muy corta distancia y así favorecer el uso de frecuencias mayores sin problemas) se deberán usaran equipos de 25Ghz para evitar esta incompatibilidad Dado que los radioenlaces solo efectúan el transporte de la señal E1 entre los extremos de los mismos (en nuestro caso emplazamientos donde estarán las EBT o el SWMI) y con el fin de dotar a la red de transporte de la capacidad de enrutamiento de la señal en ambos sentidos, y con ello la protección del enlace entre la EBT y el SWMi, se dotara a estos radio enlaces de un Fleximux tipo ADM (Add Drop Multiplexor Múltiplex de Inserción Extracción) que efectúe el análisis de la ruta valida y conmute a la alternativa en caso de fallo de la actual. Estos ADM deberán de disponer de al menos 3 puertos E1 G703 (uno para cada radio enlace de conexión y el otro para conectar a la EBT) con capacidad de conmutación a nivel n*64kbps dentro de los mismos y manejar enlaces E1. Figura 27 Esquema de interconexión entre EBT, Múltiplex y Radioenlaces. En el SWMI se dispondrá un ADM similar a los usados para las EBT con 5 puertos E1 (uno para cada sentido de cada uno de los 2 anillos y otro para el Roberto Rubio Calatayud 8/7/

89 6 Diseño de la Red de Enlaces entre EBTs y SWMi propio SWMI por donde recibirá los 10 circuitos de 2*64Kbps o 3*64Kbps de cada una de las EBT). Figura 28 Esquema de interconexión de SWMi, Múltiplex y Radioenlaces. Con ello, aunque desde el punto de vista del enlace físico se dispondrá de una red configurada en anillos (consiguiendo con ello la fiabilidad deseada ante fallos en uno de los vanos de los radio enlaces e incluso la independencia de estos ante el fallo total del emplazamiento donde se halle un ADM y EBT), desde el punto de vista lógico el SWMI mantendrá con las EBTs una red de enlaces en formato estrella de 128KBps o 192Kbps cada uno formados por 2 o 3 slots de 64Kbps respectivamente sobre el E1; siendo transparente para este la manera en que se transportan esta señales Roberto Rubio Calatayud 8/7/

90 7 Requisitos de los emplazamientos para EBT y SWMi 7. REQUISITOS DE LOS EMPLAZAMIENTOS PARA EBT Y SWMI. 7.1 Condiciones Generales del emplazamiento para SWMI. El SWMI es el elemento mas critico dentro de la red, así pues, la elección del emplazamiento donde ubicar el mismo es fundamental. Por ello, para la ubicación física del mismo se elegirá un emplazamiento que disponga de las condiciones mínimas siguientes: - Edificio Municipal propio con atención 24/24h los 7 días de la semana. - Ubicación en primera planta para evitar posibles efectos de fenómenos atmosféricos. - Dispondrá de falso suelo por donde discurrirán los cableados de señales y energía. - Dispondrá de al menos una SAI de edificio suficientemente dimensionada y con capacidad para mantener durante al menos 180 minutos a los equipos críticos a ella conectada y protegida con un grupo electrógeno en paralelo. - La sala dispondrá de climatización que asegure el mantenimiento de los equipos dentro de los rangos térmicos de trabajo. - El edificio estará ubicada en un nodo de comunicaciones de la Organización Municipal. - El edificio dispondrá de un nodo de red telefonía corporativa con capacidad suficiente para la integración telefónica con la red Tetra. - El edificio conformara un nodo de red corporativa de datos para la integración de facilidades de transmisiones en formato paquete libre de datos a través de la red Tetra. - Dispondrá de elementos de cableado de red local suficientes para la instalación de los órganos y maquinas de gestión y operación de la red Tetra. Roberto Rubio Calatayud 8/7/

91 7 Requisitos de los emplazamientos para EBT y SWMi Además serán de aplicación las normas generales de instalación y disponibilidad deseables para las casetas contenedoras de los equipos en las EBTs que se describen más adelante. 7.2 Condiciones Generales de Casetas Contenedoras de EBT. Como norma general estas casetas estarán en azoteas de edificios, a la intemperie, y como mínimo habrán de tener capacidad suficiente para albergar tres bastidores normalizados de 600*800*1800mm (para EBT, red de enlaces y Rectificadores), baterías y mesa de trabajo. Dispondrán de las siguientes características técnicas mínimas deseables: - Dimensiones interiores: 2500*2200*2500mm (largo*ancho*alto). - Puerta de acceso de 825*2100mm de hoja con apertura al exterior, dotada de cerradura y hueco superior con tapadera corredera para acceso de cables de grupo electrógeno. - Resistencia del suelo: 1500Kp/m2 zona de equipos. 2500Kp/m2 zona de Baterías. 500Kp/m2 zona de paso. - Resistencia del Techo: Sobrecarga por uso 100Kg/m2 nieve 100Kg/m2 Figura 29 Esquema Caseta para EBT Tipo y zonas de carga Roberto Rubio Calatayud 8/7/

92 7 Requisitos de los emplazamientos para EBT y SWMi - Resistencia de paredes laterales: Deberán de poder soportar cargas actuantes en punta de al menos 75Kg sin deformaciones ni fisuras en los puntos de anclaje. - Tanto el suelo como la estructura metálica de las paredes y techo formaran una jaula de Faraday. Figura 30 Ejemplo de emplazamiento y caseta para EBT en zona rural - Toda la carpintería y accesorios metálicos deberán de ser resistentes a al corrosión por humedad (Aceros inoxidables, galvanizados en caliente, etc.). Roberto Rubio Calatayud 8/7/

93 7 Requisitos de los emplazamientos para EBT y SWMi Así mismo estarán dotadas de las siguientes instalaciones básicas: - Corriente alterna (con su correspondiente cuadro de reparto y maniobra) y tomas auxiliares. - Iluminación interior, exterior y de emergencia. - Tomas de tierra (pletinas equipotenciales). - Sistema de Alarmas. - Ventilación y climatización. - Bandejas apoyo de cables de antenas, alarmas, corriente continua y señales. - Canaletas para distribución de cables de 220Vca. - Pasamuros para coaxiales con tapones prensaestopas (2 huecos de 280*120 y 220*120mm). - Huecos pasantes en el suelo (mínimo 4) tapados con prensaestopas para el acceso de acometida eléctrica, red de tierras y enlaces telefónicos o datos del exterior. - Extintor. Roberto Rubio Calatayud 8/7/

94 7 Requisitos de los emplazamientos para EBT y SWMi Figuras 31 - Ilustrativo de caseta y distribución de los equipos de comunicaciones en ella Roberto Rubio Calatayud 8/7/

95 7 Requisitos de los emplazamientos para EBT y SWMi Características del suministro eléctrico primario. Toda la instalación deberá cumplir la reglamentación eléctrica vigente (RBT). La línea de suministro estará compuesta básicamente por: - Acometida eléctrica dimensionadas para 15,5Kw en trifásica o 13,5Kw en monofásica, Caja General de Protección (si no existiera previamente), Línea repartidora (une CGP y el armario de contador) y Equipo de Medida. - Línea de alimentación (Unirá el equipo de Medida y el cuadro eléctrico bajo tubo de PVC de 40mm de diámetro y cables de 16mm y aislamiento 06/1KV no propagadores del fuego). - La potencia contratada será como mínimo de 8,8 Kw/h Características del cuadro de distribución de corriente alterna. El cuadro eléctrico estará constituido por una envolvente y una serie de elementos de medida, protección y distribución de energía integrados en la misma y dispondrán de: - Interruptor Control de Potencia ICP (si este no existiera previamente y fuera obligatorio). - 2 Interruptores automático magnetotérmico de corte omnipolar que harán las veces de interruptor general para red y grupo. - Conmutador manual giratorio, tres posiciones, para la conmutación RED-O- GRUPO y la correspondiente toma de corriente de grupo. - Repartidor o embarrado de alimentación para suministro eléctrico a diferentes usuarios según el esquema general de la figura 32. Todas las líneas terminaran en bornes de conexión situados en la parte superior del contenedor y serán debidamente identificadas con la numeración que aparezca en los esquemas unifilares. Las características de la aparamenta eléctrica a usar será: - Interruptor Magnetotérmico Omnipolar: Vca, Poder de corte 6KA, Curva D para Interruptor general y Curva C para el resto, de intensidades de 16, 20, 25, 32, 40 o 63Amp. Roberto Rubio Calatayud 8/7/

96 7 Requisitos de los emplazamientos para EBT y SWMi - Interruptor Diferencial Omnipolar: Vca, Poder de corte de 1.5KA, sensibilidad 300mA, intensidad nominal de 25, 40 o 63Amp según necesidad. Figura 32 Esquema Eléctrico básico en caseta contenedora de EBT Red de Tierras. La instalación de puesta a tierra estará formada por una serie de electrodos y una red de conductores que se conectan entre sí con el fin de que unir a tierra todos los elementos metálicos y equipos de la instalación tanto en el interior de la caseta como en el exterior. Roberto Rubio Calatayud 8/7/

97 7 Requisitos de los emplazamientos para EBT y SWMi De forma general se seguirán los siguientes criterios: - Los cables de tierra trazarán el menor recorrido y con el menor numero de curvas posible, siendo el radio de curva mínimo >300mm, y en los mismos no existirán empalmes. - Los cables de tierra nunca deberán de ascender en su recorrido hacia la piqueta de tierra y serán de cobre desnudo (salvo en interiores de caseta) con sección de 35 o 50mm mínimo (según sea red principal o secundaria). - Las conexiones se efectuaran por manguitos de presión y/o tornillos al efecto de forma general, y de forma especial se usara la soldadura exotérmica tipo Caldwell en las conexiones a los electrodos-picas de tierra y conexión a la barra equipotencial en la torre. - La resistencia de la red de tierras de manera general será <10 Ohm - La bajada general del cable de la toma de tierra principal (CU desnudo 50mm sección mínimo) desde la azotea o punto de instalación hasta la arqueta con la pica se efectuará grapada a la pared por medio de soportes aislados con separación inferior a 80cm entre ellos y protegidos con tubo de PVC o metálico en los tramos accesibles a personas. - La pica de tierra se efectuara mediante uno o varios electrodos de acero cobrizado o grafito, enterrados a una profundidad minima de 50cm su parte mas alta y se situarán en una arqueta a nivel del suelo del edificio de 40*40*60cm sin fondo y registrable para su mantenimiento. - La parte inferior de cada mástil o pata de la torre se conectara a la red de tierras - Los chasis de las antenas se conectaran a la barra equipotencial de tierra de la torre o directamente al cable de bajada de esta mediante manguito de presión. - La estructura de la caseta se conectara a tierra, mediante los 4 agujeros en las esquinas para este fin dispuestos en ellas, formando un anillo, conectando este por el camino más corto a la red de tierra principal. Igualmente se aplicara a las bancadas metálicas de las estructuras soporte de la caseta dando continuidad entre los varios elementos que las conforman. Roberto Rubio Calatayud 8/7/

98 7 Requisitos de los emplazamientos para EBT y SWMi - Cuando la torre y caseta estén apoyadas directamente sobre el suelo en losa y zapata de hormigón respectivamente, se creara una anillo alrededor de cada una de ellas con 4 picas en los extremos de cada anillo y dotadas de las correspondientes arquetas, interconectando ambos anillos. Estos anillos y picas harán las veces de pica de tierra de toda la instalación y a ellos se conectarán los restantes tomas de tierras de casetas, equipos, pletinas en torres, etc. - Dentro de la caseta y en la vertical del cuadro distribución eléctrica se colocará una pletina equipotencial, conectada a la red principal de tierras, y a la que se conectaran directamente, o por medio de pletinas suplementarias distribuidas en el interior, lo siguiente: bandejas rejiband (dando continuidad entre ellas), kits de tierra de cables coaxiales, equipos de telecomunicación (bastidores y elementos metálicos aislados), estructuras metálicas del cuadro eléctrico, estructuras metálicas del Aire Acondicionado, suelo antiestático, etc. Figura 33 Esquema de Picas y Anillos de Tierra En los casos en que sea preciso instalar pararrayos en la torre se seguirá el siguiente criterio: Se bajará un cable de cobre desnudo de 50mm de sección directamente desde la cabeza del pararrayos hasta una de las picas de toma de tierra, uniéndose a esta mediante soldadura Caldwell. Este irá sujeto a la estructura de la torre mediante aisladores en todo su recorrido y con separación máxima de 80cm entre ellos. A este cable no se conectará ninguna toma de tierra de la instalación. Roberto Rubio Calatayud 8/7/

99 7 Requisitos de los emplazamientos para EBT y SWMi Figura 34 Ejemplo de puesta a tierra de una instalación rural Roberto Rubio Calatayud 8/7/

100 7 Requisitos de los emplazamientos para EBT y SWMi Ventilación y Climatización. Para mantener los emplazamientos donde se ubiquen las EBT y demás equipos de comunicaciones dentro de las condiciones de temperatura, humedad y ventilación para el correcto funcionamiento de estos, es necesaria la instalación de sistemas de climatización y ventilación. El sistema de climatización estará formado por un equipo de Aire Acondicionado del tipo Aire-Aire. Este tipo de equipos dispondrán de una unidad evaporadora y una unidad condensadora (ambas por aire) y dependiendo del modelo y posibilidad de instalación podrán estar agrupadas en un mismo equipo compacto o separadas en dos unidades (tipo splits). Su instalación se efectuara con un sistema de absorción de vibraciones a la estructura que lo soporte. El equipo dispondrá de sensor de temperatura y humedad que evite valores de humedad interna demasiado bajos regulando su funcionamiento y modulando la compuerta de ventilación si dispone de ella. También dispondrá de un presostato diferencial que detecte la obstrucción del filtro por suciedad. La capacidad de enfriamiento para una temperatura interior de 26ºC y 50% de humedad relativa con una temperatura exterior de 45ºC será de 8Kw. El margen de funcionamiento durante la refrigeración será entre 5ºC y 46ºC de temperatura exterior. El refrigerante usado será preferiblemente tipo ecológico R-407-C. La tensión de alimentación del equipo Aire Acondicionado será preferiblemente trifásica 380Vca 50Hz y monofásica 220Vca 50Hz en aquellos sitios donde no se disponga de la anterior. En caso de fallo de alimentación eléctrica y posterior restablecimiento del suministro, el equipo debe de volver al funcionamiento en las mismas condiciones en que se encontraba ajustado anteriormente sin necesidad de intervención de operador. 7.3 Torres y Mástiles. Serán las estructuras de celosía o tubulares (preferiblemente auto soportadas) destinadas al soporte de las antenas del sistema Tetra en las EBT y de los radio enlaces Roberto Rubio Calatayud 8/7/

101 7 Requisitos de los emplazamientos para EBT y SWMi Figura 35 Ejemplo de una Torre autosoportada encima de un edificio Serán, de forma general, de acero galvanizado en caliente con espesor mínimo 80 micras (tanto la estructura principal como los elementos accesorios que la componen), y deberán de estar provistas de los elementos de seguridad necesarios para la ascensión a la parte superior y trabajo en la misma (que serán Roberto Rubio Calatayud 8/7/

102 7 Requisitos de los emplazamientos para EBT y SWMi del mismo material). La tortillería, grapas o morsetos a usar serán galvanizadas en caliente o bien de acero inoxidable. Se garantizará una desviación angular máxima (grados sexagesimales) entre el vertical de la torre y las antenas instaladas de 1º para las antenas de cobertura de la EBT y de 0,6º para las antenas parabólicas de los radio enlaces. Esta desviación se calculará teniendo en cuenta todos los elementos de la torre y para una velocidad del viento de 150Km/h. Para esta velocidad no se producirá vuelco ni deformación permanente y no se sobrepasarán (manteniendo un coeficiente mínimo de minoración de 1,10) las máximas tensiones admisibles según las características del material usado y que deberán de cumplir la Norma de Estructuras de Acero en la Edificación EA-95. Estas estructuras estarán provistas de: Escalera hasta su parte más alta para el acceso de la instalación de las antenas y trabajos de mantenimiento y dispondrá de sistema de seguridad anticaída homologado (que permitirá el acceso por la misma por deslizamiento y los trabajos de mantenimiento). Plataformas de trabajo en las zonas previstas de instalación de antenas u otros equipos radio y calculadas para soportar al menos 200Kg. Serán de tramex, con trampilla abatible de acceso y cubrirán todo las secciones dejando hueco para el paso de los cables. Plataformas de descanso que cumplirán la normativa de seguridad vigente, se instalaran cada 9 mts. máximo (se consideran las de trabajo también como descanso) y calculadas para soportar 150Kg de carga. Soporte de cables coaxiales. Formados por angulares a lo largo de toda la altura de la torre, en lugar visible y de fácil acceso, dimensionados para soportar todos los cables coaxiales de la instalación (como mínimo serán de 40cm libres) y con una separación máxima entre ellos de 80cm. La bajada del cable de tierra del pararrayos y de las balizas no debe ir por el mismo lugar que los coaxiales. Balizamiento nocturno. En la parte superior de la estructura, en lugar visible, cumpliendo normas OACI, formado por 2 fanales de color rojo aeronáutico de 10 candelas y célula fotoeléctrica de activación con sensibilidad de 200 a 1000 lux y retardo de 60 segundos. Roberto Rubio Calatayud 8/7/

103 7 Requisitos de los emplazamientos para EBT y SWMi Pararrayos en la parte superior de la torre, en el punto más alto para protección tanto de la torre como de todo el emplazamiento (para lo cual se calculara el cono de protección del mismo), formado por una cabeza tipo Franklin; y su instalación y cable de bajada se efectuara con aisladores o por tubo aislante. Bandeja de apoyo de coaxiales entre la torre y caseta de 300*60mm mínimo. 7.4 Sistema de alimentación en Continua. Con el objeto de suministrar ininterrumpidamente corriente continua a los equipos de la EBT, radioenlaces, ADM, etc. que lo requieran en el emplazamiento y de asegurar una autonomía de funcionamiento de los mismos en ausencia de energía externa, se instalara un sistema de alimentación de corriente continua integrado por Armario de Alimentación en Corriente Continua (rectificador) y Baterías Armario de Alimentación en Corriente Continua. El suministro eléctrico de los equipos de comunicaciones requiere de un sistema formado por rectificadores de corriente que transformen los 380/220Vca de tensión de entrada en 48Vcc de salida. El número de rectificadores a instalar en el armario se realizara bajo el criterio de funcionamiento de N+1 con el fin de dotar de redundancia de equipo y capacidad para recargar las baterías. Se dispondrá de un sistema de control de alimentación ininterrumpida que supervise y regule los elementos y componentes del armario y baterías, permitiéndose visualizar en local los parámetros y datos que se lean en cada momento. Roberto Rubio Calatayud 8/7/

104 7 Requisitos de los emplazamientos para EBT y SWMi Existirá una regulación del funcionamiento de las baterías, adaptando la tensión de funcionamiento a la temperatura con el fin de aumentar la vida útil de estas. El armario generará señales de alarma por detección del fallo de Vca en su entrada, fallo de módulos propios, batería baja Baterías. Cada emplazamiento dispondrá de un sistema de baterías que, en función de la autonomía requerida, proporcionará la energía necesaria a los equipos en caso de ausencia de corriente eléctrica de la red o de grupo generador eléctrico autónomo. Las baterías serán herméticas, de forma que no desprendan gases ni sea necesario añadirles agua (no necesitan mantenimiento). El criterio de dimensionamiento de la capacidad de las baterías será para una autonomía de 3 horas Dimensionamiento del sistema de alimentación CC Para el dimensionamiento del sistema de alimentación en corriente continua (rectificador) se tendrán en cuenta los siguientes consumos de los equipos existentes en la caseta y la previsión de crecimientos. EBT Tetra 1300W. 27 Amp/h / -48 Vcc Radioenlaces 2*150W 2* 3 Amp/h / -48 Vcc Multiplexor 215W 5 Amp/h / -48 Vcc Refrigeración y ventilación de emergencia 10 Amp/h / -48 Vcc Alarmas y varios 10 Amp/h / -48 Vcc Sumando la totalidad de estos consumos máximos nos lleva a que de manera estable debemos de dotar a las casetas donde exista una EBT de un Roberto Rubio Calatayud 8/7/

105 7 Requisitos de los emplazamientos para EBT y SWMi sistema de energía de corriente continua con capacidad de generación de al menos 58 Amp/-48Vcc. Con una previsión de crecimiento de hasta 2 portadoras mas en la EBT Tetra (que implica in incremento de 10Amp de consumo) y de otros 3 radioenlaces (incremento de 9 Amp de consumo) precisaremos por tanto una planta de generación de corriente continua con capacidad estable de 77Amp/h Para su generación usaremos un rectificador modular con capacidad de hasta 8 unidades de 33,3 Amp cada una para -48Vcc; siendo en nuestro caso preciso dotarle de al menos 3 unidades para poder cumplir nuestro objetivo. Con el fin de que el mismo sea redundante a fallos y que pueda absorber alguna variación al alza (hasta un 15%) de los consumos previstos se le dotara de un tercer modulo en configuración 3+1. Para poder disponer de la autonomía solicitada de energía con las baterías estas habrán de disponer de una capacidad de almacenamiento de al menos (58*3)+ 20% = 210Amp y una capacidad de velocidad de descarga continua de al menos 60Amp/h durante como mínimo 3 horas. 7.5 Sistema de Alarmas Se dotará a la instalación de una central receptora de incidencias y situaciones de alarmas con el fin de que estas puedan ser transmitidas, bien a través de los propios medios de enlace disponibles o bien a través de redes externas, hasta el centro de conservación y mantenimiento. La función de este sistema es poder alertar de una incidencia, tanto en los propios equipos de comunicaciones como en elementos externos a ellos, para su rápida atención, y con ello la neutralización de la misma y reposición del servicio. Estas aceptarán entradas generadas por diferentes sensores de contorno y de los propios equipos de comunicaciones, a través de contactos libres de potencial del tipo cierre/apertura de bucle, y estarán dotadas de retardo programable para evitar fallos leves y/o instantáneos de los diferentes elementos y equipos a supervisar. Roberto Rubio Calatayud 8/7/

106 7 Requisitos de los emplazamientos para EBT y SWMi De forma general las señales de alarma o fallos a supervisar serán: Fallo Suministro Eléctrico Vca Fallo Mayor Armario de corriente continua Fallo Menor Armario corriente continua Batería baja o desconectada Alarma Mayor EBT Alarma Mayor Radioenlace A Alarma Mayor Radioenlace B Alarma Mayor ADM Alarma Menor EBT Alarma Menor Radioenlace A Alarma Menor Radioenlace B Alarma Menor ADM Alarma en equipo climatización Alarma de temperatura interior alta Alarma por intrusión Alarma por humo Alarma por fuego Fallo Balizas Torre Reserva 1 Reserva 2 Reserva 3 Tabla 29 Relación de señales de alarma en un emplazamiento Esta central y sistema de alarmas dispondrá de baterías propias para una autonomía de al menos 8 horas ante fallos en el suministro eléctrico. Para su ejecución usaremos sistemas PLC en los emplazamiento que denominaremos estaciones remotas que se encargaran de detectar por medio de contactos secos (apertura o cierre de bucles) la situación de alarma del equipo o contorno. Roberto Rubio Calatayud 8/7/

107 7 Requisitos de los emplazamientos para EBT y SWMi Figura 36 Ilustrativo de señales de alarma en emplazamiento para EBT Con el fin de que entre estos dispositivos y el centro de supervisión se asegure su transmisión inicialmente se usara la capacidad disponible de transporte de señales IP/Ethernet en los propios radioenlaces para configurar 2 segmentos de red local IP por medio de la cual estarán conectadas las diferentes estaciones con el centro de supervisión. A la par se dispondrá de una red de comunicación de datos alternativa ajena (GSM + GPRS) de forma tal que en el caso de fallo del enlace entre estación y centro de supervisión puedan estas establecer una conexión IP entre ellas y con ello mantener la fiabilidad del sistema. El protocolo de señalización entre el centro de supervisión y las estaciones remotas bien podrá ser por medio de polling periódico a partir de interrogaciones emitidas por el centro de supervisión hacia las estaciones remotas y tras lo mismo estas responderán enviando al centro de supervisión su estado, encargándose este de analizar la situación de cada estación y tomar las acciones oportunas prediseñadas para la atención de la incidencia; asegurando con ello la continua conectividad de la comunicación entre estación remota y centro de supervisión Roberto Rubio Calatayud 8/7/

108 7 Requisitos de los emplazamientos para EBT y SWMi tomando la iniciativa, o bien por iniciativa de las estaciones remotas al detectar un cambio de estado en su entradas (señal de alarmas o de reposición de alarma). Figura 37 Esquema de interconexión IP entre emplazamientos y sistema de supervisión central Roberto Rubio Calatayud 8/7/

109 7 Requisitos de los emplazamientos para EBT y SWMi Dado que se prevé que no se dispondrá de atención durante las 24horas en el centro de supervisión y que en caso de fallo será preciso poder alertar a los equipos de mantenimiento con diligencia y prontitud, con el fin de paliar las averías en el menos tiempo posible, el sistema dispondrá de envíos de mensajes SMS a los técnicos de mantenimiento de forma automática; bien desde el centro de supervisión, si los enlaces están correctos entre este y las estaciones, o directamente por la estación remota, con protocolos de acuse de de recibo. Al mismo tiempo estos técnicos podrán, por medio de mensajes SMS codificados y validados por el sistema, acceder a consultar directamente el estado de los diferentes componentes señalizados en cada una de las estaciones. El sistema ha de ser capaz de enviar señales tanto de inicio de la situación de alarma como de reposición de la misma con el fin de detectar reposiciones de señales previas a la llegada del técnico al emplazamiento. El sistema se usará a la vez como validador y controlador de los accesos por medio de la inhibición del envío de alarmas de intrusión a los emplazamientos y de reconocimiento del técnico que ha generado la inhibición para su registro en los protocolos de control de accesos. Roberto Rubio Calatayud 8/7/

110 Conclusiones CONCLUSIONES. A lo largo de este trabajo se han presentado los diferentes elementos (red móvil, sistemas de enlaces, infraestructuras básicas para la ejecución de la red, supervisión del conjunto del sistema, etc.) a tener en cuenta a la hora de planificar una red de comunicaciones móviles para servicios corporativos municipales de una gran ciudad, y a la cual se le va a exigir una fiabilidad y redundancia de medios suficiente para cubrir la criticidad de estas comunicaciones en caso de catástrofes naturales o accidentes. Se han visto los fundamentos básicos de su dimensionamiento así como aquellos factores en los que, dado el tipo de servicios a los que esta destinada, hay que hacer un especial hincapié para soportar la necesidades de tráficos y tipos de comunicados a la que se va a destinar. Al contrario que otras redes de uso publico, en el que los usuarios accederán a las mismas en función de la capacidad disponible en ese momento y por ello en situaciones limite llegarán a estar en congestión y se convertirán en inoperativas, estos sistema han de estar dimensionados para cubrir el 100% de las necesidades estimadas de comunicaciones y además disponer de facilidades añadidas que permitan la prioridad de unos comunicados con respecto a otros en casos de congestiones por razones de índole aleatorio de difícil previsión; asegurando con ello la disponibilidad de capacidad de comunicación de los operativos de la emergencia y seguridad publica. Como se ha desarrollado en este trabajo, la ejecución de una red de este tipo implica numerosos factores además de la propia red de comunicaciones móviles y sin los cuales la operatividad de la misma se vera seriamente comprometida. Por ello y con el fin de hacer una relación de estos se han descrito unas características básicas de ejecución e infraestructuras a tener en cuenta a la hora de la implementación de esta red y que permitirán al proyectista obtener una idea de cuales son los diferentes parámetros a considerar en la valoración del despliegue de un sistema similar a este. Como colofón del desarrollo de este trabajo se desprende que una vez obtenido el volumen de recursos de comunicaciones precisos para cubrir las necesidades de tráficos requeridos, la implementación de una red móvil como la descrita dependerá en gran manera de los factores ajenos a la misma indicados que permitirán que esta disponga de la fiabilidad y redundancias solicitadas por este tipo de usuarios. Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 Conclusiones-1

111 Conclusiones El trabajo se ha desarrollado con un fuerte carácter didáctico, a través de los diferentes capítulos y anexos se describen básicamente los métodos de cálculos necesarios para efectuar un dimensionamiento general de los recursos a disponer para poder satisfacer las necesidades por medio de la exposición de los fundamentos teóricos de los mismos así como del desarrollo de estos en el ejemplo particular de esta red, con el fin de que el lector del mismo pueda extrapolar estos conceptos a su situación particular para cumplir y obtener los requisitos de diseño. Al mismo tiempo se han resumido una serie de recomendaciones de buena instalación que orientaran al proyectista sobre los requerimientos a observar en la planificación del despliegue de una red similar a la vez que le permitirán disponer de un criterio de valoración de posibilidades de ejecución sobre la disponibilidad de emplazamientos acordes a la finalidad deseada. Como se observa por los ejemplos de cálculos obtenidos por medios de aplicaciones informáticas especificas para el dimensionamiento de estos sistemas, cálculos de coberturas radioeléctricas por medio de bases digitales de terreno y cálculos indisponibilidad y calidad de los radioenlaces propuestos, estas herramientas incorporan multitud de parámetros y datos estadísticos recogidos a lo largo de numerosos estudios y recomendaciones de ITU-R y otros organismos que concretizan y aseguran los obtenidos en una primera versión por el proyectista, añadiendo con ello la fiabilidad a la planificación de la red así como asegurando la obtención de los índices de calidad propuestos. El gran inconveniente de estas herramientas informáticas es su elevado precio que implica la dificultad de acceso a los mismos salvo para fabricantes/suministradores del hardware concreto, empresas o gabinetes de ingeniería específicamente dedicados a estas labores. Como se comprueba en el desarrollo de este trabajo, una red de estas características ofrece una capacidad de comunicación muy superior a la que dispondrían los diferentes usuarios corporativos por medios de redes individuales añadiendo facilidades de integración y control de la mismas. Pero al mismo tiempo implicará disponer de la figura del Gestor de Red como responsable de la operación de la misma y proveedor de estos servicios de comunicaciones a los usuarios (para los cuales la red debe de ser un elemento transparente en el desarrollo de sus trabajos diarios). En el desarrollo de la operación de esta red se deberá de tener en cuenta una planificación de mantenimientos correcta con el fin de asegurar la fiabilidad de los sistemas que la componen, a pesar de las redundancias intrínsecas de los diferentes elementos que forman la globalidad de la solución, y con ello reducir al Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 Conclusiones-2

112 Conclusiones mínimo la indisponibilidad del sistema final que son las comunicaciones móviles de los servicios de emergencia y seguridad publica en la ciudad de referencia. Se ha añadido la descripción de un sistema Tetra del fabricante Motorola (Dimetra) específicamente diseñado para cubrir las necesidades de comunicaciones criticas del sector de la emergencia y seguridad publica en la que se observan las múltiples redundancias de hardware internas y facilidades de operación de la red que esta dispone y la filosofía de funcionamiento como red para comunicaciones críticas para este tipo de usuarios, a la vez que se analizan los diferentes elementos que la componen con el fin de que el proyectista pueda hacer una valoración de los requerimientos de espacios y disponibilidad de emplazamientos para la instalación de los mismos y al mismo tiempo de la diversidad de facilidades de comunicación añadidas al sistema a presentar a los usuarios finales como valor añadido a la mera disponibilidad de capacidad de comunicación. Finalmente se han incorporado unos folletos informativos de los elementos básicos tenidos en cuenta en los cálculos del dimensionamiento de la red móvil (EBT de Motorola Dimetra MTS) y red de enlaces (sistema Alcatel MPR 9500) y antenas comerciales disponibles para los mismos como ejemplo de sistemas reales usados para el desarrollo de este trabajo. Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 Conclusiones-3

113 Glosario de Siglas y Acrónimos GLOSARIO DE SIGLAS Y ACRÓNIMOS A ACCH - Associated Control Channel. AEB - Ambassador Electronics Bank. ATR - Air Traffic Router. ATS - Alfanumeric TETRA Service. AuC - Authentication Centre. B BCCH - Broadcast Control Channel. BER Bit Error Rate BIC - Barring of Incoming Calls. BOC - Barring of Outgoing Calls. BR - Base Radio. BS - Base Station. BTS - Base Transceiver Station. C CCH - Control Channel. CEE - Echo Canceller. CEN Central Equipment Network CLIP - Calling Line Identification Presentation. D DC - Dispatch Console., DDI - Direct Dial-In. DL - Downlink, enlace descendente. DMZ Desmilitariced Zone DTMF - Dual Tone Multi Frequency. Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 Glosario-1

114 Glosario de Siglas y Acrónimos E EAS - Environmental Alarm System. EBTS Enhanced Base Transmision System ESR - Errored Seconds Ratio F FACCH - Fast Associated Control Channel., FVS - FullVision Server. G GSSI - Group Short Subscriber Identity. GPRS General Purpouse Radio Service I IP - Internet Protocol. ISSI - Individual Short Subscriber Identity. M MCCH - Main Control Channel. MGEG - Motorola Gold Elite Gateway. MS - Mobile Station. MSO - Mobile Switching Office. N NMT - Network Management Terminal. Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 Glosario-2

115 Glosario de Siglas y Acrónimos NTS - Network Time Server. P PDCH - Packet Data Channel. PDG - Packet Data Gateway. PDP - Packet Data Protocol. PDR - Packet Data Router. PDU - Protocol Data Unit. PEI - Peripheral Equipment Interface. PN - Peripheral Network. PNR - Peripheral Network Router. PPC - Pre-emptive Priority Call. PPP - Point to Point Protocol. PrC - Provisioning Centre. Q QoS - Quality of Service. R RCM Radio Control Manegement RFDS - Radio Frequency Distribution System. RNG - Radio Network Gateway. S SCCH - Common Secondary Control Channel. SCH - Signalling Channel. SCH/F - Full Size Signalling Channel. SDR - Short Data Router. SDS Short Data Service SDTS - Short Data Transport Service Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 Glosario-3

116 Glosario de Siglas y Acrónimos SESR - Severely Errored Seconds Ratio SNDCP - SubNetwork Dependent Convergence Protocol. SSS - System Statistics Server. SWC - Site Wide Call. SWMI Switch and Management Infraestrcuture T TCH - Traffic Channel., TCH/S - Speech Traffic Channel. TDMA - Time Division Multiple Access. TE - Terminal Equipment. TIG - Telephone Interconnect Gateway. TSC - TETRA Site Controller. U UL - Uplink, enlace ascendente. Z ZC - Zone Controller. ZDS - Zone Database. ZSS - Zone Statistics Server. Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 Glosario-4

117 Bibliografía BIBLIOGRAFIA HERNANDO Rábanos, José María. Comunicaciones Móviles. 2ª Edición. Madrid, Centro de Estudios Ramón Areces, ISBN X PÉREZ FONTÁN, Fernando; Hernando Rábanos, José María; Montero del Pino, Manuel. Ingeniería de Sistemas Trunking. 1ª Edición. Síntesis, ISBN HERNANDO RÁBANOS, José María, y Montero del Pino, Manuel. El Sistema Tetra Mundo Electrónico nº 287 UNIVERSIDAD DE CANTABRIA. Departamento de Ingeniería de Comunicaciones. Grupo de Ingeniería Telemática. Redes Telefónicas. Curso MOTOROLA. FDS Dimetra SR-5.2. España, MOTOROLA. DIMETRA, System Overview Guide AMPER SISTEMAS. Presentaciones y Documentación comercial del Sistema Dimetra de Motorola. ALCATEL. Radioenlaces entre oficinas comerciales. Método de Cálculo. Abril DALMACIO MANDICH. Alcatel it. Fundamentals of microwave propagation ALCATEL. Digital Microwave Hop Calculation. L.F.MOJOLI y U.Mengali, Propagation in line-of-sight Radio Links. Part.I. Telettra Review Spetial Edition Rec. ITU-RP.676. Atenuación por gases y vapores atmosféricos Rec. ITU-R P.530. Atenuación por lluvia Rec. ITU-T G.826. Error performance parameters and objectives for international, constant bit rate digital paths at or above the primary rate. XFERA. Especificaciones Técnicas de Infraestructuras para nodos y Hubs ISOLUX-WAT. Especificaciones de casetas de fibra y chapa Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 BB-1

118 Bibliografía MADE Torres y Herrajes SA. Proyecto de Torres de Celosía estándar para instalación de antenas de telecomunicaciones AMPER SISTEMAS. Requerimientos de instalación de Estaciones Base Modelos MTS4 y MTS2 del Sistema Dimetra de Motorola. Nov ALCATEL-LUCENT. 9500MPR Microwave Packet Radio. Descripción técnica SAFT POWER SYSTEMS. Características técnicas del sistema de alimentación para Telecomunicaciones MTP1800C y SAM1800 KATHREIN. Catalogo de antenas RFS. Catalogo de antenas Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 BB-2

119 Anexo A Simulación Digital de Coberturas de EBTs ANEXO A COBERTURAS OBTENIDAS DE LAS DIFERENTES ESTACIONES BASES POR MEDIO DE SOFTWARE DE SIMULACION CON BASES DIGITALES DEL TERRENO A.1 Cálculos de cobertura con Bases Digitales del Terreno Para la realización de los cálculos de cobertura se emplea la herramienta de planificación radioeléctrica SIRENET. Esta herramienta hace uso de cartografía digital y permite realizar simulaciones de la cobertura provista desde las distintas estaciones radioeléctricas que componen la red. SIRENET implementa los métodos de cálculo de propagación radioeléctrica descritos en los apartados anteriores y permite aplicar las correcciones de carácter estadístico y morfográfico que se han detallado. El procedimiento que implementa SIRENET para el cálculo de las simulaciones de cobertura radioeléctrica es el siguiente: A - Configuración de los estudios de cada uno de los transmisores de la red. En este punto, se introducirán los datos de cada uno de los estudios de cobertura individuales que compondrán la red. Cada estudio definido contendrá: o Un transmisor, seleccionable de entre los disponibles en la base de datos. El transmisor se compone de: un emplazamiento (que define sus coordenadas y cota), parámetros radio (potencia, frecuencia, pérdidas de alimentación, polarización, directividad y ganancia de antena) y altura de torre. o Un receptor genérico, definido por altura de antena, directividad y ganancia de antena y sensibilidad de recepción. La ubicación de este receptor, en estimaciones de cobertura, serán todos los puntos de la malla definidos por el modelo digital que entren dentro del área de cálculo. La altura del receptor se ha establecido en 1,5 metros. o Un umbral de recepción, obtenido previamente del balance de enlace que garantice la comunicación bidireccional con la calidad requerida (96%) para ambos tipos de terminales (móvil y portátil). Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 A -1

120 Anexo A Simulación Digital de Coberturas de EBTs o Método de cálculo. Se seleccionará el método de estimación más apropiado. En este caso, como se ha indicado previamente, el método seleccionado será el de la Rec. UIT-R P.526. o Cartografía digital. Se seleccionarán las capas de información cartográfica digital que se utilizarán y la resolución de las mismas (normalmente, 100x100 metros). En este caso: Capa de altimetría (cotas), Capa de morfografía, necesaria para aplicar las correcciones de nivel de señal en función del entorno inmediato del RX. Capa de contornos administrativos de municipios, necesaria para obtener porcentajes de cobertura zonal en cada uno de ellos. Capa de contornos administrativos de núcleos de población, necesaria para determinar porcentajes de cobertura en las áreas habitadas. Capa administrativa de carreteras, necesaria para determinar porcentajes de cobertura en las mismas. B - Cálculo de todas las coberturas y representación gráfica de la misma, mediante código de colores en función de los niveles de cobertura considerados. Se obtendrán dos tipos de resultados: o Nivel de señal: Especifica el nivel de señal más alto impuesto sobre cada punto del mapa mediante un código de colores. o Mejor Servidor: Indica cual es el Transmisor que está imponiendo el nivel de señal más alto en cada punto del mapa mediante un código de colores. Rango de señal Tipo de cobertura Color asociado Mayor que -80 Portátil (96% Tiempo 96% Ubicaciones) Entre -80 y -91 Entre -91 y -93 Entre -93 y -104 Entre -104 y -116 Móvil (96% Tiempo 96% Ubicaciones) Portátil (50% Tiempo 50% Ubicaciones) Móvil (50% Tiempo 50% Ubicaciones) Cobertura Degradada Tabla 30 Rango de Niveles de señal y probabilidad de cobertura Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 A -2

121 Anexo A Simulación Digital de Coberturas de EBTs A.2 Cartografía empleada La realización de los distintos cálculos de propagación radioeléctrica así como la obtención de estadísticas de superficie cubierta en distintos ámbitos administrativos y geográficos, requiere del empleo de cartografía digital detallada. En este caso, se han empleado las siguientes capas cartográficas: Capa Altimetría Morfografía Municipios Contornos Urbanos Carreteras Observaciones Modelo Digital del Terreno Usos del suelo. Seis tipos de suelo (según especificaciones de la metodología de cálculo) Contornos administrativos de los municipios Contornos de los núcleos urbanos (zona habitada) de cada municipio Carreteras y vías no urbanas Tabla 31 Capas cartográficas usadas en simulación SIRENET En todos los casos, la resolución de las capas digitales es de 100 metros por píxel y el formato es de malla o "raster". A.3 Simulaciones Digitales de Coberturas individuales de EBTs A continuación se presentan los resultados de la simulación efectuada por el software SIRENET de las coberturas obtenidas por cada una de las EBT indicadas en este trabajo. Nota: En las simulaciones de coberturas se observa que el software señala en rojo edificios y elementos significativos o de interés en la ciudad Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 A -3

122 Anexo A Simulación Digital de Coberturas de EBTs Figura 38 - Simulación Digital de Cobertura: CARABANCHEL Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 A -4

123 Anexo A Simulación Digital de Coberturas de EBTs Figura 39 - Simulación Digital de Cobertura: MANOTERAS Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 A -5

124 Anexo A Simulación Digital de Coberturas de EBTs Figura 40 - Simulación Digital de Cobertura: MONCLOA Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 A -6

125 Anexo A Simulación Digital de Coberturas de EBTs Figura 41 - Simulación Digital de Cobertura: CASTELLANA Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 A -7

126 Anexo A Simulación Digital de Coberturas de EBTs Figura 42 - Simulación Digital de Cobertura: VALLECAS Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 A -8

127 Anexo A Simulación Digital de Coberturas de EBTs Figura 43 - Simulación Digital de Cobertura: VILLAVERDE Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 A -9

128 Anexo A Simulación Digital de Coberturas de EBTs Figura 44 - Simulación Digital de Cobertura: SAN BLAS Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 A -10

129 Anexo A Simulación Digital de Coberturas de EBTs Figura 45 - Simulación Digital de Cobertura: CAMPO DE LAS NACIONES Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 A -11

130 Anexo A Simulación Digital de Coberturas de EBTs Figura 46 - Simulación Digital de Cobertura: PUERTA DE HIERRO Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 A -12

131 Anexo A Simulación Digital de Coberturas de EBTs Figura 47 - Simulación Digital de Cobertura. LAVAPIES Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 A -13

132 Anexo B Unidades de Medida de Tráfico en Telecomunicaciones Tablas Erlang C ANEXO B UNIDADES DE MEDIDA DE TRÁFICO EN TELECOMUNICACIONES Este anexo tiene como objetivo dar a conocer los conceptos básicos de la ingeniería del tráfico en Telecomunicaciones como lo son las unidades, parámetros y términos, así como también los tipos de distribución probabilística que sirven para el modelado del tráfico necesarios para sistemas compartidos. B.1 Intensidad y unidades del tráfico La intensidad de tráfico está medida en Erlang, donde 1 Erlang es un circuito en uso por 3600 segundos, una hora, llamado así después de que el matemático A. K. Erlang, funda la teoría del tráfico en telefonía. La intensidad de tráfico es medida también en Circuit Centum Seconds, CCS, donde 1 CCS es un circuito en uso por 100 segundos. La relación que se puede establecer entre Erlang y CCS s es la siguiente: 1 Erlang = 3600 Segundos = 36 CCS La intensidad de tráfico, por definición, es el promedio de llamadas realizadas simultáneamente durante un periodo particular de tiempo. Para obtener el tráfico en Erlang o CCS se utiliza una fórmula similar diferenciándose únicamente por su divisor. El divisor dependerá directamente del periodo T, siendo de 3600 para el Erlang y de 100 para los CCS. En la fórmula se utiliza un parámetro de vital importancia denominado Average Call Holding Time, ACHT, el cual es el promedio de duración de cada llamada. Otro parámetro es el número de llamadas, que es el número total de llamadas que pueden ser procesadas para un tráfico determinado. Las fórmulas que se describen anteriormente se muestran a continuación: Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 B - 1

133 Anexo B Unidades de Medida de Tráfico en Telecomunicaciones Tablas Erlang C B.2 Grado de servicio El grado de servicio, GoS por sus siglas en inglés Grade of Service, está definido como la probabilidad de que una llamada falle. Por lo tanto, un sistema de comunicación con todos los canales ocupados rechazará, debido a la congestión, a cualquier llamada adicional a las anteriores, es por ello que existirán llamadas pérdidas en el proceso de transmisión. El rango del GoS varía de 0 hasta 1; siendo un grado de servicio ideal igual a 0 en un sistema de comunicación. Esto será debido a que todas las llamadas entrantes tendrán la disponibilidad de un canal. De manera inversamente proporcional un grado de servicio igual a 1 tendrá todos los canales ocupados y por lo tanto no se obtendrá ningún servicio. Es por esto que un buen grado de servicio es esencial para obtener un sistema que no este sub ni sobre provisto, es decir sea eficiente y rentable; en la vida real se utiliza un grado de servicio del 2 al 5% para sistemas de comunicación telefónica. El rango del GoS deberá ser el siguiente: 0 < GOS < 1 B.3 Tiempo de duración promedio de la llamada Como se menciona anteriormente el ACHT, o promedio de duración de la llamada es un parámetro muy importante en la ingeniería del tráfico. Los ACHT más frecuentes en sistemas de telefonía son los que varían de 120 a 180 segundos, 2 a 3 minutos, mientras que los ACHT mayores a 10 minutos ó 600 segundos son inusuales. Para sistemas de radiocomunicaciones móviles usaremos unos valores de ACHT del orden de 10 a 60 segundos. Una suposición común en la teoría del tráfico respecto a los tiempos de duración de cada llamada es que tienen una tendencia exponencial negativa, como se muestra a continuación en la curva sobrepuesta con respecto a la distribución de frecuencias. La experiencia a través de los años ha demostrado que el uso de distribuciones exponenciales negativas en tráficos de voz esta justificada. Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 B - 2

134 Anexo B Unidades de Medida de Tráfico en Telecomunicaciones Tablas Erlang C Figura 48 - Distribución típica de ACHT B.4 Capacidad del canal En un sistema de comunicación un factor importante es la capacidad del canal, esto debido al dimensionamiento que se debe realizar para obtener circuitos de comunicación equilibrados que no estén sub o sobre provistos. Es por ello que la capacidad del canal se puede definir como la capacidad del sistema para ofrecer canales libres a sus suscriptores. La capacidad del canal resulta importante cuando se quiere establecer la relación abonados o suscriptores por canal, conocido también como troncal o facilidad. B.5 Variaciones en la Intensidad del tráfico El tráfico varía de acuerdo a las necesidades de los clientes. Estas variaciones son distintas dependiendo el mes, día y hora en que se está brindando el servicio de telefonía. Debido a que toda la ingeniería del tráfico se encuentra Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 B - 3

135 Anexo B Unidades de Medida de Tráfico en Telecomunicaciones Tablas Erlang C basada en el promedio de la hora-ocupada, hora o periodo de 60 minutos donde se genera el máximo tráfico de entrada, se muestra la siguiente figura donde puede observarse la distribución típica del tráfico en un sistema de voz o telefonía. Figura 49 - Distribución típica de tráfico en un sistema telefónico Como se aprecia en la figura anterior, el tráfico entre las 6 y 7 de la mañana no es tan pronunciado como lo es a las 10 horas, sin embargo se puede notar que alrededor de la hora del almuerzo vuelve a disminuir; mientras que de 2 a 4 de la tarde el tráfico crece estrepitosamente, bajando de manera gradual en la noche hasta que a las 22 horas el tráfico disminuyó notablemente. En cuanto a los días de la semana, se puede observar que el tráfico con mayor intensidad se presenta al el día Lunes y Viernes, inicio y término de la semana laboral respectivamente, siendo el Jueves el día con menor demanda de servicio telefónico. Existen otras variaciones, como las que se describen a continuación: Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 B - 4

136 Anexo B Unidades de Medida de Tráfico en Telecomunicaciones Tablas Erlang C Variaciones debido al tiempo de duración de cada llamada.- Es el denominado Average Call Holding Time. Ésta varía de acuerdo al tipo de suscriptor (por ejemplo: negocio, privado, etc.). Variaciones por estación.- Este tipo de variación se refiere a que el tráfico aumentará debido a fechas o estaciones vacacionales como lo son Diciembre y Semana Santa. En vacaciones será necesario la provisión de más circuitos, debido a que la demanda es mayor. Variaciones generadas por larga duración.- El crecimiento gradual de la cantidad de suscriptores durante un periodo de varios años debe de tomarse en cuenta para el planeamiento de sistemas. B.6 Tablas de distribución En telecomunicaciones el número de circuitos necesarios para atender una función particular se determina a través de las tablas de tráfico. Estas tablas en ocasiones utilizan la palabra servidor en lugar de circuito. La palabra servidor permite el uso de estas tablas para predecir la cantidad de servidores necesarios que no son exclusivamente de telecomunicaciones. Es decir, estas tablas de tráfico pueden ser útiles para otro tipo de situaciones que no son exclusivas del tráfico en redes telefónicas. Para el dimensionamiento de los canales o servidores precisos se utilizan diferentes tablas de distribución como lo son Erlang B, Erlang B extendido, Erlang C y Poisson; sin embargo actualmente existen otras propuestas debido a muchos factores como lo son las costumbres, el uso, la tecnología, etc. Entre las nuevas propuestas están: la de Erlang K, JK y K-2, la de exponencial desplazada, logaritmo normal, entre otras. En general, si la tasa de llamadas entrantes es de λ por unidad de tiempo y la duración media de una llamada es ACHT=h, entonces el tráfico A en Erlang es: A = λ*h Esto puede ser usado para determinar si un sistema está sobredimensionado o se queda corto (tiene demasiados o muy pocos recursos). Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 B - 5

137 Anexo B Unidades de Medida de Tráfico en Telecomunicaciones Tablas Erlang C B.7 Formula de Erlang B Erlang-B también conocida como la fórmula de pérdida de Erlang, deriva de la probabilidad de bloqueo de la distribución de Erlang para describir la probabilidad de pérdida de llamada en un grupo de circuitos (en una red de circuitos conmutados, o equivalente). La fórmula se aplica bajo la condición de que una llamada sin éxito, debido a que la línea está ocupada, no se pone en cola o se vuelve a intentar y por tanto se pierde para siempre. Los supuestos son: El tráfico es originado por un número infinito de fuentes. Las llamadas pérdidas son limpiadas asumiendo un holding time de cero. Existe disponibilidad completa del sistema. La probabilidad de que un usuario esté ocupando un canal (denominado tiempo de servicio) está basada en la distribución exponencial. Las peticiones de tráfico son representadas por una distribución de Poisson, por lo que las llegadas de llamadas son independientes. La fórmula de Erlang B provee la probabilidad de bloqueo en la conmutación, debido a que todas las troncales están ocupadas, es decir debido al congestionamiento. Figura 50 - Modelo de tráfico para Erlang B Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 B - 6

138 Anexo B Unidades de Medida de Tráfico en Telecomunicaciones Tablas Erlang C Erlang es una cantidad adimensional que se calcula como la tasa promedio de llegada, λ, multiplicada por la longitud media de la llamada, h. La fórmula de Erlang B asume una población infinita de fuentes (por ejemplo, los abonados de teléfonos), que ofrecen conjuntamente el tráfico a N servidores (tales como enlaces en una ruta). La fórmula calcula la probabilidad de bloqueo en un sistema de pérdida, donde si una solicitud no es atendida inmediatamente cuando intenta utilizar un recurso, se anula. En las solicitudes, por tanto, no incorpora mecanismos de espera. El bloqueo se produce cuando hay una nueva solicitud de una fuente, pero todos los servidores ya están ocupados. La fórmula asume que el tráfico bloqueado inmediatamente es desechado. La fórmula proporciona el GoS (grado de servicio) que es la probabilidad Pb de que una nueva llamada que llega al grupo de circuito sea rechazada debido a que todos los servidores (circuitos) están ocupados: P b = B( A, m) = m A m! A i m i = 0 i! Donde: P b = B(A, m) es la Probabilidad de bloqueo m es el número de recursos tales como servidores o circuitos en un grupo A = λ*h es la cantidad total de tráfico ofrecido en Erlang B.8 Formula de Erlang C El modelado de tráfico utilizando la fórmula de Erlang C se basa en la teoría de colas, para la cual se tiene un número infinito de fuentes de entrada que serán servidas o bloqueadas. La diferencia en la fórmula de Erlang C con la fórmula de bloqueo Erlang B es que las llamadas bloqueadas se almacenan en una cola esperando hasta obtener el servicio. La Formula de Erlang C también asume una infinita población de fuentes, las cuales ofrecen en conjunto, un trafico de A Erlang hacia N servidores. Sin Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 B - 7

139 Anexo B Unidades de Medida de Tráfico en Telecomunicaciones Tablas Erlang C embargo, si todos los servidores están ocupados cuando una petición llega de una fuente, la petición es introducida en la cola. Un sin fin de números de peticiones podrían ir a la cola de este modo simultáneamente. Esta fórmula calcula la probabilidad de la cola ofrecida al tráfico, asumiendo que las llamadas que no disponían de recursos se quedarán en el sistema hasta que se puedan atender. Figura 51 Esquema de sistema de colas Esta formula es usada para determinar la cantidad de agentes, que necesitará en un Call Center para después saber la probabilidad en la cola. La fórmula de Erlang C, asume que una cola es formada para mantener las llamadas que no pueden ser atendidas de forma inmediata. Esto quiere decir que los clientes bloqueados serán retardados en el servicio. Las consideraciones en el cálculo son: Las fuentes son infinitas. El tipo de entrada es una distribución de Poisson. Se tendrá retardo en las llamadas pérdidas. El tiempo de espera es descrito mediante una exponencial negativa. Las llamadas son servidas para su arribo. Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 B - 8

140 Anexo B Unidades de Medida de Tráfico en Telecomunicaciones Tablas Erlang C La formula Erlang C es la siguiente: Pw = C( N, A) = N N A N!(1 A/ N) i N A A + i= 0 i! N!(1 A/ N) Donde: A es la intensidad total del trafico ofrecido en unidades de Erlang. N es la cantidad de servidores [número de troncales]. P W =C(N, A) es la probabilidad de que un cliente tenga que esperar para ser atendido. Figura 52 - Modelo de tráfico para Erlang C Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 B - 9

141 Anexo B Unidades de Medida de Tráfico en Telecomunicaciones Tablas Erlang C B.9 Tablas de resultados de la formula Erlang C para diferentes valores de trafico A y S servidores o canales Tabla 32 - Tablas de valores Erlang C Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 B - 10

142 Anexo B Unidades de Medida de Tráfico en Telecomunicaciones Tablas Erlang C Tabla 32 - Tablas de valores Erlang C Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 B - 11

143 Anexo B Unidades de Medida de Tráfico en Telecomunicaciones Tablas Erlang C Tabla 32 - Tablas de valores Erlang C Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 B - 12

144 Anexo B Unidades de Medida de Tráfico en Telecomunicaciones Tablas Erlang C Tabla 32 - Tablas de valores Erlang C Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 B - 13

145 Anexo B Unidades de Medida de Tráfico en Telecomunicaciones Tablas Erlang C Tabla 32 - Tablas de valores Erlang C Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 B - 14

146 Anexo C Topología, Perfiles y Cálculos de los Enlaces por Microondas ANEXO C TOPOLOGIA, PERFILES Y CALCULOS DE LOS RADIOENLACES POR MICRONDAS C.1 Cálculo de enlaces a microondas C.1.1 Introducción El cálculo de los enlaces es básico para poder dimensionar adecuadamente cualquier sistema de comunicación vía radio, ya que es la herramienta que permite evaluar la viabilidad del mismo. Este documento pretende hacer una breve descripción de cómo se realiza el cálculo de redes de radio microondas punto a punto. El proceso de cálculo se puede dividir en las siguientes tareas: Determinación de las condiciones de visibilidad del enlace. Evaluación de las pérdidas debidas a difracción en los obstáculos. Cálculo de la potencia recibida Determinación de la calidad del enlace y comparación con los objetivos del UIT-R. Hay que hacer notar que se deberá llevar a cabo un replanteo radioeléctrico completo y detallado previamente a la implementación de cualquier sistema con enlaces radioeléctricos. C.1.2 Visibilidad Radioeléctrica En el tipo de enlaces radio que nos ocupa es necesario asegurar que, en todos los casos, existe visibilidad directa entre las dos estaciones que lo delimitan. Esta condición nos fijará a qué altura hay que instalar las antenas y por lo tanto las características de las torres en las estaciones. C Criterios de despejamiento Para evaluar el despejamiento es necesario determinar en cada vano el margen que existe entre el rayo radioeléctrico y los obstáculos predominantes del Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 C - 1

147 Anexo C Topología, Perfiles y Cálculos de los Enlaces por Microondas terreno, y luego compararlo con el radio del primer elipsoide de Fresnell en esos mismos puntos. El despejamiento (D) viene dado por la siguiente expresión: donde: D h d + = h d d h 3 d1 d (m) K h 1, h2 Altura de las antenas sobre el nivel del mar (m). h 3 Altura del obstáculo sobre el nivel del mar (m). d 1, d2 Distancias desde el obstáculo hasta los extremos (Km.). K Factor de corrección del radio terrestre. Figura 53 - Ejemplo de Perfil El radio de la primera zona de Fresnell es: d1 d2 F1 = 300 d F (m) donde: d 1,d 2 Distancias desde el obstáculo hasta los extremos (Km.). d Distancia total del enlace (Km.) F Frecuencia (GHz) Con el fin de considerar despreciable la contribución a la indisponibilidad de propagación producida por obstáculos en el vano fijamos el siguiente criterio de despejamiento: 60% F1 para K medio =4/3 30% F1 para K mínimo =2/3 Los valores de h1 y h2 obtenidos después de la aplicación del anterior criterio nos fijarán las alturas óptimas para la instalación de antenas. Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 C - 2

148 Anexo C Topología, Perfiles y Cálculos de los Enlaces por Microondas C.1.3 Perdidas debidas a la Difracción En algunas ocasiones, debido a la existencia de torres de altura limitada o a la imposibilidad de instalar las antenas a alturas mayores, se dimensiona el enlace incumpliendo los criterios indicados más arriba. En estos casos es necesario evaluar la atenuación que los obstáculos introducen en el enlace. Las pérdidas por difracción dependen del tipo de terreno y la vegetación. Para un despejamiento dado, la pérdida de difracción varia entre un valor mínimo correspondiente a una obstrucción de filo de cuchillo y un valor máximo correspondiente a tierra esférica lisa. En la recomendación P.526 de la UIT-R se describen diferentes métodos para calcular las pérdidas de difracción. (En las tablas de cálculo se usa el método general para uno o más obstáculos basado en la construcción de Deygout descrito en la citada recomendación). La figura 43 muestra las perdidas adicionales introducidas por un obstáculo en forma de punta de cuchillo y por un obstáculo con forma esférica en función de D/F1. Estos dos tipos de obstáculos delimitan el resto de casos de atenuación. Figura 54 - Pérdidas por difracción en un enlace radio obstruido C: Curva teórica para filo de cuchillo. E: Curva teórica para tierra esférica lisa, a 6,5 GHz y K=4/3. Ad: Difracción empírica para terreno intermedio: Ad= -20 D/F db D: Despejamiento del enlace. F1: Radio de la primera zona de Fresnell. Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 C - 3

149 Anexo C Topología, Perfiles y Cálculos de los Enlaces por Microondas C.1.4 Cálculo de la Potencia Recibida La potencia recibida se calcula por medio de la siguiente expresión: Prx = Ptx + Ganancias + Pérdidas () donde: Prx = Potencia recibida () Ptx = Potencia transmitida () Ganancias= Ge + Gr (db) Ge = Ganancia de la antena transmisora Gr = Ganancia de la antena receptora Pérdidas = αb + αa + αf + αoa; siendo: αb = Pérdidas en el branching 4πd αa = Pérdidas en el espacio libre = 20Log λ d = longitud del enlace λ = longitud de onda αf = pérdidas en alimentadores = LF αc (db) LF = longitud total de alimentadores (transmisión y recepción) αc = atenuación del alimentador por unidad de longitud (db) αoa = otras pérdidas (difracción, atenuadores, etc...) C Desvanecimiento multitrayecto En la realidad la señal recibida no mantiene constante el nivel calculado anteriormente sino que, durante ciertos periodos de tiempo, sufre fuertes atenuaciones (desvanecimientos). En un enlace con suficiente despejamiento y sin reflexiones, la existencia de desvanecimientos profundos en la señal se debe a la propagación multitrayecto a través de la atmósfera. Este fenómeno hace que, en recepción, exista una señal suma cuyo nivel sigue una distribución de Rayleigh. La formulación matemática del modelo de desvanecimiento es: P(A) = ηp R (A) + (1-η) P G (A) Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 C - 4

150 Anexo C Topología, Perfiles y Cálculos de los Enlaces por Microondas P(A)= Probabilidad que el desvanecimiento exceda un valor de A (db) η= Fracción del tiempo con actividad multitrayecto P R (A)= Probabilidad de que el desvanecimiento exceda A (db) estando siguiendo una distribución Rayleigh. P G (A)= Probabilidad de que el desvanecimiento exceda A (db) estando siguiendo una distribución Normal. A continuación se describe el método de cálculo de P(A) recomendado por la UIT-R P C Método para pequeños porcentajes de tiempo Cuando el desvanecimiento A es mayor de 15 db o mayor que el excedido durante el 0,1% del peor mes, la probabilidad de alcanzar una profundidad de desvanecimiento determinada se puede aproximar a: p(a) = K * D 3.6 * F 0.89 * (1+ ε p ) -1.4 * 10 -A/10 % donde: F: Frecuencia en GHz D: Longitud del vano en Km. ε p : Inclinación del enlace en mrad. ε p = hr - ht / D mrad hr y ht en m y D en Km K es un factor geoclimático que depende de la zona donde se encuentre el enlace: Enlaces Terrestres Los enlaces terrestres son aquellos en los cuales el perfil está por encima de los 100m (sobre el nivel del mar) o a más de 50 Km de la costa más cercana, o en los cuales una parte o todo el enlace está por debajo de los 100m y dentro de los Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 C - 5

151 Anexo C Topología, Perfiles y Cálculos de los Enlaces por Microondas 50 Km a la costa pero hay una altura del terreno por encima de los 100m entre esa parte del perfil y la costa. En este caso el factor geoclimático K toma la forma: Donde: K= K i = 5.0 * 10-7 * (C0 - CLat - CLon) p L 1.5 C0 Parámetro que depende de la altura del enlace: C0=1.7 Altura de la antena inferior entre 0-400m sobre el nivel del mar. C0=4.2 Altura de la antena inferior entre m sobre el nivel del mar. C0=8 Altura de la antena inferior a más de 700m sobre el nivel del mar. CLat Parámetro que depende de la Latitud geográfica del enlace: CLat=0 CLat=-53 + Lat CLat=7 Para Lat <= 53º N / S Para 53º N / S < Lat < 60º N / S Para Lat >= 60º N / S CLon Parámetro que depende de la Longitud geográfica del enlace: CLon=3 CLon=-3 CLon=0 Para longitudes de Europa y África. Para longitudes de América del Norte y del Sur. Para otras longitudes. El factor pl es el porcentaje de tiempo en el que el gradiente de refractividad en los 100m inferiores de la atmósfera es < -100 unidades-n/km en el peor mes. En el mapa de la figura 44 se muestra el valor de pl para todo el mundo. Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 C - 6

152 Anexo C Topología, Perfiles y Cálculos de los Enlaces por Microondas Figura 55 - Porcentaje del tiempo en que el gradiente es <-100 unidades-n/km. (peor valor a partir de valores de febrero, mayo, agosto y noviembre). C Método para varios porcentajes de tiempo Cuando queremos determinar el valor para cualquier profundidad de fading se emplea un método que combina el descrito anteriormente con un procedimiento de interpolación empírica entre la región de desvanecimiento profundo y 0 db. Los pasos que se siguen son los siguientes: a) Se calcula el factor de ocurrencia de desvanecimiento Po que es igual a P(A) con A=0 db conforme el método descrito en 4.1. El método es válido para valores de Po<2000. b) A partir del valor Po determinamos la profundidad de desvanecimiento a la cual se produce la transición entre la distribución de desvanecimiento profundo y la de desvanecimiento poco profundo. A = log P t ( ) db o Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 C - 7

153 Anexo C Topología, Perfiles y Cálculos de los Enlaces por Microondas c) Si el valor requerido de desvanecimiento, A, es igual o mayor que At entonces el porcentaje de tiempo durante el que se supera A durante el peor mes es: P(A) = P o 10 -A/10 % Si el valor A es menor que At, entonces calculamos P = P 10 t o -At/10 % A continuación calculamos qa: q a 100 Pt = 20 log ln 100 / A t Se calcula el valor del parámetro qt con: / At / 20 [( ) 10 ] 4.3 ( 10 A / 800) At + At qt = (qa 2) / + A continuación calculamos qa para el desvanecimiento requerido A. [ ] A/ A A/ 20 [. ] [ ] t. ( / ) q = q A 800 a t El porcentaje de tiempo P(A) durante el cual se supera una profundidad de desvanecimiento A durante el mes más desfavorable es: q [ 1 exp( 10 )] A / 20 a P(A) = 100 % C.1.5 Calidad e indisponibilidad de un enlace Radio La UIT-R recomienda en su F.1104 que los objetivos de calidad e indisponibilidad aplicables a los sistemas de radio usados en el tramo de grado local estén de acuerdo con la recomendación UIT-R F.697. Fundamentalmente, la diferencia entre el concepto de calidad e indisponibilidad radica en que la indisponibilidad hace referencia al tiempo durante Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 C - 8

154 Anexo C Topología, Perfiles y Cálculos de los Enlaces por Microondas el cual el sistema no proporciona el servicio, mientras que la calidad se aplica al tiempo durante el que el sistema funciona aunque sea de una forma degradada. Así se dice que un sistema está indisponible cuando, al menos durante 10 segundos consecutivos: la señal está interrumpida y/o la proporción de bits erróneos en cada segundo es mayor de 1E -3. En caso contrario el sistema se considera disponible y se puede hablar de su calidad. C Determinación de la calidad de un radioenlace digital En un sistema digital la calidad se expresa en términos de un BER máximo que no deberá ser excedido para un porcentaje específico del mes. Normalmente los requerimientos son que el BER sea menor que 10-3 para un porcentaje de tiempo y que 10-6 para otro porcentaje. La probabilidad de que la tasa de error, BER, en un radioenlace digital causada sólo por el ruido térmico viene dada por la fórmula que se presenta a continuación: M - 10 ( F > M) P P P = 10 En esta expresión, que cuantifica la llamada probabilidad de fading plano, aparecen Po y el margen de fading M: donde: M=Prec-T Prec : Potencia recibida a la entrada del receptor. Umbral del equipo para una tasa de error determinada. Es una característica del equipo y se presenta para un ejemplo concreto en la figura 45. Obsérvese que para la misma potencia recibida, la tasa de error aumenta en presencia de interferencias. Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 C - 9

155 Anexo C Topología, Perfiles y Cálculos de los Enlaces por Microondas Figura 56 Característica BER/PRx C Objetivos de calidad e indisponibilidad La UIT-R F recomienda los siguientes objetivos de calidad para un sistema de radioenlace usado para formar la porción de grado local de una conexión ISDN: Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 C - 10

156 Anexo C Topología, Perfiles y Cálculos de los Enlaces por Microondas La proporción de segundos con muchos errores (SESR) no deberá exceder 1,5E -4 (1,5E -2 %) en cualquier mes La proporción de segundos con error (ESR) no excederá 1,2E -2 (1,2%) en cualquier mes. Para el objetivo recomendado de indisponibilidad se pueden considerar los siguientes valores indicados en el informe Anexo II de la UIT-R: La indisponibilidad no deberá exceder del 0,1 % del tiempo por efecto de la propagación y del 0,4% del tiempo por averías del equipo, de la fuente de alimentación y la planta externa. C Calidad e indisponibilidad del enlace Como veíamos anteriormente los objetivos de calidad se definen en términos de proporción de segundos con errores. Este criterio se puede traducir a tasa de bits erróneos (BER) máximo que no deberá ser excedido para un porcentaje específico del mes. El evento segundo con muchos errores (SES) se define como un segundo que tiene una tasa de error (BER) >1E -3. La probabilidad de que el BER en un radioenlace digital supere un determinado valor, en nuestro caso 1E -3, vendrá dada por las fórmulas de P(A) vistas anteriormente y que caracterizaban el desvanecimiento en la propagación. La profundidad del desvanecimiento (A) se hará igual al margen (M) que existe entre la potencia nominal recibida y el umbral del receptor del equipo para los valores de BER especificados: M -3 =Prec - U -3 donde: Prec: Potencia recibida a la entrada del receptor U -3 : Umbral del equipo para un BER determinado (1E -3 ) Como criterio de diseño se fijará un margen mínimo de 20 db. Este criterio junto con el indicado para el objetivo de SESR permiten cumplir el objetivo de ESR especificado. Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 C - 11

157 Anexo C Topología, Perfiles y Cálculos de los Enlaces por Microondas C Disponibilidad de un sistema Radioeléctrico El UIT-R Rec define que «el concepto de indisponibilidad para un trayecto digital ficticio de referencia sea el siguiente: El periodo de indisponibilidad comienza cuando, al menos en un sentido de transmisión, se cumple una de las condiciones siguientes o ambas, durante 10 segundos: Interrupción de la señal digital (es decir, pérdida del alineamiento o de la temporización). La proporción de bits erróneos en cada segundo es peor que 1*10-3 ; estos 10 segundos se consideran tiempo indisponible El periodo de indisponibilidad termina cuando en ambos sentidos de transmisión se dan las dos condiciones siguientes durante 10 segundos consecutivos: Restablecimiento de la señal digital (es decir, recuperación del alineamiento o de la temporización); La proporción de bits erróneos en cada segundo es mejor que 1 x10-3, estos 10 segundos se consideran tiempo disponible.» Respecto a los factores que pueden provocar la indisponibilidad de un sistema radioeléctrico establece que «la disponibilidad de un sistema de relevadores radioeléctricos es función de numerosos factores, en particular, la organización del mantenimiento (que condiciona el tiempo de restablecimiento del servicio), la fiabilidad del equipo, la concepción del sistema y las condiciones de propagación; la importancia relativa de estos diversos factores puede variar considerablemente, a veces sin posibilidad de control, de una zona a otra» Respecto a las condiciones de propagación, en UIT-R Inf se reseñan las siguientes: Los desvanecimientos intensos, que causan un ruido que excede de cierto límite. Estos desvanecimientos pueden deberse a la formación de un conducto y durar bastante tiempo; Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 C - 12

158 Anexo C Topología, Perfiles y Cálculos de los Enlaces por Microondas Una excesiva atenuación causada por precipitaciones, sobre todo lluvias intensas y, en algunos casos, nevadas copiosas. Este efecto suele durar bastante tiempo; Los desvanecimientos que causan interrupciones cortas.» C.1.6 Interferencias Un factor de importancia que hay que considerar en los cálculos radioeléctricos es el efecto de la interferencia sobre las características del receptor del equipo. Las interferencias pueden causar un empeoramiento de los umbrales del equipo y por lo tanto una disminución de los márgenes de desvanecimiento para las diferentes tasas de bits erróneos. Con el fin de tener bajo control las posibles degradaciones y que no afecten al funcionamiento del sistema es conveniente definir un nivel máximo de interferencia recomendable que haga prácticamente despreciable sus efectos. El parámetro considerado en la evaluación de una situación de interferencia es la relación existente entre el nivel de potencia de la señal útil (S) y el nivel de potencia de la señal no deseada o interferente (I). Este valor se expresa como S/I. En general podemos dividir las causas que producen interferencias en internas al sistema y externas al sistema. Las interferencias internas consideran todas aquellas que se originan internamente en el equipo o entre las estaciones integrantes del sistema. Son interferencias cuyo efecto es controlable y por tanto en un sistema bien diseñado deben ser despreciables. Las interferencias externas consideran todas aquellas interferencias que no dependen de nuestro sistema y que por lo tanto están fuera del control de los diseñadores. Con el fin de evaluar el efecto de las interferencias externas, distinguimos dos situaciones: Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 C - 13

159 Anexo C Topología, Perfiles y Cálculos de los Enlaces por Microondas Interferencia de S/I constante Interferencia de S/I variable C Interferencia S/I constante Contempla aquellos casos en los que el desvanecimiento que sufre la señal útil y la interferencia está correlado y por lo tanto las variaciones en los niveles de ambas señales siguen la misma tendencia. Esta situación se produce cuando los caminos recorridos por ambas señales es el mismo. La interferencia de S/I constante va a afectar el funcionamiento en condiciones normales de operación es decir en ausencia de desvanecimiento. Con el fin de que la interferencia de S/I constante sea despreciable deberemos mantener el nivel de la señal útil al menos 30 db por encima de la interferencia (S/I>30dB). C Interferencia de S/I variable En este caso el desvanecimiento que se produce en las señales está incorrelado y por lo tanto se puede considerar que cuando la señal útil sufre una disminución en su nivel la S/I disminuye en la misma medida. La interferencia de S/I variable va a afectar el funcionamiento cuando se produce desvanecimiento en la señal provocando una degradación de los umbrales del receptor y consecuentemente una disminución de los márgenes. Con el fin de mantener la degradación de umbral por debajo de 1 db es necesario que la relación S/I sea mayor que 20 db en el umbral de BER 1E -3. En caso de que las interferencias que se producen procedan de canales diferentes al de la señal útil el nivel de interferencia tolerable será mayor ya que los filtros de recepción reducen la parte de señal que está fuera de banda Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 C - 14

160 Anexo C Topología, Perfiles y Cálculos de los Enlaces por Microondas C Calculo del nivel de interferencia La interferencia producida por un enlace interferente sobre el receptor en estudio se puede representar en la siguiente figura: Figura 57 Ángulos de incidencia de señal interferente El nivel de señal interferente (I) es: I = P TX + G X - L fx - L free_sp + G B - L fb - D ant - NFD donde: A-B = Enlace en estudio X-Y = Enlace interferente P TX = Potencia transmitida por la estación X G X = Ganancia de la antena en la estación X L fx = Pérdidas en el alimentador de la estación X L free_sp = Pérdidas en el espacio libre G B = Ganancia de la antena en la estación B L fb = Pérdidas en el alimentador de la estación B D ant = Discriminación de la antena (para las estaciones X y B) NFD = Discriminación neta de los filtros. Las pérdidas en el espacio libre vienen dadas por la fórmula: L free_sp = 32, log(frec_mhz) + 20 log(dist_km) Db Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 C - 15

161 Anexo C Topología, Perfiles y Cálculos de los Enlaces por Microondas La discriminación de las antenas viene dada por las siguientes fórmulas: Si los enlaces A-B y X-Y usan la misma polarización: D= -20 log{a B (α) A X (β) + AX B (α) AX X (β)} db Si los enlaces A-B y X-Y usan diferente polarización: D= -20 log{ AX B (α) A X (β) + A B (α) AX X (β)} db Donde A es la atenuación copolar y AX la atenuación en polarización cruzada para las antenas en las estaciones B y X y para los ángulos α y β Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 C - 16

162 Anexo C Topología, Perfiles y Cálculos de los Enlaces por Microondas C.2 TOPOLOGIA, PERFILES Y CÁLCULO DE LOS ENLACES C.2.2 Topología de la red Figura 58 Topología red de enlaces a microondas Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 C - 17

163 Anexo C Topología, Perfiles y Cálculos de los Enlaces por Microondas Figura 59 - Perfil enlace SWMi-Moncloa Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 C - 18

164 Anexo C Topología, Perfiles y Cálculos de los Enlaces por Microondas Enlace 9423 MPR Mbps 4QAM SWMI MONCLOA Elevacion (m) 692,18 645,91 Latitud ,00 N ,00 N Longitud ,00 W ,00 W Azimuth Verdadero (º) 281,71 101,68 Angulo Vertical (º) -0,26 0,23 Modelo de Antena SB 1-220B SB 1-220B Altura de Antena (m) 19,75 46,08 Ganancia de Antena (Db) 35,60 35,60 Frecuencia (MHz) 23000,00 Polarizacion V Longitud de la trayectoria (Km) 4,72 Perdidas de Espacio Libre (Db) 133,18 Perdidas de Absorccion Atmosferica (Db) 0,90 Perdidas netas del enlace (Db) 62,88 62,88 Modelo de Radio ALU 9423MPR ALU 9423MPR Potencia de Transmisión (W) 10,00 0,10 Potencia de Transmisión (Dbm) 20,00 20,00 PIRE (Dbm) 55,60 55,60 Designador de la Emisión 28MDG7W 28MDG7W Criterio de Umbral de Recepción BER 10-3 BER 10-3 Nivel de Umbral -87,50-87,50 Señal Recibida (Dbm) -42,88-42,88 Margen Desvanecimiento Térmico (Db) 44,62 44,62 Factor Geoclimatico 5,91 E-05 Inclinación del Trayecto (mr) 4,22 Fade Occurrence Factor (Po) 2,53 E-04 Worst Month SESR 8.78 E E-09 (sg) 0,02 0,02 0,01% Intensidad de lluvia (mm/h) 32,00 Margen Desvanecimiento Plano por lluvia (Db) 44,62 44,62 Atenuación por lluvia (Db) 44,62 44,62 Fuera de Servicio Anual por lluvia (min) 0,97 0,97 Disponibilidad Anual 1,85 E-06 1,85 E-06 (min) 0,97 0,97 Reliability Method - Rec ITU-R P 530-7/8 Precipitación - Rec ITU-R P Tabla 33: Cálculo del enlace SWMi-Moncloa Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 C - 19

165 Anexo C Topología, Perfiles y Cálculos de los Enlaces por Microondas Figura 60 - Perfil enlace Moncloa-Castellana Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 C - 20

166 Anexo C Topología, Perfiles y Cálculos de los Enlaces por Microondas Enlace 9423 MPR Mbps 4QAM MONCLOA CASTELLANA Elevacion (m) 645,91 705,33 Latitud ,00 N ,00 N Longitud ,00 W ,00 W Azimuth Verdadero (º) 59,39 239,40 Angulo Vertical (º) 1,17-1,19 Modelo de Antena SB 1-220B SB 1-220B Altura de Antena (m) 36,77 35,96 Ganancia de Antena (Db) 35,60 35,60 Frecuencia (MHz) 23000,00 Polarizacion H Longitud de la trayectoria (Km) 2,85 Perdidas de Espacio Libre (Db) 128,79 Perdidas de Absorccion Atmosferica (Db) 0,55 Perdidas netas del enlace (Db) 58,14 58,14 Modelo de Radio ALU 9423MPR ALU 9423MPR Potencia de Transmisión (W) 0,10 0,10 Potencia de Transmisión (Dbm) 20,00 20,00 PIRE (Dbm) 55,60 55,60 Designador de la Emisión 28MDG7W 28MDG7W Criterio de Umbral de Recepción BER 10-3 BER 10-3 Nivel de Umbral -87,50-87,50 Señal Recibida (Dbm) -38,14-38,14 Margen Desvanecimiento Térmico (Db) 49,36 49,36 Factor Geoclimatico 5,91 E-05 Inclinación del Trayecto (mr) 20,58 Fade Occurrence Factor (Po) 5,65 E-06 Worst Month SESR 6,60 E-11 6,60 E-11 (sg) 1,73 E-04 1,73 E-04 0,01% Intensidad de lluvia (mm/h) 32,00 Margen Desvanecimiento Plano por lluvia (Db) 49,36 49,36 Atenuación por lluvia (Db) 49,36 49,36 Fuera de Servicio Anual por lluvia (min) 0,04 0,04 Disponibilidad Anual 7,29 E-08 7,29 E-08 (min) 0,04 0,04 Reliability Method - Rec ITU-R P 530-7/8 Precipitación - Rec ITU-R P Tabla 34: Cálculo del enlace Moncloa-Castellana Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 C - 21

167 Anexo C Topología, Perfiles y Cálculos de los Enlaces por Microondas Figura 61 - Perfil enlace Castellana-Pta Hierro Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 C - 22

168 Anexo C Topología, Perfiles y Cálculos de los Enlaces por Microondas Enlace 9423 MPR Mbps 4QAM CASTELLANA PTA HIERRO Elevacion (m) 705,33 672,66 Latitud ,00 N ,00 N Longitud ,00 W ,00 W Azimuth Verdadero (º) 312,88 132,85 Angulo Vertical (º) -0,62 0,58 Modelo de Antena SB 1-220B SB 1-220B Altura de Antena (m) 41,26 12,98 Ganancia de Antena (Db) 35,60 35,60 Frecuencia (MHz) 23000,00 Polarizacion v Longitud de la trayectoria (Km) 5,85 Perdidas de Espacio Libre (Db) 135,04 Perdidas de Absorccion Atmosferica (Db) 1,12 Perdidas netas del enlace (Db) 64,97 64,97 Modelo de Radio ALU 9423MPR ALU 9423MPR Potencia de Transmisión (W) 0,10 0,10 Potencia de Transmisión (Dbm) 20,00 20,00 PIRE (Dbm) 55,60 55,60 Designador de la Emisión 28MDG7W 28MDG7W Criterio de Umbral de Recepción BER 10-3 BER 10-3 Nivel de Umbral -87,50-87,50 Señal Recibida (Dbm) -44,97-44,97 Margen Desvanecimiento Térmico (Db) 42,53 42,53 Factor Geoclimatico 5,91 E-05 Inclinación del Trayecto (mr) 10,42 Fade Occurrence Factor (Po) 1,84 E-04 Worst Month SESR 1,03 E-08 1,03 E-08 (sg) 0,03 0,03 0,01% Intensidad de lluvia (mm/h) 32,00 Margen Desvanecimiento Plano por lluvia (Db) 42,53 42,53 Atenuación por lluvia (Db) 42,53 42,53 Fuera de Servicio Anual por lluvia (min) 2,42 2,42 Disponibilidad Anual 4,61 E-06 4,61 E-06 (min) 2,42 2,42 Reliability Method - Rec ITU-R P 530-7/8 Precipitación - Rec ITU-R P Tabla 35: Cálculo del enlace Castellana-Pta Hierro Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 C - 23

169 Anexo C Topología, Perfiles y Cálculos de los Enlaces por Microondas Figura 62 - Perfil enlace Pta Hierro-Manoteras Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 C - 24

170 Anexo C Topología, Perfiles y Cálculos de los Enlaces por Microondas Enlace 9423 MPR Mbps 4QAM PTA HIERRO MANOTERAS Elevacion (m) 672,66 733,91 Latitud ,00 N ,00 N Longitud ,00 W ,00W Azimuth Verdadero (º) 99,67 279,72 Angulo Vertical (º) 0,71-75,00 Modelo de Antena SB 1-220B SB 1-220B Altura de Antena (m) 5,00 20,37 Ganancia de Antena (Db) 35,60 35,60 Frecuencia (MHz) 23000,00 Polarizacion H Longitud de la trayectoria (Km) 6,05 Perdidas de Espacio Libre (Db) 135,33 Perdidas de Absorccion Atmosferica (Db) 1,16 Perdidas netas del enlace (Db) 65,29 65,29 Modelo de Radio ALU 9423MPR ALU 9423MPR Potencia de Transmisión (W) 0,10 0,10 Potencia de Transmisión (Dbm) 20,00 20,00 PIRE (Dbm) 55,60 55,60 Designador de la Emisión 28MDG7W 28MDG7W Criterio de Umbral de Recepción BER 10-3 BER 10-3 Nivel de Umbral -87,50-87,50 Señal Recibida (Dbm) -45,29-45,29 Margen Desvanecimiento Térmico (Db) 42,21 42,21 Factor Geoclimatico 5,91 E-05 Inclinación del Trayecto (mr) 12,67 Fade Occurrence Factor (Po) 1,61 E-04 Worst Month SESR 9,71 E-09 9,71 E-09 (sg) 0,03 0,03 0,01% Intensidad de lluvia (mm/h) 32,00 Margen Desvanecimiento Plano por lluvia (Db) 42,21 42,21 Atenuación por lluvia (Db) 42,21 42,21 Fuera de Servicio Anual por lluvia (min) 2,75 2,75 Disponibilidad Anual 5,24 E-06 5,24 E-06 (min) 2,75 2,75 Reliability Method - Rec ITU-R P 530-7/8 Precipitación - Rec ITU-R P Tabla 36: Cálculo del enlace Pta Hierro-Manoteras Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 C - 25

171 Anexo C Topología, Perfiles y Cálculos de los Enlaces por Microondas Figura 63 - Perfil enlace Manoteras-Campo de las Naciones Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 C - 26

172 Anexo C Topología, Perfiles y Cálculos de los Enlaces por Microondas Enlace 9423 MPR Mbps 4QAM MANOTERAS C. NACIONES Elevacion (m) 733,91 661,45 Latitud ,00 N ,00 N Longitud ,00W ,00 W Azimuth Verdadero (º) 109,43 289,46 Angulo Vertical (º) -0,87 0,83 Modelo de Antena SB 1-220B SB 1-220B Altura de Antena (m) 29,49 26,51 Ganancia de Antena (Db) 35,60 35,60 Frecuencia (MHz) 23000,00 Polarizacion V Longitud de la trayectoria (Km) 5,10 Perdidas de Espacio Libre (Db) 133,85 Perdidas de Absorccion Atmosferica (Db) 0,98 Perdidas netas del enlace (Db) 63,62 63,62 Modelo de Radio ALU 9423MPR ALU 9423MPR Potencia de Transmisión (W) 0,10 0,10 Potencia de Transmisión (Dbm) 20,00 20,00 PIRE (Dbm) 55,60 55,60 Designador de la Emisión 28MDG7W 28MDG7W Criterio de Umbral de Recepción BER 10-3 BER 10-3 Nivel de Umbral -87,50-87,50 Señal Recibida (Dbm) -43,62-43,62 Margen Desvanecimiento Térmico (Db) 43,88 43,88 Factor Geoclimatico 5,91 E-05 Inclinación del Trayecto (mr) 14,80 Fade Occurrence Factor (Po) 7,10 E-05 Worst Month SESR 2,93 E-09 2,93 E-09 (sg) 7,69 E-03 7,69 E-03 0,01% Intensidad de lluvia (mm/h) 32,00 Margen Desvanecimiento Plano por lluvia (Db) 43,88 43,88 Atenuación por lluvia (Db) 43,88 43,88 Fuera de Servicio Anual por lluvia (min) 1,37 1,37 Disponibilidad Anual 2,61 E-06 2,61 E-06 (min) 1,37 1,37 Reliability Method - Rec ITU-R P 530-7/8 Precipitación - Rec ITU-R P Tabla 37: Cálculo del enlace Manoteras-Campo de las Naciones Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 C - 27

173 Anexo C Topología, Perfiles y Cálculos de los Enlaces por Microondas Figura 64 - Perfil enlace Campo de las Naciones-San Blas Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 C - 28

174 Anexo C Topología, Perfiles y Cálculos de los Enlaces por Microondas Enlace 9423 MPR Mbps 4QAM C. NACIONES SAN BLAS Elevacion (m) 661,45 710,79 Latitud ,00 N ,00 N Longitud ,00 W ,00 W Azimuth Verdadero (º) 189,57 9,57 Angulo Vertical (º) 0,61-0,64 Modelo de Antena SB 1-220B SB 1-220B Altura de Antena (m) 5,00 5,00 Ganancia de Antena (Db) 35,60 35,60 Frecuencia (MHz) 23000,00 Polarizacion H Longitud de la trayectoria (Km) 4,54 Perdidas de Espacio Libre (Db) 132,83 Perdidas de Absorccion Atmosferica (Db) 0,87 Perdidas netas del enlace (Db) 62,50 62,50 Modelo de Radio ALU 9423MPR ALU 9423MPR Potencia de Transmisión (W) 0,10 0,10 Potencia de Transmisión (Dbm) 20,00 20,00 PIRE (Dbm) 55,60 55,60 Designador de la Emisión 28MDG7W 28MDG7W Criterio de Umbral de Recepción BER 10-3 BER 10-3 Nivel de Umbral -87,50-87,50 Señal Recibida (Dbm) -42,50-42,50 Margen Desvanecimiento Térmico (Db) 45,00 45,00 Factor Geoclimatico 5,91 E-05 Inclinación del Trayecto (mr) 10,88 Fade Occurrence Factor (Po) 6,96 E-05 Worst Month SESR 2,22 E-09 2,22 E-09 (sg) 5,82 E-03 5,82 E-03 0,01% Intensidad de lluvia (mm/h) 32,00 Margen Desvanecimiento Plano por lluvia (Db) 45,00 45,00 Atenuación por lluvia (Db) 45,00 45,00 Fuera de Servicio Anual por lluvia (min) 0,81 0,81 Disponibilidad Anual 1,54 E-06 1,54 E-06 (min) 0,81 0,81 Reliability Method - Rec ITU-R P 530-7/8 Precipitación - Rec ITU-R P Tabla 38: Cálculo del enlace Campo de las Naciones-San Blas Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 C - 29

175 Anexo C Topología, Perfiles y Cálculos de los Enlaces por Microondas Figura 65 - Perfil enlace San Blas-SWMi Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 C - 30

176 Anexo C Topología, Perfiles y Cálculos de los Enlaces por Microondas Enlace 9425 MPR Mbps 4QAM SAN BLAS SWMi Elevacion (m) 710,79 692,18 Latitud ,00 N ,00 N Longitud ,00 W ,00 W Azimuth Verdadero (º) 282,71 102,68 Angulo Vertical (º) -0,30 0,28 Modelo de Antena SB 1-250B SB 1-250B Altura de Antena (m) 5,00 5,00 Ganancia de Antena (Db) 36,40 36,40 Frecuencia (MHz) 25000,00 Polarizacion V Longitud de la trayectoria (Km) 3,65 Perdidas de Espacio Libre (Db) 131,65 Perdidas de Absorccion Atmosferica (Db) 0,70 Perdidas netas del enlace (Db) 59,55 59,55 Modelo de Radio ALU 9425MPR ALU 9425MPR Potencia de Transmisión (W) 0,06 0,06 Potencia de Transmisión (Dbm) 18,00 18,00 PIRE (Dbm) 54,40 54,40 Designador de la Emisión 28MDG7W 28MDG7W Criterio de Umbral de Recepción BER 10-3 BER 10-3 Nivel de Umbral -86,50-86,50 Señal Recibida (Dbm) -41,55-41,55 Margen Desvanecimiento Térmico (Db) 44,95 44,95 Factor Geoclimatico 5,91 E-05 Inclinación del Trayecto (mr) 5,10 Fade Occurrence Factor (Po) 8,08 E-05 Worst Month SESR 1,60 E-09 1,60 E-09 (sg) 4,20 E-03 4,20 E-03 0,01% Intensidad de lluvia (mm/h) 32,00 Margen Desvanecimiento Plano por lluvia (Db) 44,95 44,95 Atenuación por lluvia (Db) 44,95 44,95 Fuera de Servicio Anual por lluvia (min) 0,25 0,25 Disponibilidad Anual 4,82 E-07 4,82 E-07 (min) 0,25 0,25 Reliability Method - Rec ITU-R P 530-7/8 Precipitación - Rec ITU-R P Tabla 39: Cálculo del enlace San Blas-SWMi Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 C - 31

177 Anexo C Topología, Perfiles y Cálculos de los Enlaces por Microondas Figura 66 - Perfil enlace SWMi-Lavapies Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 C - 32

178 Anexo C Topología, Perfiles y Cálculos de los Enlaces por Microondas Enlace 9425 MPR Mbps 4QAM SWMi LAVAPIES Elevacion (m) 692,18 664,32 Latitud ,00 N ,00 N Longitud ,00 W ,00 W Azimuth Verdadero (º) 243,88 63,85 Angulo Vertical (º) -0,58 0,55 Modelo de Antena SB 1-250B SB 1-250B Altura de Antena (m) 14,67 7,42 Ganancia de Antena (Db) 36,40 36,40 Frecuencia (MHz) 25000,00 Polarizacion H Longitud de la trayectoria (Km) 3,57 Perdidas de Espacio Libre (Db) 131,45 Perdidas de Absorccion Atmosferica (Db) 0,68 Perdidas netas del enlace (Db) 59,33 59,33 Modelo de Radio ALU 9425MPR ALU 9425MPR Potencia de Transmisión (W) 0,06 0,06 Potencia de Transmisión (Dbm) 18,00 18,00 PIRE (Dbm) 54,40 54,40 Designador de la Emisión 28MDG7W 28MDG7W Criterio de Umbral de Recepción BER 10-3 BER 10-3 Nivel de Umbral -86,50-86,50 Señal Recibida (Dbm) -41,33-41,33 Margen Desvanecimiento Térmico (Db) 45,17 45,17 Factor Geoclimatico 5,91 E-05 Inclinación del Trayecto (mr) 9,83 Fade Occurrence Factor (Po) 3,35 E-05 Worst Month SESR 6,34 E-10 6,34 E-10 (sg) 1,67 E-03 1,67 E-03 0,01% Intensidad de lluvia (mm/h) 32,00 Margen Desvanecimiento Plano por lluvia (Db) 45,17 45,17 Atenuación por lluvia (Db) 45,17 45,17 Fuera de Servicio Anual por lluvia (min) 0,22 0,22 Disponibilidad Anual 4,23 E-07 4,23 E-07 (min) 0,22 0,22 Reliability Method - Rec ITU-R P 530-7/8 Precipitación - Rec ITU-R P Tabla 40: Cálculo del enlace SWMi-Lavapies Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 C - 33

179 Anexo C Topología, Perfiles y Cálculos de los Enlaces por Microondas Figura 67 - Perfil enlace Lavapies-Carabanchel Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 C - 34

180 Anexo C Topología, Perfiles y Cálculos de los Enlaces por Microondas Enlace 9423 MPR Mbps 4QAM LAVAPIES CARABANCHEL Elevacion (m) 664,32 662,03 Latitud ,00 N N Longitud ,00 W ,00 W Azimuth Verdadero (º) 232,13 52,10 Angulo Vertical (º) -0,04 0,01 Modelo de Antena SB 1-220B SB 1-220B Altura de Antena (m) 5,00 5,00 Ganancia de Antena (Db) 35,60 35,60 Frecuencia (MHz) 23000,00 Polarizacion V Longitud de la trayectoria (Km) 4,57 Perdidas de Espacio Libre (Db) 132,90 Perdidas de Absorccion Atmosferica (Db) 0,88 Perdidas netas del enlace (Db) 62,56 62,56 Modelo de Radio ALU 9423MPR ALU 9423MPR Potencia de Transmisión (W) 0,10 0,10 Potencia de Transmisión (Dbm) 20,00 20,00 PIRE (Dbm) 55,60 55,60 Designador de la Emisión 28MDG7W 28MDG7W Criterio de Umbral de Recepción BER 10-3 BER 10-3 Nivel de Umbral -87,50-87,50 Señal Recibida (Dbm) -42,58-42,58 Margen Desvanecimiento Térmico (Db) 44,92 44,92 Factor Geoclimatico 5,91 E-05 Inclinación del Trayecto (mr) 0,50 Fade Occurrence Factor (Po) 1,29 E-03 Worst Month SESR 4,18 E-08 4,18 E-08 (sg) 0,11 0,11 0,01% Intensidad de lluvia (mm/h) 32,00 Margen Desvanecimiento Plano por lluvia (Db) 44,92 44,92 Atenuación por lluvia (Db) 44,92 44,92 Fuera de Servicio Anual por lluvia (min) 0,84 0,84 Disponibilidad Anual 1,6 E-06 1,6 E-06 (min) 0,84 0,84 Reliability Method - Rec ITU-R P 530-7/8 Precipitación - Rec ITU-R P Tabla 41: Cálculo del enlace Lavapies-Carabanchel Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 C - 35

181 Anexo C Topología, Perfiles y Cálculos de los Enlaces por Microondas Figura 68 - Perfil enlace Carabanchel-Villaverde Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 C - 36

182 Anexo C Topología, Perfiles y Cálculos de los Enlaces por Microondas Enlace 9423 MPR Mbps 4QAM CARABANCHEL VILLAVERDE Elevacion (m) 662,03 608,17 Latitud ,00 N ,00 N Longitud ,00 W ,00 W Azimuth Verdadero (º) 147,74 327,76 Angulo Vertical (º) -5,00 0,46 Modelo de Antena SB 1-220B SB 1-220B Altura de Antena (m) 5,00 5,00 Ganancia de Antena (Db) 35,60 35,60 Frecuencia (MHz) 23000,00 Polarizacion H Longitud de la trayectoria (Km) 6,46 Perdidas de Espacio Libre (Db) 135,90 Perdidas de Absorccion Atmosferica (Db) 1,24 Perdidas netas del enlace (Db) 65,94 65,94 Modelo de Radio ALU 9423MPR ALU 9423MPR Potencia de Transmisión (W) 0,10 0,10 Potencia de Transmisión (Dbm) 20,00 20,00 PIRE (Dbm) 55,60 55,60 Designador de la Emisión 28MDG7W 28MDG7W Criterio de Umbral de Recepción BER 10-3 BER 10-3 Nivel de Umbral -87,50-87,50 Señal Recibida (Dbm) -45,94-45,94 Margen Desvanecimiento Térmico (Db) 41,56 41,56 Factor Geoclimatico 5,91 E-05 Inclinación del Trayecto (mr) 8,34 Fade Occurrence Factor (Po) 3,47 E-04 Worst Month SESR 2,43 E-08 2,43 E-08 (sg) 0,06 0,06 0,01% Intensidad de lluvia (mm/h) 32,00 Margen Desvanecimiento Plano por lluvia (Db) 41,56 41,56 Atenuación por lluvia (Db) 41,56 41,56 Fuera de Servicio Anual por lluvia (min) 3,53 3,53 Disponibilidad Anual 6,71 E-06 6,71 E-06 (min) 3,53 3,53 Reliability Method - Rec ITU-R P 530-7/8 Precipitación - Rec ITU-R P Tabla 42: Cálculo del enlace Carabanchel-Villaverde Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 C - 37

183 Anexo C Topología, Perfiles y Cálculos de los Enlaces por Microondas Figura 69 - Perfil enlace Villaverde-Vallecas Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 C - 38

184 Anexo C Topología, Perfiles y Cálculos de los Enlaces por Microondas Enlace 9423 MPR Mbps 4QAM VILLAVERDE VALLECAS Elevacion (m) 608,17 678,01 Latitud ,00 N ,00 N Longitud ,00 W ,00 W Azimuth Verdadero (º) 40,33 220,36 Angulo Vertical (º) 0,55-0,60 Modelo de Antena SB 1-220B SB 1-220B Altura de Antena (m) 5,00 5,00 Ganancia de Antena (Db) 35,60 35,60 Frecuencia (MHz) 23000,00 Polarizacion V Longitud de la trayectoria (Km) 6,96 Perdidas de Espacio Libre (Db) 136,56 Perdidas de Absorccion Atmosferica (Db) 1,33 Perdidas netas del enlace (Db) 66,69 66,69 Modelo de Radio ALU 9423MPR ALU 9423MPR Potencia de Transmisión (W) 0,10 0,10 Potencia de Transmisión (Dbm) 20,00 20,00 PIRE (Dbm) 55,60 55,60 Designador de la Emisión 28MDG7W 28MDG7W Criterio de Umbral de Recepción BER 10-3 BER 10-3 Nivel de Umbral -87,50-87,50 Señal Recibida (Dbm) -46,69-46,69 Margen Desvanecimiento Térmico (Db) 40,81 40,81 Factor Geoclimatico 5,91 E-05 Inclinación del Trayecto (mr) 10,03 Fade Occurrence Factor (Po) 3,61 E-04 Worst Month SESR 3,01 E-08 3,01 E-08 (sg) 0,08 0,08 0,01% Intensidad de lluvia (mm/h) 32,00 Margen Desvanecimiento Plano por lluvia (Db) 40,81 40,81 Atenuación por lluvia (Db) 40,81 40,81 Fuera de Servicio Anual por lluvia (min) 4,63 4,63 Disponibilidad Anual 8,81 E-06 8,81 E-06 (min) 4,63 4,63 Reliability Method Rec ITU-R P 530-7/8 Precipitación - Rec ITU-R P Tabla 43: Cálculo del enlace Villaverde-Vallecas Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 C - 39

185 Anexo C Topología, Perfiles y Cálculos de los Enlaces por Microondas Figura 70 - Perfil enlace Vallecas-SWMi Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 C - 40

186 Anexo C Topología, Perfiles y Cálculos de los Enlaces por Microondas Enlace 9423 MPR Mbps 4QAM VALLECAS SWMi Elevacion (m) 678,01 692,18 Latitud ,00 N ,00 N Longitud ,00 W ,00 W Azimuth Verdadero (º) 345,99 165,98 Angulo Vertical (º) 0,16-0,19 Modelo de Antena SB 1-220B SB 1-220B Altura de Antena (m) 5,00 5,00 Ganancia de Antena (Db) 35,60 35,60 Frecuencia (MHz) 23000,00 Polarizacion H Longitud de la trayectoria (Km) 4,67 Perdidas de Espacio Libre (Db) 133,09 Perdidas de Absorccion Atmosferica (Db) 0,90 Perdidas netas del enlace (Db) 62,79 62,79 Modelo de Radio ALU 9423MPR ALU 9423MPR Potencia de Transmisión (W) 0,10 0,10 Potencia de Transmisión (Dbm) 20,00 20,00 PIRE (Dbm) 55,60 55,60 Designador de la Emisión 28MDG7W 28MDG7W Criterio de Umbral de Recepción BER 10-3 BER 10-3 Nivel de Umbral -87,50-87,50 Señal Recibida (Dbm) -42,79-42,79 Margen Desvanecimiento Térmico (Db) 44,71 44,71 Factor Geoclimatico 5,91 E-05 Inclinación del Trayecto (mr) 3,03 Fade Occurrence Factor (Po) 3,52 E-04 Worst Month SESR 1,19 E-08 1,19 E-08 (sg) 0,03 0,03 0,01% Intensidad de lluvia (mm/h) 32,00 Margen Desvanecimiento Plano por lluvia (Db) 44,71 44,71 Atenuación por lluvia (Db) 44,71 44,71 Fuera de Servicio Anual por lluvia (min) 0,93 0,93 Disponibilidad Anual 1,77 E-06 1,77 E-06 (min) 0,93 0,93 Reliability Method - Rec ITU-R P 530-7/8 Precipitación - Rec ITU-R P Tabla 44: Cálculo del enlace Vallecas-SWMi Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 C - 41

187 Anexo D Descripción del sistema Dimetra de Motorola ANEXO D SISTEMA MOTOROLA DIMETRA Dimetra es un sistema integrado de radiocomunicaciones para voz y datos, en conformidad con el estándar TETRA, con posiciones de despacho y prestaciones de gestión de red. El equipamiento de la red Dimetra ha sido específicamente diseñado y optimizado para redes privadas y de seguridad pública y permite una migración suave desde sistemas analógicos convencionales hacia sistemas digitales TETRA. A continuación se realizara una descripción del Sistema Dimetra especificando los usuarios que lo utilizan, su arquitectura y los servicios ofrecidos. D.1 Usuarios del Sistema El sistema Dimetra presta servicio a tres grupos de usuarios: Usuarios de Terminales Radio: los usuarios acceden al sistema utilizando sus terminales de radio, que en términos TETRA se conocen como MS (Mobile Stations) y pueden desplazarse libremente por el área de cobertura proporcionada por el sistema. Operadores de Despacho: son usuarios no móviles que tienen acceso a prestaciones avanzadas y recursos del sistema que les permiten comunicarse en forma eficiente y gestionar a los usuarios móviles y flotas. Los operadores de despacho acceden al sistema mediante las Consolas de Despacho (DC=Dispatch Consoles). Administradores del Sistema: son responsables de la gestión y el mantenimiento del Sistema Dimetra y disponen de numerosas aplicaciones a las que acceden utilizando terminales de gestión de red (NMT=Network Management Terminals). D.2 Arquitectura DIMETRA IP En este apartado se describe la arquitectura del Sistema Dimetra IP y sus componentes. Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 D-1

188 Anexo D Descripción del sistema Dimetra de Motorola D.2.1 Arquitectura En el sistema Dimetra IP se distinguen cinco entidades funcionales: las Estaciones Base, las Estaciones Móviles, la Infraestructura de Conmutación y Gestión y el Subsistema de Despacho. Desde el punto de vista de emplazamientos físicos, el Sistema Dimetra se compone de una Oficina de Conmutación (MSO), uno o varios emplazamientos de control y una o varios emplazamientos base. En los siguientes apartados se realiza una breve descripción de cada una de las entidades mencionadas, especificando el emplazamiento físico en el que se ubican y sus componentes D Estaciones Base y Estaciones Móviles La arquitectura Dimetra IP es muy escalable y dependiendo de la cobertura radio y los requerimientos de capacidad del sistema permite utilizar una única estación base (BS) o varios miles de ellas. Las estaciones base o BTS (Base Transceiver Stations) proporcionan cobertura radio en una zona geográfica específica que se conoce como célula. Los usuarios radio utilizan MS para comunicarse con las BTS utilizando el protocolo de interfaz aire TETRA que posee mecanismos que permiten a las MS seleccionar la BTS más apropiada para la comunicación en cada lugar sin ninguna intervención del usuario radio. Figura 71 Estructura celular de la Red de Acceso Radio Dimetra. Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 D-2

189 Anexo D Descripción del sistema Dimetra de Motorola D Infraestructura de Conmutación y Gestión El estándar TETRA define el Equipamiento de Red Central (CEN = Central Equipment Network) como la Infraestructura de Conmutación y Gestión (SwMI), sin embargo no define ninguno de sus componentes ni la arquitectura interna del SwMI. El SwMI del Sistema Dimetra IP de Motorola emplea un concepto de networking inteligente con procesamiento de llamada distribuido y por lo tanto no existe conmutador en el sentido habitual. La función de conmutación la asume una red IP mientras que el procesamiento de las llamadas es proporcionado por varios servidores y pasarelas conectados a la red IP. Figura 72 Interconexión de elementos en el Sistema Dimetra. La ventaja más importante de esta arquitectura es la robustez del sistema ante fallos. Por ejemplo, si una zona queda desconectada a causa de un fallo en un enlace, las comunicaciones continúan normalmente en el resto del sistema y además no se interrumpen dentro de la zona aislada que opera con total normalidad. Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 D-3

190 Anexo D Descripción del sistema Dimetra de Motorola Figura 73 Componentes del Sistema Dimetra IP. A efectos de la gestión de red, las zonas se agrupan en clusters y en un sistema puede haber hasta un máximo de 16 clusters. Además de los componentes particulares de cada zona cada cluster añade los servidores que se especifican en Componentes del Sistema Dimetra IP de este anexo. Figura 74 Componentes de Zona y de Cluster del Sistema Dimetra IP. D Subsistema de Despacho Cada zona dentro del sistema puede dotarse con un subsistema de Despacho. El subsistema de despacho utilizado en Dimetra SR 5.2 se basa en los Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 D-4

191 Anexo D Descripción del sistema Dimetra de Motorola componentes del sistema Centracom Gold Elite que se especifican en Componentes del Sistema Dimetra IP de este anexo. Figura 75 Subsistema de Despacho Centracom Elite. D Emplazamientos Físicos Los grupos funcionales de componentes especificados en los apartados anteriores pueden ubicarse en tres tipos de emplazamientos físicos: Oficina de Conmutación (Mobile Switching Office - MSO): aloja los componentes de zona y cluster del sistema. Emplazamientos de Control (Control Sites): son sitios en los que operan los usuarios no móviles (operadores de despacho y administradores de red) y podrán disponer de Consolas de Despacho (DC), o Terminales de Gestión de Red (NMT), o ambos. Emplazamientos Base: en estos emplazamientos se ubican las BTS y se encuentran distribuidos por todo el área de cobertura de la red, en sitios tales que pueden dar cobertura radio apropiada. Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 D-5

192 Anexo D Descripción del sistema Dimetra de Motorola Figura 76 Emplazamientos Físicos de un Sistema Dimetra IP. D Red de Transporte IP Los distintos componentes de zona y de cluster se comunican entre sí utilizando la red Dimetra Internet Protocol (IP). Cada nodo de una red IP tiene asignada una dirección IP de 32 bits que sólo identifica una red determinada, sino también un nodo concreto dentro de la red. Una dirección se divide en dos partes: el identificador de red (NET ID) y el identificador de host (HOST ID). El HOST ID se refiere a un host concreto, mientras que el NET ID hace referencia a la red en la que se encuentra el host. El HOST ID se puede descomponer todavía más para crear subredes. La red IP se utiliza para el transporte de voz, datos, control y tráfico de gestión de red. La red emplea tecnología IP multicast para permitir las comunicaciones multipunto basadas en grupos. Los componentes de la red IP se especifican en Componentes del Sistema Dimetra IP de este anexo. Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 D-6

193 Anexo D Descripción del sistema Dimetra de Motorola Figura 77 Componentes de Red de un Sistema Dimetra IP. Los apartados anteriores describen la arquitectura general del sistema Dimetra IP, los siguientes apartados describen los componentes del sistema en detalle. D.2.2 Componentes del Sistema DIMETRA IP Los componentes del sistema Dimetra IP se pueden desglosar en: Componentes de MSO Componentes del Emplazamiento de Control Componentes de la Estación Base Estaciones móviles Componentes adicionales A continuación se describe cada uno de estos puntos. Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 D-7

194 Anexo D Descripción del sistema Dimetra de Motorola D Componentes del MSO Los componentes de la zona se alojan en cuatro armarios estándar de 19": Armario de Centro de zona que contiene al Controlador Director de Zona (ZC), Servidores de Zona, Gateway de Datos y Gateway Routers. Armario de AEB que contiene al Ambassador Electronics Bank (AEB). Armario de TIG que contiene hasta 4 Gateways de Interconexión Telefónica (TIG). Armario de MGEG que contiene hasta 4 equipos Motorola Gold Elite Gateway (MGEG). Figura 78 Armario de Centro de Zona Figura 79 Armario de Ambassador Electronics Bank Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 D-8

195 Anexo D Descripción del sistema Dimetra de Motorola Figura 80 Armario Telephone Interconnect Gateway Figura 81 Motorola Gold Elite Gateway Los componentes de la red de transporte IP se alojan en dos tipos de armarios de equipos: Armario de LAN Switch que contiene switches LAN, Routers de Red Periférica (PN) y de Frontera (BR), Gateway Nodo de Soporte GPRS (GGSN), Servidor de Tiempos de Red (NTS), Servidor de Gestión de Seguridad Central (CSMS), Cortafuego de Seguridad de Red, Switch de Zona Desmilitarizada (DMZ) y Sistema de Sensores de Detección de Intrusión de Seguridad de Red (IDSS). Armario del Switch WAN que contiene un Switch WAN, Core Routers y/o Routers de Salida, un servidor terminal y módem. Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 D-9

196 Anexo D Descripción del sistema Dimetra de Motorola Figura 82 Armario de LAN Switch Figura 83 Armario del WAN Switch Por último, los componentes del Cluster se alojan en el armario de Servidores de Cluster que contiene servidores de gestión de red de cluster, el servidor de gestión de transporte de red IP y los servidores de Centro de Autenticación (AuC). Figura 84 Armario del Servidor de Cluster En los siguientes apartados se describen cada uno de los componentes que se observan en las figuras anteriores. Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 D-10

197 Anexo D Descripción del sistema Dimetra de Motorola D D Elementos de la Red de Transporte IP WAN Switch El Switch WAN proporciona las interfaces entre las MSO y sitios remotos las estaciones base, emplazamientos de control y otras MSO. D LAN Switch Los LAN Switches se utilizan para interconectar todos los dispositivos Ethernet a la MSO. D Core Router El Core Router utiliza el protocolo Frame Relay para dirigir tráfico a los emplazamientos a través del Switch WAN, que actúa como Switch de Frame Relay. D Exit Router El Router de Salida utiliza Frame Relay para dirigir tráfico a otras MSO a través del Switch WAN que actúa como Switch de Frame Relay. D NTS El Servidor de Tiempos de Red (NTS) es una referencia de tiempo y frecuencia modular que cumple dos funciones en el sistema Dimetra IP: Actúa como Reloj de Referencia Primario (PRC) para la sincronización de la red de transporte. Actúa como servidor de Protocolo de Tiempos de la Red (NTP) que proporciona un tiempo UTC y referencia de fecha a todos los elementos del sistema conectados mediante IP (clientes de NTP) que soportan NTP. D Gateway Routers Dentro de los Switches LAN se establecen dos LAN virtuales primarias (VLAN). Estas LAN denominadas de transición (TLAN1 y TLAN2) proporcionan acceso a todo el tráfico (voz, datos, control y gestión de red) que necesita ser encaminado entre los diferentes routers ( Core, Gateway, y Routers de Salida). Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 D-11

198 Anexo D Descripción del sistema Dimetra de Motorola Los Gateway Routers se conectan a las TLAN y a las otras VLAN y enrutan sólo el tráfico requerido por cada VLAN y por tanto filtrando el tráfico de las TLAN. D Routers de Frontera y Redes Periféricas Los routers de frontera forman parte de la Red Periférica (PN) de Dimetra. Conforman el lado del cliente de la Zona Desmilitarizada (DMZ) enrutando tráfico hacia y desde la red del cliente a la DMZ. El Router de la PN dirige tráfico desde la DMZ (vía el Switch WAN) hacia las DMZ en otras MSO y hacia cualquier Router frontera que puede localizarse en los emplazamientos de mando. D D Elementos para Conmutación de Voz Controlador de Zona Las funciones principales del Controlador de Zona son: Procesamiento y generación de señalización de llamada. Configuración del Ambassador Electronics Bank para enrutamiento de audio y de MGEG, CEB y TIG. Control y asignación de recursos de la interfaz aire. Control asignación de recursos de los MGEG. Procesamiento y Registro de la Estación Móvil y afiliaciones al grupo. Control y asignación de recursos del Gateway de Interconexión Telefónica. Recolección, compartición y arbitrio de información de registro con otros Controladores de Zona en sistemas multizonales. Autenticación en el procedimiento de registro del MS. D Servidores de Zona Se distinguen cuatro servidores de gestión de red: Servidor de Base de Datos de Zona (ZDS): mantiene la base de datos de la infraestructura para la zona. Este servidor pasa órdenes e información de la aplicación del Gestor de Control Radio al controlador Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 D-12

199 Anexo D Descripción del sistema Dimetra de Motorola de zona, administra las licencias de la aplicación, autoriza y autentica a los usuarios de gestión de red. Servidor de FullVision (FVS): recolecta la información de gestión de fallos para componentes dentro de su zona. Router de Tráfico Aire (ATR): recibe información de tráfico radio del controlador de zona, crea paquetes de Acceso a Información de Tráfico Aire (ATIA) y los difunde en la red. Servidor de Estadísticas de Zona (ZSS): recolecta y almacena estadísticas relacionadas con el procesamiento de llamada a nivel de red extendida tales como número de llamadas, PTT, y ocupados. D Servidores de Cluster Existen dos servidores que operan a nivel de cluster: Servidor de Estadísticas de Sistema (SSS): almacena las estadísticas necesarias para crear informes de rendimiento en los diferentes Clusters. Este servidor recolecta y guarda información estadística a nivel de sistema de cada uno de las routers de tráfico aire (ATR) dentro del Cluster para su utilización por la aplicación de Informes Históricos a nivel de Cluster. Servidor de Configuración de Usuario (UCS): soporta la aplicación de Gestión de Configuración de Usuarios que se utiliza para configurar los usuarios radio, grupos de conversación y otros parámetros a nivel de Cluster. Servidor de Rendimiento de la Red de Transporte (TNPS): monitoriza el rendimiento de todos los componentes de gestión de red dentro del Cluster. D Ambassador Electronics Bank El AEB es un conmutador de audio TDM que puede reconfigurarse dinámicamente desde el ZC para dirigir el audio entre el MGEG, el sistema de Despacho y el TIG. En Dimetra IP el AEB se necesita para apoyar a los operadores de consola Elite y para la conectividad del TIG. Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 D-13

200 Anexo D Descripción del sistema Dimetra de Motorola D Elementos necesarios para comunicaciones de datos Las comunicaciones de datos se realizan a través del Gateway de Datos que utiliza dos tarjetas de procesamiento; una ejecuta la aplicación de Gateway de Red de Radio (RNG) y el otro ejecuta la aplicación de Router de Datos por Paquetes (PDR). Una tercera tarjeta procesadora ejecuta la aplicación de Router de Datos Cortos (SDR). D Router de Datos Cortos El Router de Datos Cortos SDR soporta el Servicio de Transporte de Datos Cortos enrutando los mensajes de datos cortos dentro del sistema utilizando las Identidades Cortas de Usuario TETRA (ISSI y GSSI). Todos los paquetes de datos cortos a ser entregados vía el Servicio de los Datos Cortos (SDS) se envían al SDR. El SDR se debe configurar con el ISSI de las unidades que pueden realizar comunicaciones de datos cortos. Antes de realizar la transferencia de datos, el SDR comprueba en su base de datos de configuración si esta habilitado el ISSI de las partes implicadas en la comunicación. Para una aplicación ejecutada en un host fijo en una red cliente, en el SDR debe registrarse su dirección IP junto al ISSI. Para los mensajes de datos cortos a ser entregados a las MS, el SDR remite el mensaje de datos cortos a la BTS apropiada. En el caso de los mensajes de datos cortos a ser entregados a un host fijo (externo), el SDR mapea el direccionamiento TETRA (ISSI) a una dirección de IP y remite el mensaje de datos cortos al host utilizando TCP/IP. D Pasarela de Datos por paquetes El PDG soporta el Servicio de Datos por Paquetes (PDS) realizando el enrutado de los datos IP dentro del sistema basándose en las direcciones ISSI de TETRA. Los datos IP enviados al cliente sobre la interfaz aire TETRA utilizan el protocolo TETRA SNDCP y se envían al PDG. El PDG remite los datos a la estación base apropiada para que los entregue al cliente. Los datos IP enviados a host fijos de una red cliente se envían al PDG que enruta los datos al host utilizando la dirección IP. Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 D-14

201 Anexo D Descripción del sistema Dimetra de Motorola Para establecer las comunicaciones de datos por paquetes, el PDG debe tener registradas todas las direcciones de las unidades que pueden participar en estas comunicaciones. Antes de realizar los procesos de afiliación y transferencia de datos el PDG comprueba que están registradas las direcciones en la base de datos. El PDG consiste en un Gateway de Red Radio (RNG) y un Router de Datos por Paquetes (PDR). El RNG maneja la comunicación del enlace avanzado TETRA con las Estaciones Móviles (MS), mientras que el PDR maneja el enrutamiento de datagramas IP hacia y desde el Nodo de Apoyo del Gateway GPRS (GGSN), que gestiona la comunicación con redes IP externas que utilizan el PDS. D GGSN El Servicio de Radio de Paquete General (GPRS) está definido y estandarizado por el Instituto de Normas de Telecomunicación Europeo (ETSI) y es un servicio IP de datos basados en paquetes desarrollado para las redes GSM (Sistema Global de Comunicaciones Móviles). GPRS usa dos elementos de red: Nodo de apoyo GPRS (SGSN). Nodo Gateway de apoyo GPRS (GGSN). En el sistema Dimetra IP la funcionalidad de GGSN se reutiliza para conectar el Servicio de Datos por Paquetes a las redes externas. En Dimetra, el Gateway de Datos por Paquetes actúa como el equivalente al SGSN. D Elementos de Interconexión Telefónica El TIG y el Echo Canceller (CEE) constituyen una única interfaz E1 que lleva el audio PCM de las llamadas telefónicas entre el sistema de Dimetra y una PABX utilizando el protocolo de señalización Q-SIG de ETSI. En las llamadas de interconexión telefónicas, el Controlador de Zona (ZC) controla tanto la asignación de ruta de audio del AEB al TIG como la señalización para el establecimiento de llamada con la PABX. El TIG multiplexa la voz proveniente del AEB con la señalización Q-SIG proveniente del ZC y retransmite esto a la PABX (vía el cancelador de ecos). En la dirección inversa, el TIG Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 D-15

202 Anexo D Descripción del sistema Dimetra de Motorola demultiplexa la voz y la señalización Q-SIG proveniente de la PABX, y retransmite la voz hacia al AEB y la señalización al ZC. El Cancelador de Ecos suprime cualquier eco de la red del teléfono para que no moleste al usuario de la radio. D MGEG El MGEG realiza la transcodificación de audio entre el audio en formato ACELP utilizado dentro de la red Dimetra IP y los audios PCM usados por el subsistema de Despacho Elite y PABX externas. Gobernado por el Controlador de Zona, el MGEG extrae el audio en formato ACELP de los paquetes IP recibidos en su interfaz Ethernet, convierte el audio a PCM y lo inserta en la ranura temporal apropiada en su interfaz E1 con el AEB. D D Elementos de Seguridad Servidor de Gestión de Seguridad Central (CSMS) El CSMS soporta las siguientes aplicaciones y servidores de gestión: Servidor y Administrador Antivirus primario (a nivel de Sistema). Servidor de la autenticación (a nivel de Sistema). Administrador de cortafuego (a nivel de la MSO). Administrador de Sensores del Sistema para Descubrimiento de Intrusión. D Firewall El firewall vigila el tráfico que entra y/o sale de una MSO en el sistema Dimetra IP. D Switch de Zona Desmilitarizada (DMZ) El Switch DMZ se conecta al firewall para mantener conexiones múltiples a sistemas externos. Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 D-16

203 Anexo D Descripción del sistema Dimetra de Motorola D Sensor de Sistema de Descubrimiento de Intrusión (IDSS) El Descubrimiento de la intrusión es una función a nivel de MSO que supervisa los paquetes de la red e intenta descubrir si un hacker está intentando irrumpir en un sistema. La adición de un IDSS a un sistema permite a los administradores tomar acciones preventivas en caso de que el sistema quede comprometido y graba los ataques a la red de forma que la fuente pueda ser seguida. D D Elementos de Autenticación y Cifrado Interfaz Aire Centro de Autenticación El Centro de Autenticación (AuC almacena y distribuye al resto de la infraestructura las claves de cifrado, proporcionando datos de gestión de claves y de autenticación a todos los usuarios del sistema D Centro de Aprovisionamiento (PrC) El Centro de Aprovisionamiento (PrC)es un ordenador aislado que se utiliza para la generación de claves de autenticación (K) y la clave de encriptado SCK-TMO que se transfieren al Cargador Variable de Claves (KVL), para su descarga subsecuente en los terminales radio. D Cargador Variable de Claves Los KVL3000 se utilizan para transferir claves Interface Aire de la Infraestructura (Ki) desde el Centro de la Autenticación (AuC) a los Controladores de la Zona, Controladores de Emplazamiento TETRA, y controladores de Base Radio. También se utilizan para transferir claves de autenticación de los usuarios (K) y Claves de Cifrado Estáticas desde el PrC a las Estaciones Móviles. Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 D-17

204 Anexo D Descripción del sistema Dimetra de Motorola D D Elementos de Cifrado Extremo a Extremo Infraestructura de Gestión de Claves (KMF) La Infraestructura de Gestión de Claves KMF utiliza una arquitectura del tipo cliente servidor. El KMF genera y almacena todo el material clave realizando el mantenimiento de claves y alias (internos al KMF). D Cargador Variable de Claves Cifrado Extremo a Extremo El Cargador Variable de Claves KVL 3000 Plus (KVL) es una unidad portátil a baterías utilizada para crear, almacenar, y transferir claves de cifrado entre las Infraestructuras de Gestión de Claves (KMF) y las Estaciones Móviles para el cifrado Extremo a Extremo. Figura 85 Cargador Variable de Claves KVL D Componentes del Emplazamiento de Control Los componentes de emplazamiento de control pueden, si se requiere, localizarse en la MSO, pero normalmente se localiza en un Emplazamiento remoto de Control. El siguiente diagrama muestra un emplazamiento de Control con DC y NMT. Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 D-18

205 Anexo D Descripción del sistema Dimetra de Motorola Figura 86 Componentes del Emplazamiento de Control. D Central Electronics Bank (CEB) El CEB que proporciona las interfaces con las consolas de Despacho y otros equipos periféricos. Figura 87 Armario Central Electronics Bank. Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 D-19

206 Anexo D Descripción del sistema Dimetra de Motorola D Consola de Despacho La Consola de Despacho (DC) es la Consola Centracom Gold Elite que se compone de un Ordenador Personal normal (PC) y la Electrónica de Interfaz de Consola (CIE). Figura 88 Consola de Despacho. El CIE proporciona el audio a los operadores de Despacho. Un micrófono conectado al CIE captura y transmite audio de Despacho al CEB. El operador de Despacho escucha el tráfico de audio recibido del CEB a través de los altavoces montados en el CIE. El CIE actúa como una interfaz y conversor de formato para datos que fluyen entre la Consola de Despacho y el CEB. D Servidor de Base de Datos Elite El servidor aloja una base de datos de información de configuración para cada Consola de Despacho dentro de la zona y almacena una base de datos de todos los alias de texto usados por las Consolas de Despacho dentro de la zona. D Terminal de Gestión de Red El Terminal de Gestión de red (NMT) es un Ordenador Personal normal (PC) que los administradores de red utilizan para ejecutar las diferentes aplicaciones de gestión que les permiten acceder a los datos almacenados en las bases de datos de los distintos servidores de gestión de red ubicados en la MSO. Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 D-20

207 Anexo D Descripción del sistema Dimetra de Motorola D Componentes de la Estación Base La mayoría de los componentes de la Estación Base se alojan dentro de un armario de equipo conocido como Base Transceiver Station (BTS). El único equipo adicional típicamente requerido es el sistema de antenas y una fuente de alimentación y/o baterías de respaldo. El sistema soporta dos tipos de BTS: Enhanced Base Transceiver System (EBTS): es una BTS de elevada potencia que proporciona hasta 16 canales en un único armario o hasta 32 canales en dos armarios. Está disponible en las bandas de frecuencias de y MHz. Mini BTS (MBTS): una estación base de menor potencia que proporciona hasta 8 canales en un único armario compacto o 16 canales en dos armarios. Está disponible únicamente en la banda de frecuencias de MHz. Figura 89 Mini BTS. Ambas BTS comprenden los cuatro componentes funcionales que se describen en los siguientes apartados: Base Radio (BR). Controlador de Emplazamiento TETRA (TSC). Sistema de Alarmas de Entorno (EAS). Sistema de Distribución de RF (RFDS). D Base Radio (BR) La Base Radio (BR) es una interfaz de RF de alta potencia que entrega en el caso de las EBTS hasta 25 vatios de potencia de RF, en el caso de la MBTS 10 W, (ajustable) al sistema de antena (después de las pérdidas del RFDS). La BR utiliza tecnología TDMA para proporcionar 4 canales en una portadora de 25 khz. Las distintas configuraciones disponibles permiten satisfacer los requisitos de capacidad siendo las EBTS capaz de gestionar hasta 32 canales y las MBTS un máximo de 16. Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 D-21

208 Anexo D Descripción del sistema Dimetra de Motorola Las EBTS en un único armario pueden alojar hasta cuatro BR requiriéndose un segundo armario para un mayor número de portadoras. Por su parte, las MBTS pueden alojar 2 portadoras en un armario y hasta 4 si se disponen dos. Tanto para la EBTS como para la MBTS, la BR incorpora recepción con diversidad para aumentar el retroalcance, el rendimiento y la fiabilidad. En la EBTS, cada BR está dotada con un receptor triple combinado para permitir la recepción en doble o triple diversidad de antena, sin embargo en la MBTS sólo es posible la recepción en doble diversidad. D Controlador de Emplazamiento TETRA (TSC) El Controlador de Emplazamiento TETRA (TSC) se comunica con los componentes de la MSO utilizando la interfaz X.21 o E1 y controla el funcionamiento de las BR. El TSC también contiene un módulo de referencia de tiempo y frecuencia. El módulo incluye un oscilador de elevada estabilidad para proporcionar la referencia de frecuencia y receptor de GPS para proporcionar la referencia de tiempos. El TSC es capaz de proporcionar todas las funciones de procesamiento de llamadas necesarias para permitirle a la estación base operar como un emplazamiento autónomo en caso de que el sistema TETRA se desconecte de la MSO. D Sistema de la Alarma Medioambiental (EAS) La EBTS incorpora un Sistema de Alarma de Entorno (EAS) para entregar informes de fallos a la MSO que dispone de 48 entradas de alarma y dos salidas externas para utilizar en aplicaciones tales como el encendido del grupo electrógeno. D Sistema de Distribución de Radio Frecuencia (RFDS) Para combinar las salidas de las Bases Radio en una única conexión a la antena de transmisión, el Sistema de Distribución de Radio Frecuencia (RFDS) de las MBTS utiliza combinadores híbridos y el de las EBTS puede utilizar combinadores híbridos o de cavidad. El RFDS también dispone de un multiacoplador de recepción para distribuir la señal desde cada una de las tres conexiones de antena de recepción a cada una de las Bases Radio. Opcionalmente Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 D-22

209 Anexo D Descripción del sistema Dimetra de Motorola el RFDS también puede utilizar un duplexor para combinar una de las entradas del receptor con la salida del transmisor. D Estaciones Móviles Las Estaciones Móviles (MS) permiten el acceso de los usuarios radio a los servicios de comunicación proporcionados por el sistema. Las MS se comunican con las BTS usando el protocolo de la interfaz aire TETRA. Además de proporcionar acceso a la comunicación de radio del sistema, las MS brindan varias prestaciones que permiten a los usuarios usar estos servicios eficazmente. Figura 90 Terminal Móvil MTM800 y portátil MTH800. Las MS dispone de una Interfaz de Equipo Periférico (PEI) que permite el acceso de dispositivos externos a los Servicios optativos de Transporte de Datos Cortos y Servicios de Datos de Paquete. D.3 Servicios Las prestaciones que el sistema ofrece a los usuarios se subdividen en: Servicios de voz: son los servicios de comunicaciones por voz ofrecidos por el sistema tanto a los usuarios radio como los operadores de despacho. Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 D-23

210 Anexo D Descripción del sistema Dimetra de Motorola Servicios de datos: son los servicios de comunicaciones de datos ofrecidos por el sistema tanto a los usuarios radio como los operadores de despacho. Servicios suplementarios: son servicios adicionales ofrecidos por el sistema que complementan a los servicios de voz y datos. Prestaciones de consola: funciones que permiten el acceso, por parte de los operadores que utilizan la aplicación de despacho Centracom Elite de Motorola, a los servicios de voz y datos que ofrece el sistema así como a servicios adicionales que proporciona el subsistema de despacho. Prestaciones de gestión de consola: funciones que permiten gestionar el sistema de consolas de despacho (DC), incluyendo la definición del perfil de cada operador de despacho. Prestaciones del gestor de control radio (RCM): funciones de la aplicación RCM. Prestaciones del administrador de red: funciones de las restantes aplicaciones de gestión de red, que por lo general utilizan únicamente los administradores de red. Prestaciones de las estaciones móviles: permiten a los usuarios radio acceder a los servicios radioeléctricos del sistema, así como funciones adicionales de los módulos radioeléctricos móviles y portátiles de Motorola. Con objeto de simplificar este documento y teniendo en cuenta el objeto de este trabajo, los siguientes apartados sólo se centran en la descripción de los servicios de voz, datos y suplementarios ofrecidos por el sistema. D.3.1 Servicios de Voz En este apartado se describen los servicios de voz ofrecidos por el sistema Dimetra. A no ser que se especifique lo contrario, tanto los terminales móviles como las consolas de despacho pueden iniciar y recibir estos servicios. Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 D-24

211 Anexo D Descripción del sistema Dimetra de Motorola D Llamada de Grupo Los servicios de llamada de grupo permiten a los terminales móviles y a las consolas de despacho establecer una comunicación uno-a-muchos con un grupo de usuarios conocido como grupo de conversación. La afiliación al grupo de conversación no es una afiliación estática configurada desde dentro de la infraestructura sino que la determinan los usuarios radio quienes han elegido pertenecer a un grupo en un instante dado. El servicio de llamada de grupo es un servicio semi-dúplex en el que sólo un usuario puede transmitir tráfico en un momento determinado. D Llamada de Anuncio La llamada de anuncio es una llamada de grupo punto a multi-punto que permite comunicar con múltiples grupos de conversación simultáneamente. La llamada multigrupo utiliza el servicio de llamada de grupo TETRA. Un multigrupo es un grupo de grupos de conversación. Cada grupo de conversación puede ser asociado a uno y sólo un multigrupo. D Llamada de Emergencia El sistema soporta un servicio de llamada de emergencia. Las llamadas de emergencia pueden ser o bien llamadas de grupo, o bien llamadas multigrupo. La llamada de emergencia es una llamada de grupo con la máxima prioridad en el sistema. Cuando el sistema está ocupado las llamadas de emergencia se establecen inmediatamente mediante un proceso de apropiación incondicional del canal utilizado por la llamada de menor prioridad en curso. La llamada de prioridad más baja se termina y los recursos requeridos son inmediatamente concedidos al terminal que hace la llamada de emergencia. D Llamada Individual (Semi-Dúplex o Full Dúplex) Este servicio permite a las MS y a las DC iniciar y recibir llamadas TETRA individuales en modo Dúplex o Semi-Dúplex. Esta es una comunicación uno-a-uno con sólo dos partes involucradas en la llamada habilitadas para escuchar la comunicación. De ahí que también se la conozca en Dimetra como Llamada Privada. Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 D-25

212 Anexo D Descripción del sistema Dimetra de Motorola La Transmisión full-dúplex significa que cada usuario puede transmitir o recibir tráfico al mismo tiempo. Las llamadas de interconexión telefónicas siempre son fulldúplex, por lo tanto las llamadas individuales se presentan al usuario como llamadas telefónicas. D Llamada de Interconexión Telefónica El servicio de llamadas de interconexión telefónica proporciona comunicación fulldúplex entre una MS y un usuario de PABX o PSTN. El acceso a la PSTN se realiza vía las PABX. El servicio permite a una MS iniciar una llamada de interconexión telefónica solicitando una llamada individual al ISSI reservado para el Gateway de Interconexión Telefónica (TIG) e incluyendo el número de la central requerido en la petición de llamada. De la misma manera, los usuarios de la PABX pueden también iniciar la llamada de interconexión telefónica a una MS marcando una extensión reservada para la MS. El usuario externo puede marcar un prefijo conocido por el sistema Dimetra, seguido por el ISSI de la MS, o un número DDI (Direct Dial-In) reservado, también conocido por el sistema Dimetra. D.3.2. Servicios de Datos Esta sección describe los servicios de datos que ofrece el sistema. A no ser que se especifique lo contrario, tanto los terminales móviles como las consolas de despacho pueden iniciar y recibir estos servicios. Los únicos servicios suplementarios aplicables a todos los servicios de datos son el Cifrado del interfaz aire (Clave estática) y la Identificación de llamante. El sistema Dimetra ofrece tres clases de comunicación de datos: Mensajes de estado Servicio de Datos Cortos Servicio de Datos por Paquete Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 D-26

213 Anexo D Descripción del sistema Dimetra de Motorola D Mensajes de Estatus Figura 91 Ejemplo de comunicación de datos. El servicio de Mensajes de Estatus permite a las MS enviar mensajes de estado predefinidos de 32 bits al sistema de consolas de despacho utilizando el Servicio de Transporte de Datos Cortos TETRA sobre la interfaz aire y solamente a través del canal de control principal (MCCH). Figura 92 Ejemplo de comunicación de mensajes predefinidos. La comunicación utiliza la capacidad libre del MCCH por lo que se entrega en el segundo en el que se envío. Se trata de un mensaje instantáneo que genera poca carga y por tanto eficiente. Sólo las MS pueden enviar mensajes de estado. Los mensajes de estado se eligen de una lista predefinida formada por hasta 256 mensajes. Un mensaje de estado que se envía desde la MS aparece en la ventana de la aplicación de aquellas consolas de despacho que pertenezcan al grupo de conversación de la MS que ha enviado el mensaje. En pantalla aparece el ISSI del cliente o alias, el valor o alias de texto del mensaje de estado y la hora de recepción. Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 D-27

214 Anexo D Descripción del sistema Dimetra de Motorola El controlador de zona genera un reconocimiento dirigido al emisor del mensaje para indicarle que el mensaje de estado se ha entregado al sistema de consola de despacho. D Alarma de Emergencia El servicio de Alarma de Emergencia permite a las MS enviar alarmas de emergencia tanto al sistema de consolas de despacho como a la aplicación de Gestión de Control de Radio (RCM). Sólo las MS pueden enviar alarmas de emergencia y la alarma de emergencia se entrega a todas las DC que tengan configurado el grupo de conversación de la MS que ha enviado la alarma. El mensaje de alarma se envía solamente a las DC, no a las MS miembros del grupo de conversación. El Controlador de Zona genera un mensaje de reconocimiento que se envía a la MS que originó el mensaje de alarma para indicarle que la Alarma de Emergencia ha sido recibida. D Servicio de Transporte de Datos Cortos El servicio de Transporte de datos cortos ofrece a las aplicaciones acceso a la conectividad punto a punto o punto multipunto sobre el aire. El Servicio de Transporte de Datos Cortos (Short Data Transport Service, SDTS) es un servicio portador resultado de la implementación de Motorola en el sistema Dimetra del servicio TETRA SDS tipo 4 de la capa de transporte (capa 3), que finaliza en el protocolo SDS-TL de la capa 4 y que soporta mensajes de hasta 140 caracteres por mensaje. Este protocolo es un método simple de transferencia de un mensaje de datos cortos desde una MS o host fijo a otra MS o host fijo. El SDTS representa un sistema de entrega de mensajes, que permite que los mensajes cortos envíen entre aplicaciones de datos cortos que se ejecutan en PC s conectados al sistema Dimetra mediante un MS o mediante una red privada virtual (Virtual Private Network, VPN), por ejemplo una red cliente conectada al sistema Dimetra. El SDTS no permite la especificación de la calidad de servicio (Quality of Service), ni reconoce los mensajes entregados con éxito. Utiliza un mecanismo Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 D-28

215 Anexo D Descripción del sistema Dimetra de Motorola best-effort para entregar el paquete en destino, y en el caso que esto no fuera posible, envía un mensaje de error al extremo que originó el mensaje de datos cortos. Es preciso tener en cuenta que la ausencia del mensaje de error no es garantía de la entrega. Aunque el sistema no garantiza la entrega esta puede ser proporcionada a nivel de aplicación mediante el reconocimiento desde la parte receptora. Los mensajes SDS se pueden entregar a través del canal de control principal (MCCH), el canal de datos por paquetes (PDCH) o en un canal de voz. Si una MS se encuentra involucrada en una llamada de voz sobre el canal de tráfico, los mensaje SDS son entregados a través de un canal de control asociado (SACCH Slow Associated Control Channel o FACCH Fast Associated Control Channel), permitiendo por tanto la operación de voz y datos concurrentes. Figura 93 Simultaneidad de Voz y Datos en el Sistema Dimetra. Aplicaciones del servicio de Datos Cortos El protocolo SDS-TL permite a muchas aplicaciones utilizar el servicio SDS TETRA. El SDS-TL no define un protocolo estándar pero define un conjunto de Packet Data Unit (PDU) que se pueden utilizar para definir diferentes protocolos. Entre las aplicaciones que se ajustan al servicio de datos cortos se encuentran: Respuesta a petición de datos Mensajes de estatus Mensajes de texto predefinidos Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 D-29

216 Anexo D Descripción del sistema Dimetra de Motorola Mensajes a grupos Mensajes de texto uno-uno Mensajes de emergencia Localización automática de vehículos Localización bajo petición de vehículos Envío de datos de entradas/salidas, medidas de temperatura u otro D Servicio de Texto Alfanumérico El Servicio de Texto Alfanumérico (ATS) es una aplicación que se ejecuta sobre Windows NT y que permite enviar mensajes de texto desde un ordenador conectado a la LAN Dimetra hacia una MS seleccionada. Frecuentemente, la aplicación ATS se ejecuta sobre un ordenador en el que también se ejecuta la aplicación de despacho Elite (es decir una consola de despacho), aunque también puede ejecutarse en un ordenador autónomo que puede ser externo al sistema Dimetra. La aplicación ATS utiliza el Servicio de Transporte de Datos cortos como servicio portador y por lo tanto la aplicación puede ejecutarse sobre cualquier plataforma con conectividad IP al SDR (Router de Datos Cortos). ATS es un servicio fiable en el cual la MS genera un acuse de recibo (reconocimiento) cuando el mensaje se recibe con éxito y opcionalmente también cuando el destinatario lee el mensaje. Si una MS destino no recibe con éxito un mensaje, se le notifica al usuario este hecho. La aplicación ATS posee las siguientes prestaciones: Una lista de mensajes que permite introducir y almacenar texto libre hasta 140 caracteres. Una libreta de direcciones que admite introducir y almacenar el nombre de abonado, y el ISSI (individual o departamental). El envío de mensajes se realiza seleccionando una o más entradas de la libreta de direcciones e ingresando el mensaje de texto a enviar, o seleccionando un mensaje de la lista de mensajes. Los mensajes enviados se muestran en la lista de mensajes enviados, y la misma indica la hora y la fecha en la cual el mensaje se envió, a quién fue enviado y el estado del mensaje. Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 D-30

217 Anexo D Descripción del sistema Dimetra de Motorola D Servicio de Datos por Paquetes El servicio de datos por paquetes (PDS) es un servicio portador resultado de la implementación del Servicio de Datos por Paquetes TETRA (SNDCP) en la capa 4 que utiliza el protocolo IP. Este servicio permite la comunicación entre hosts IP utilizándo el protocolo de Internet (IP). El servicio de datos por paquetes IP ofrece una conexión de datos IP temporal sobre el interfaz aire habilitando una verdadera conexión extremo a extremo a través de un interfaz estándar abierto. Figura 94 Ejemplo de transferencia de mensajes de datos por paquetes. El servicio de datos por paquetes Dimetra sigue los principios utilizados normalmente en el mundo IP. Según esto, la entrega se realiza siguiendo los principios de best effort, de forma que si el paquete no puede entregarse por alguna razón se descarta. El servicio soporta el protocolo ICMP de forma que cualquier causa de no entrega se reportará a la red. Las ventajas del servicio de datos por paquetes de Dimetra IP respecto al transporte de los datos en modo circuito son el establecimiento rápido de la llamada, la robustez y la calidad de servicio. Motorola no implementa las conexiones en modo circuito, puesto que se ha considerado que el envío de datos en modo circuito no supone en general una ventaja al compararse con la transmisión en modo paquete, ya que implica el establecimiento de una conexión exclusiva para el usuario que hace la llamada, impidiendo así la compartición del recurso con otros usuarios. El servicio PD Dimetra esta diseñado teniendo en cuenta los aspectos de movilidad de los usuarios. Por ejemplo, desde una localización fija el envío de un Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 D-31

218 Anexo D Descripción del sistema Dimetra de Motorola datagrama a una MS con dirección x.y.z.x se realiza estableciendo esta dirección como destino del datagrama y no es precio que el host conozca la ubicación de la MS. A diferencia de las conexiones de tipo Ethernet, para el servicio de datos por paquetes Dimetra habrá que tener en cuenta que los canales tienen un estrecho ancho de banda y además que las condiciones de propagación pueden hacer variar las prestaciones de la conexión. Tanto el ancho de banda como el retardo pueden variar con el nivel de señal y la carga del sistema. Por tanto aunque el servicio de datos por paquetes ofrece conectividad IP es necesario tener en cuenta que habrá situaciones en las que los hosts no estén disponibles por que las MS estén fuera de cobertura o se encuentre cursando otros servicios (la MS no puede cursar de forma simultánea voz y PD). Si la MS se encuentra en alguno de los casos anteriores y llega un datagrama de datos por paquetes. El datagrama se descartará y se generará un mensaje de error ICMP, permitiendo a la MS emisora retransmitir el mensaje y realizar las actuaciones apropiadas. Las aplicaciones que utilicen el servicio PD deben tener en cuenta estos aspectos y es preferible que utilicen el protocolo de transporte UDP en lugar de TCP. El protocolo TCP puede provocar un rendimiento pobre del medio con grandes variaciones en el retardo. A diferencia de UDP, TCP necesita establecer una conexión antes de realizar el intercambio de datos y finalizarla cuando acabe la transmisión, lo que requiere el intercambio de 3 mensajes para el establecimiento y 4 para el cierre. Además, TCP retransmite segmentos para los que no se ha recibido reconocimiento dentro de un periodo de retransmisión, cuando detecta que se pierde un segmento, TCP haciendo uso del mecanismo control de flujo reduce la velocidad de transmisión fuertemente. Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 D-32

219 Anexo D Descripción del sistema Dimetra de Motorola D.3.3 Servicios Suplementarios En los siguientes apartados se describen los servicios suplementarios ofrecidos por el Sistema Dimetra indicando el servicio (voz y/o datos) al que complementan. D Cola de Ocupado y Llamada de Aviso La Cola de Ocupado y la Llamada de Aviso añaden funcionalidad a los servicios de voz. El sistema permite la puesta en cola de espera de las llamadas de voz siempre que se requiere un canal de tráfico y no hay ninguno disponible. Cuando los canales de tráfico se liberan y quedan disponibles, el llamante es automáticamente advertido mediante la llamada de aviso para indicar que su llamada ha sido establecida y tiene permiso para transmitir. D Prioridad de Cola de Espera La Prioridad de Cola de Espera es un servicio suplementario que añade funcionalidad a los servicios de Llamada de Grupo y Llamada Individual. El sistema proporciona hasta 10 niveles de prioridad, donde el nivel 1 es el nivel de prioridad más alto y está reservado para las llamadas de emergencia de grupo. El Gestor de Red asigna los niveles 2 a 10 a usuarios individuales y a grupos de conversación. El nivel de prioridad se utiliza en el caso de que el sistema estuviera ocupado y las llamadas son puestas en cola. Cuando el sistema entra en estado de ocupado, los canales de tráfico se asignan primero a las llamadas con mayor prioridad que a las de menor prioridad. D Prioridad de Usuario Reciente La Prioridad de Usuario Reciente añade funcionalidad a los servicios de Llamada de Grupo. Si durante una llamada de grupo, un usuario tarda en responder y se le libera el canal de tráfico, la llamada ingresa en una cola de usuario reciente. Si un usuario responde entonces dentro de 10 segundos se le da prioridad a la llamada sobre las nuevas llamadas (de igual prioridad) que también esperan por la asignación de un canal de tráfico. Esta funcionalidad permite a una llamada de grupo tener mayor continuidad en la conversación en el caso que el sistema esté ocupado. Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 D-33

220 Anexo D Descripción del sistema Dimetra de Motorola D Asignación Dinámica de Emplazamiento La Asignación Dinámica de Emplazamientos es un servicio que añade funcionalidad al servicio de Llamada de Grupo. Asignación dinámica de emplazamiento significa que sólo son asignados canales de tráfico en los emplazamientos en los cuales hay registrados uno o más miembros del grupo de conversación en el que se desea establecer la comunicación. D Emplazamientos Válidos El servicio de Emplazamientos Válidos añade funcionalidad al servicio de Llamada de Grupo. Para cada grupo de conversación, se puede definir en el Gestor de Red una lista de emplazamientos válidos para ese grupo. Los usuarios no pueden utilizar el servicio de llamada de grupo en un emplazamiento a menos que el mismo figure en la lista de emplazamientos válidos para ese grupo de conversación. Si una MS se mueve hacia un emplazamiento no válido para su grupo se le permite registrarse pero no puede enviar ni recibir llamadas de grupo. Los emplazamientos válidos para un grupo de conversación pueden ir desde un único emplazamiento hasta todos los emplazamientos existentes en el sistema. Esta prestación permite al Gestor de Red controlar la extensión geográfica del grupo de conversación. D All Start/Fast Start All Start / Fast Start es un servicio que agrega funcionalidad a los servicios de Llamada de Grupo. Para cada grupo de conversación, el Gestor de Red puede establecer que dicho grupo opere en modo All Start o en modo Fast Start. En el modo All Start si el sistema está ocupado y no todos los recursos están disponibles para establecer una llamada de grupo, el sistema espera hasta que todos los recursos requeridos estén disponibles antes de establecer la llamada. Esto asegura que todos los emplazamientos que tienen miembros de los grupos de conversación son incluidos cuando la llamada comienza. En el modo Fast Start, la llamada se establece con aquellos emplazamientos que están disponibles en este momento, mientras que los emplazamientos Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 D-34

221 Anexo D Descripción del sistema Dimetra de Motorola adicionales se van agregando a la llamada a medida que los recursos se van estando disponibles. Esto asegura que las llamadas se establecen tan rápido como sea posible aún cuando el sistema esté ocupado. D Asignación de Emplazamiento Crítico La Asignación de Emplazamiento Crítico es una funcionalidad que suplementa al servicio de llamada de grupo. El gestor de red puede especificar una lista de emplazamientos Críticos para cada grupo. Estos son emplazamientos que deben incluirse en el grupo para iniciar la comunicación. Así, incluso cuando la prestación Fast Start está habilitada, la llamada no se establecerá hasta que haya canales disponibles en los emplazamientos críticos del grupo. Más aún, una llamada de grupo siempre se establecerá en un emplazamiento crítico, existan o no miembros del grupo en el mismo. D Identificación de Llamante La Identificación del Llamante es un servicio que añade funcionalidad a los servicios de voz y datos. Cada vez que una MS o DC está transmitiendo, el ID de este interlocutor se remite siempre al otro extremo (receptor/es). Si el interlocutor cambia ya sea por conversación normal o por interrupción, el ID del nuevo interlocutor es remitido nuevamente al resto de participantes. D Presentación de Identificación de Línea Llamante La Presentación de Identificación de Línea Llamante (CLIP) es un servicio que añade funcionalidad al servicio de Llamada de Interconexión Telefónica. Proporciona a la MS llamada la identidad de un usuario PABX o PSTN si la identidad del llamante está presente en el establecimiento de la llamada desde la central externa. Además, también proporciona a la PABX el número DDI (Direct Dial In) asociado a la MS que llama, si ésta es el origen de la llamada. D Sobrediscado Multifrecuencia de Tono Dual Tono Dual, Marcación Multi-frecuencia (DTMF) es un servicio TETRA que añade funcionalidad al servicio de Llamadas de Interconexión Telefónica. Este servicio permite que el usuario de una MS envíe información digital en forma de tonos DTMF durante la fase de conversación de la llamada. Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 D-35

222 Anexo D Descripción del sistema Dimetra de Motorola D Entrada Tardía La Entrada Tardía es un servicio que añade funcionalidad al servicio de Llamada de Grupo. Mientras una llamada de grupo progresa sobre el canal de tráfico, se envía señalización de entrada tardía por el canal de control principal. Esto permite a las MS que fallaron en la decodificación de la señalización de establecimiento de llamada inicial (por la razón que fuera) unirse a la llamada en progreso. D Monitor de Prioridades La Monitorización Prioritaria es un servicio que añade funcionalidad al servicio de Llamadas de Grupo. El Gestor de Red puede marcar ciertos grupos de conversación o multigrupos como grupos prioritarios. En los emplazamientos en los cuales se están estableciendo llamadas para estos grupos, se envían los mensajes de establecimiento de llamada sobre los canales de tráfico del emplazamiento (en adición al canal de control principal). Esto permite a las MS monitorizar más de un grupo de conversación, la oportunidad de salir de la llamada actual y saltar al grupo prioritario. D Llamada Prioritaria Apropiativa La funcionalidad de Llamada Apropiativa permite a aquellas MS, Grupos y Multigrupos habilitadas realizar Llamadas Prioritarias Apropiativas (PPC) en Llamadas de Grupo e Individuales, de forma tal que se les asignan recursos (canales) por interrupción directa en caso de que no se dispusiera de canales en el destino solicitado en el momento de establecer la llamada. Cuando los recursos de tráfico quedan disponibles nuevamente, las llamadas PPC vuelven al estatus de llamadas normales. D Llamada Prioritaria Apropiativa Respecto del Ocupado Desde la infraestructura se puede habilitar a cualquier MS o puesto de Operador de Despacho para disponer del servicio suplementario de Llamada de Interrupción. Si un usuario habilitado inicia una llamada individual hacia una MS que está cursando otra llamada individual o telefónica de menor prioridad, o se encuentra realizando una transferencia de datos por paquetes, la llamada PPC prevalece e interrumpe la llamada en curso. Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 D-36

223 Anexo D Descripción del sistema Dimetra de Motorola D Llamada de Difusión (Site Wide Call) El servicio de llamada Site Wide (SWC) es una mejora al servicio de Llamada de Grupo estándar que permite a una consola comunicarse con todas las MS localizadas en uno o más emplazamientos; generalmente las SWC también emplean PPC, y en la práctica se utilizarán como Llamadas de Emergencia. D Cifrado del Interfaz Aire El Cifrado de la Interfaz Aire permite que la comunicación entre la infraestructura y estaciones móviles del Sistema Dimetra IP, ya sea ésta de voz, datos o señalización de control, se realice de manera segura. D Cifrado Extremo a Extremo El servicio de cifrado de voz extremo a extremo (E2E End To End) opera entre dos o más radios sin la intervención de la infraestructura. Cuando se utiliza cifrado E2E, el tráfico de voz se encripta en el terminal que transmite y sólo se desencripta en el terminal receptor. El mensaje sin cifrado nunca queda expuesto a la infraestructura y de hecho no existe un mecanismo para recuperar el mensaje en claro desde el SwMI. El servicio de cifrado de voz E2E TETRA añade un nivel adicional de confidencialidad al tráfico de voz y constituye una mejora en el sistema. El cifrado del interfaz aire es una función separada del servicio de E2E. La información que ya ha sido encriptada por el servicio E2E puede a su vez volver a ser encriptada en el interfaz aire. La prestación E2E está soportada tanto por el modo de operación Trunking (TMO) como el Modo Directo (DMO). El sistema soporta la cifrado E2E en los siguientes tipos de Llamada desde MS a MS: Llamada Individual Semi Dúplex Llamada Individual Full Dúplex Llamada de Grupo (grupo Seleccionado, grupo Scan, grupo de Anuncio, monitor de prioridades, y Llamada de Grupo de Emergencia) Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 D-37

224 Anexo D Descripción del sistema Dimetra de Motorola D Autenticación Iniciada desde el SwMI La prestación opcional de Autenticación de Interfaz Aire permite al Sistema Dimetra IP validar a otra entidad reconociéndola genuina antes de darle acceso a los servicios del Sistema. La Autenticación establece un nivel de confianza entre la infraestructura radio del sistema y el usuario radio. El Sistema Dimetra IP soporta dos tipos de autenticaciones: Autenticación Explícita Autenticación Implícita D Autenticación Explícita La autenticación explícita utiliza un proceso de desafío-respuesta-resultado para verificar la validez de una estación móvil o de la infraestructura del sistema. La autenticación explícita tiene éxito cuando la entidad desafiada demuestra el conocimiento de la clave de autenticación secreta (K). La autenticación explícita es iniciada desde la infraestructura del sistema y generalmente se realiza durante las siguientes acciones: Encendido y Registro de la Estación Móvil (MS) Actualización de posición (Clear Location Update) Registro iniciado desde el Sistema D Autenticación Implícita La autenticación implícita confía en el resultado exitoso del cifrado de la interfaz aire para verificar la validez de las estaciones móviles (MS). D Bloqueo de Llamadas Salientes (BOC) El bloqueo de llamadas salientes (BOC) es un servicio de TETRA que complementa al servicio de llamadas de interconexión telefónica. El administrador de red puede bloquear a un usuario de estación móvil de forma que no pueda hacer llamadas salientes de interconexión telefónica a ciertos números o intervalos de números que se especifican en clases de exclusión. Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 D-38

225 Anexo D Descripción del sistema Dimetra de Motorola D Bloqueo de Llamadas Entrantes (BIC) El bloqueo de llamadas entrantes (BIC) es un servicio de TETRA que complementa al servicio de llamadas de interconexión telefónica. El administrador de red puede bloquear a un usuario de estación móvil de forma que no pueda recibir llamadas entrantes de interconexión telefónica de ciertos números o intervalos de números que se especifican en clases de exclusión. D Emplazamientos Solicitados El servicio de emplazamientos solicitados es un servicio que complementa al servicio de llamada de grupo. El administrador de red puede especificar una lista de emplazamientos solicitados para cada grupo. Cuando se establece una llamada de grupo, ésta se puede establecer también en todos los emplazamientos solicitados aunque en ellos no esté registrado ningún miembro del grupo. Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 D-39

226 Anexo E Datasheet de Equipos EBT y Radioenlace ANEXO E DATASHEETs DE EQUIPOS EBT Y RADIOENLACE Este anexo tiene como objetivo presentar la información general y características básicas de equipos y antenas usados en la descripción y dimensionado de la Red de Comunicaciones Móviles y la Red de Enlaces a Microondas. Se presentará información comercial de: EBT Dimetra Motorola MTS. Antena Omnidireccional Colineal Katherin modelo K Equipo Radioenlace Punto a Punto Alcatel-Lucent MPR 500 Antena Parabólica RFS SB1-220B Antena Parabólica RFS SB1-250B Roberto Rubio Calatayud 8/7/2011 E - 1

227 Specification Sheet MTS4 400 Basestation High Performance, Low Cost of Ownership! Totally Secure Day and Night No need to worry about theft or vandalism. MTS 4 includes the latest security features for total peace of mind. External alarm interface supports 15 alarm inputs and 2 external control outputs Tough and extremely reliable, the Motorola MTS 4 is a high specification, full redundant TETRA base station offering top performance and superb cost efficiency. Supporting a wide range of RFDS configurations and capable of handling up to 8 carriers with one Rx/ Tx antenna, MTS 4 is a seriously impressive base station for all kinds of antenna sites. The compact MTS 4 sets new standards for high capacity, high redundancy base stations while ensuring site acquisition and installation costs are as low as possible. Top cable entry and bottom to top cooling airflow allows the cabinet to be placed up against a wall or neighbouring equipment, saving additional space Sites that do not allow for any receiver diversity can be set up with one single omni antenna pole, avoiding expensive mast constructions and complying with environmental requirements High Capacity and High Redundancy Lockable door equipped with standard alarm contacts an effective intrusion detection system Reduced site acquisition through less antenna site requirements Reduced installation costs due to a more compact and flexible design Reduced site operation costs through fewer site visits and lower maintenance MTS 4 fully complies with the ROHS directive Compact Design Optimises Site Space Smaller, lighter and even more versatile than its predecessor, the MTS 4 is a high performance basestation with improved power efficiency and lower operating costs. A worthy successor to the popular EBTS with a more compact design and upgraded features for enhanced performance. Fully ready for TETRA Enhanced Data Service (TEDS) 50% lighter now only 148 kg for easier installation 40cm lower allowing more flexible fitting options 33% less power consumption Best in Class receiver sensitivity Wide frequency range of MHz MTS 4 is a powerful and extremely flexible basestation with a range of cutting edge features for versatile installation and ultimate control. Supports a wide range of RFDS configurations with up to 3 receivers per carrier and duplexed or non-duplexed receive/transmit antennas Up to 8 carriers can be combined with just one Rx/ Tx antenna Full redundancy option with site controller and base radio MTS 4 supports hybrid combiners, manual and auto tune cavity combiners Designed for Reliability and Easy Maintenance Featuring the latest power-efficient technology, MTS 4 offers supreme reliability plus excellent access for easy servicing Required battery capacity and heat dissipation is low due to excellent power efficiency and with a strong integrated battery charger, power supply costs are kept to an absolute minimum

228 SPEC Sheet MTS4 400 The 10W configuration is extremely power efficient. Equipped with low noise fans, MTS 4 is fully operational up to to 60 C at any power level up to 25W after combining or 40W without transmit combining. Supports both cost efficient X.21 and E1 infrastructure links Specifications Up to 4 base radios (16 time slots) Up to 8 base radios (32 time slots) with expansion set Small & compact Weight: Temperature range: High Speed Data: Power: 1.43m x 0.57m x 0.55m [HxDxW] App. 148 kg -30 to +60 C (with fans) TEDS is only available with High Power base radios QAM modulation schemes with 25kHz and 50kHz channel bandwidths supported Requires 25kHz and 50kHz channel separations respectively Input power 100/115/230V AC, 50/60Hz and -48V DC High Tx power 40W bypassing combiners 20W TEDS Tx power bypassing combiners Power consumption 760 Watt Equipped with 4 Base Radios 10 Watt transmit power (after combiner) Power consumption 1300 Watt Equipped with 4 Base Radios 25 Watt transmit power (after combiner) 10W TEDS transmit power (after combiner) X.21 or fractional E1 connection to the central network equipment E1 redundant site link from System Release 6.1 Frequency range: MHz Operating bandwidth: MHz (for TEDS operation) 5 MHz Dual or triple diversity, duplexed or non-duplexed Hybrid combiner and Auto Tune Cavity Combiner - offering remote frequency agility, no site visits Cost and power efficient manual tune cavity combiner for many base radios Duplexed Rx/Tx reducing the amount of antennas Best in class receiver sensitivity, at input connector: typical (static at 4% BER): typical (faded at 4% BER) Two strong integral battery charger saves space and duplicated equipment Full Front Access and top cable entry for easy maintenance Door alarming contacts as standard for added security Support for 15 external user input alarms for additional site monitoring Support for 2 external user output alarms for additional site control Remote GPS allows for tunnel or underground housing Resilience supported through Dimetra Local Site Trunking motorola.com The information presented herein is to the best of our knowledge true and accurate. No warranty or guarantee expressed or implied is made regarding the capacity, performance or suitability of any product. Product specifications subject to change without notice. MOTOROLA and the Stylized M Logo are registered in the U.S. Patent and Trademark Office. All other product or service names are the property of their registered owners. Motorola, Inc. 2009

229 Omnidirectional Antenna Vertical Polarization V VPol Omni dBi Type No. Frequency range Polarization Gain Impedance K MHz Vertical 5 dbi 50 Ω VSWR < 1.5 Intermodulation IM3 < 150 dbc (2 x 43 carrier) Max. power 500 W (at 50 C ambient temperature) 1612 mm /e Subject to alteration. 3 0 db Vertical Pattern Mechanical specifications Input Connector position Weight Radome diameter Wind load Max. wind velocity 7-16 female Bottom 5.5 kg 51 mm 140 N (at 150 km/h) 200 km/h Packing size 1878 x 206 x 152 mm Height 1612 mm Internet: K Page 1 of 2 KATHREIN-Werke KG. Anton-Kathrein-Straße 1 3. P.O. Box Rosenheim. Germany. Phone Fax

230 Accessories General Information Accessories (order separately) Type No. Description Remarks Weight approx. Units per antenna clamps Mast: mm diameter 2.8 kg 1 Mounting: Material: The antenna can be attached laterally at the tip of a tubular mast of mm diameter with two U-bolt brackets supplied with the antenna (connecting cable runs outside the mast). Radiator: Copper and brass. Radome: Fiberglass, colour: Grey. Base: Weather-proof aluminum. Mounting kit, screws and nuts: Stainless steel. maximum mast top 230 Solid, reliable construction: Omnidirectional antennas are often installed at exposed sites on the top of masts, so special attention has been paid to their mechnical construction. The exceptionally stiff fiberglass tube with low tip deflection will withstand wind velocities of up to 200 km/h. 150 Anti-static protection: Lightning protection: Environmental conditions: Environmental tests: All metal parts of the antenna as well as the supplied clamp attachment are grounded. The inner conductor is capacitively coupled. The antenna is designed to withstand a lightning current of up to 150 KA (impulse: 10/350 µs), according to IEC parts 1 4 and VDE , and thereby fulfils the requirements of lightning protection class II. Grounding cross-section: 22 mm 2 copper. Kathrein cellular antennas are designed to operate under the environmental conditions as described in ETS class 4.1 E. The antennas exceed this standard with regard to the following items: Low temperature: 55 C High temperature (dry): +60 C Kathrein antennas have passed environmental tests as recommended in ETS The homogenous design of Kathrein s antenna families use identical modules and materials. Extensive tests have been performed on typical samples and modules. 104 Please note: As a result of more stringent legal regulations and judgements regarding product liability, we are obliged to point out certain risks that may arise when products are used under extraordinary operating conditions. The mechanical design is based on the environmental conditions as stipulated in ETS and thereby respects the static mechanical load imposed on an antenna by wind at maximum velocity. Extraordinary operating conditions, such as heavy icing or exceptional dynamic stress (e.g. strain caused by oscillating support structures), may result in the breakage of an antenna or even cause it to fall to the ground. These facts must be considered during the site planning process. The installation team must be properly qualified and also be familiar with the relevant national safety regulations. The details given in our data sheets have to be followed carefully when installing the antennas and accessories. The limits for the coupling torque of RF-connectors, recommended by the connector manufacturers must be obeyed /e Subject to alteration. Any previous datasheet issues have now become invalid. Page 2 of 2 K Internet: KATHREIN-Werke KG. Anton-Kathrein-Straße 1 3. P.O. Box Rosenheim. Germany. Phone Fax

231 Alcatel-Lucent 9500 MPR M I C R O W A V E P A C K E T R A D I O R E L E A S E 3 E T S I The Alcatel-Lucent 9500 Microwave Packet Radio (MPR) platform enables the smooth transformation of transport networks from circuit to IP backhaul, thus seamlessly transporting TDM, ATM, IP and Ethernet over a Carrier Ethernet infrastructure. As a result, the Alcatel-Lucent 9500 MPR efficiently transports multimedia traffic while guaranteeing the Quality of Service (QoS) that end users require. The Alcatel-Lucent 9500 MPR packet radio addresses all microwave applications with a single product family from full outdoor to split-mount and nodal configurations for hybrid and full-packet traffic, thereby enabling the easy introduction of full IP base-stations such as Long Term Evolution (LTE) while leveraging the existing infrastructure. The operator is now free to maintain its current mode of operation using the TDM/hybrid model, and can start to migrate to packet as data traffic grows (boosted as well by IP-3G nodebs and HSPA where needed). Mobile service providers, private operators and carriers now have a new platform, adding exceptional functionality to their networks. Microwave Service Switch-8 (MSS-8) Microwave Service Switch-4 (MSS-4) Microwave Service Switch-1c (MSS-1c) Microwave Packet Transport (MPT): Multipurpose Outdoor Unit (ODU) Features Intelligent nodal IDU that supports up to 12 ODUs in hybrid or packet node Hitless switching service-driven adaptive modulation Multiservice aggregator with embedded Circuit Emulation Service (CES) (MEF 8) and ATM IMA pseudowire (PWE3) (RFC 4717) capabilities for Carrier Ethernet transport Common multipurpose ODU for standalone full outdoor application and split-mount and nodal configurations Millimeter wave support Multiservice switching capacity greater than 16 Gb/s Radio throughput greater than 4 Gb/s and termination of up to 192 x E1 SDH transport, up to 8 STM1 interfaces EoS GFP mapping according to ITU-T G7041 Ethernet OAM 802.3ag Support of Synchronous Ethernet (SyncE) +SSM Support of LAG: radio link (NNI) Ethernet user interfaces (UNI) 1G Ethernet throughput over two channels Benefits Reduces OPEX Aggregation of multiple access technologies over Ethernet convergence layer, removing the need of new external equipment Protects operators investments and enables backhaul networks for smooth migration from TDM to IP Operates in hybrid (Ethernet/PDH/ SDH) or packet mode with the same hardware items

232 Addresses all microwave applicationswith common hardware Backwards compatibility with existing hybrid ODU Guarantees TDM deterministic behavior for packet transport Native TDM-like performances Guarantees high-priority traffic transport even in congested nodes Simplified deployment Fast pre-provisioning Quick setup and network planning Drastically reduces footprint and rack power dissipation Highest nodal capability with smallest footprint Zero footprint in standalone full-outdoor solution to address full IP sites such as IP 3G, LTE or IP DSLAM backhaul; common system used in the split-mount solution Improves scalability and availability End-to-end service-aware management provided by the Alcatel- Lucent 5620 Service Aware Manager (SAM) for the Alcatel-Lucent IP/MPLS Service Router portfolio and the Alcatel-Lucent 1350 Optical Management System (OMS), for the Alcatel-Lucent T-MPLS/ MPLS-TP Packet Optical Transport portfolio Enhanced performance and reliability with built-in test functionalities Embedded synchronization distribution (even in full Ethernet infrastructure) Nodal microwave configuration with a single packet matrix switching Full redundancy with no single point of failure, including Ethernet matrix switch Technical specifications Applications Hybrid and packet operational mode Standalone full outdoor solution Mobile backhaul (Super PDH, ATM and Ethernet aggregation) Full Ethernet/IP backhaul (IP 3G, LTE, WiMAX, IP-DSLAM) Fixed and private networks User interfaces 32-port E1 2E1 port SFP module 16-port E1 Any Service, Any Port (ASAP) Embedded 4 x GigE electrical and 2 x GigE optical Auxiliary card (2 x V11 64 kb/s service channels or V28; housekeeping in/out) Native ATM IMA termination and ATM PWE3 generation (IETF RFC 4717) MEF 8 circuit emulation for TDM E1 Carrier Ethernet transport 2xSTM1 ports EoSDH Indoor/outdoor connection Single coaxial cable for splitmount configuration Synchronization Any synchronization solutions in hybrid and packet mode (performances according to G.813/ G. 823/ G.8264) Clock distribution options E1/STM-1 External reference sync-in/ sync-out (2 MHz, 5 MHz, 10 MHz) Synchronous Ethernet (Sync E) + SSM G.8264 Built-in Stratum 3 clock TTSM-1 line clock Line clock recovery ACR, DCR, node timing Dimensions and weight IDU (rack, desk or wall-mount) MSS-8 (2 RU) MSS-4 (1 RU) MSS-1c (height: 1 RU; width: 1/2 RU) Weight ODU - Fully equipped: <6 kg (13.2 lb) - Basic configuration: 2.5 kg (5.5 lb) Weight: 5 kg (11 lb) average Power supply Standard: -48 V DC to -60 V DC Optional: -24 V DC to -60 V DC Express repair and return, swap and repair, and spare parts management On-site visits, urgent interventions, and technical assistance Training from theory to installation Alcatel-Lucent University Customer premises Bundled services during warranty period and warranty extensions Standards compliance EMC: EN Class B, EN /EN Safety: EN Ecological: ECMA TR/70 Temperature IDU: -40 C to +65 C (-40 F to +149 F) ODU: -33 C to +55 C (-27 F to +131 F) IEEE 802.1p/Q VLAN tagging IEEE BaseT IEEE 802.3u 100BaseTX IEEE 802.3x Flow Control IEEE 802.3z 1000BaseSX/LX IEEE 802.1d Bridging IEEE 802.1ad link aggregation IEEE 802.1ag Ethernet OAM 1000BaseT per 802.3ab MEF 9 MEF 14 Network and element management Integrated network management in Windows environment Embedded Web browser for NE supervision Software-based configuration by PC Intuitive supervision systems SNMP agent with TCP/IP rerouting capability Interoperable with all Alcatel- Lucent wireless microwave and transmission equipment Alcatel-Lucent 1350 OMS Alcatel-Lucent 5620 SAM Traffic management and QoS Marking based on: Layer 2 (802.1p) Layer 3 (DiffServ) Operating frequencies Refer to Tables 1 and 2 for typical values for microwave packet transport and system frequencies Length: Up to 300m (984 ft) GigE electrical or optical cable Length: Up to 450 m Services Network design and planning Hotline 2 Alcatel-Lucent 9500 MPR Release 3 Data Sheet

233 Table 1. Microwave Packet Transport radio-frequency specifications: Typical values SYSTEM Frequency range (GHz) L6/U6 GHz 7 GHz 8 GHz 10 GHz 11 GHz 13 GHz 15 GHz 18 GHz 23 GHz 26 GHz 28 GHz 32 GHz 38 GHz 80 GHz to to 7.11 POWER OUTPUT, NOMINAL () BPSK QPSK QAM QAM QAM QAM QAM to to to to to to to to to L6/U6 GHz 7 GHz 8 GHz 10 GHz 11 GHz 13 GHz 15 GHz 18 GHz 23 GHz 26 GHz 28 GHz 32 GHz 38 GHz 80 GHz to to to to to Table 2. System specifications: Typical values SYSTEM GAIN AT 10-3 CS (MHz) L6/U6 GHz 7 GHz 8 GHz 10 GHz 11 GHz 13 GHz 15 GHz 18 GHz 23 GHz 26 GHz 28 GHz 32 GHz 38 GHz 80 GHz CAPACITY (Mb/s) QPSK QAM QAM QPSK QAM QAM QPSK QAM QAM QAM QAM QAM QAM QAM QAM 91.5 SYSTEM GAIN AT 10-6 CS (MHz) L6/U6 GHz db db db db TYPICAL MAXIMUM GHz 8 GHz 10 GHz 11 GHz 13 GHz 15 GHz 18 GHz 23 GHz 26 GHz 28 GHz 32 GHz 38 GHz 80 GHz CAPACITY (Mb/s) BPSK 91.0 >120 QPSK >240 BPSK 84.0 >600 QPSK >1200 Alcatel, Lucent, Alcatel-Lucent and the Alcatel-Lucent logo are trademarks of Alcatel-Lucent. All other trademarks are the property of their respective owners. The information presented is subject to change without notice. Alcatel-Lucent assumes no responsibility for inaccuracies contained herein. Copyright 2010 Alcatel-Lucent. All rights reserved. CPG (08)

234 Technical Data Sheet SB1-220BB CompactLine Antenna, Single Polarized, 1 ft GHz Product Description RFS CompactLine Antennas are designed for short-haul microwave systems in all common frequency ranges from 7 GHz to 60 GHz. The antennas are cost-effective products for microwave point-to-point transmission links in cellular and private user networks. Antennas are available in1 ft (0.3m) up to 4 ft (1.2m) diameters. The modified cassegrain feed system results in a short shroud with reduced environmental impact, weight and tower load. The antennas are available in single polarised (SB) as well as in dual polarised versions (SBX). All antennas include a solid radome which is specially shaped to minimise its impact on the antenna s electrical characteristics. The antennas meet the ultra high performance radiation characteristic. Antenna All information contained in the present datasheet is subject to confirmation at time of ordering Technical Features Product Type Frequency, GHz Diameter, ft (m) 1 (0.3) Profile Performance Polarization Regulatory Compliance 3dB beamwidth, (degrees) 2.7 Point to point antennas CompactLine Ultra High Single Antenna Input PBR 220 Low Band Gain, dbi 35.3 Mid Band Gain, dbi 35.6 High Band Gain, dbi 35.9 F/B Ratio, db 61 XPD, db 30 Max VSWR / R L, db 1.30 / 17.7 FCC Standard Standard, EN , FCC ETSI Standard Range 3, class 3 Elevation Adjustment, degrees ± 25 Azimuth Adjustment, degrees ± 5 Polarization Adjustment, degrees ± 5 Pressure, bar (psi) 0.3 (4.3) Radome Antenna color RFS The Clear Choice SB1-220BB Print Date: Please visit us on the internet at Radio Frequency Systems A Included White Mounting Pipe Diameter minimum, mm (in) 51 (2) Mounting Pipe Diameter maximum, mm (in) 114 (4.5) Approximate Weight, kg (lb) 6.5 (14.3) Survival Windspeed, km/h (mph) 250 (156) Operational Windspeed, km/h (mph) 190 (118)

235 Technical Data Sheet SB1-220BB (Cont.) CompactLine Antenna, Single Polarized, 1 ft GHz FST Side force max. at 110 km/h (68 mph), N (lb) 30 (6.7) FAT Axial force max. at 110 km/h (68 mph), N (lb) 90 (20) M Torque max. at 110 km/h (68 mph), Nm (ft lb) 25 (18.6) FST Side force max. at 200 km/h (125 mph), N (lb) 90 (20) FAT Axial force max. at 200 km/h (125 mph), N (lb) 280 (62) M Torque max. at 200 km/h (125 mph), Nm (ft lb) 80 (60) All dimensions in mm (in) ØA B C ØD for mounting pipe diam. E F 219 (8.5) 114 (4.5) 89 (3.5) 51 (2.0) 380 (15) 170 (6.7) 85 (3.3) 287 (11.3) 269 (10.6) 242 (9.5) 133 (5.2) 80 (3.2) All information contained in the present datasheet is subject to confirmation at time of ordering Notes no notes Documentation Complete Antenna installation HTT pdf Radiation pattern: (NSMA format) SB1-220B, txt Radiation pattern: (PDF Format) SB1-220B, pdf RFS The Clear Choice SB1-220BB Print Date: Please visit us on the internet at Radio Frequency Systems

236 Radiation Pattern Envelope SB B (Azimuth Diagram.) f Nominal Diameter 0.3 m 1.0 ft Frequency Range GHz Gain 35.6 dbi at 22.4 GHz HH HV VH VV Horizontally polarized antenna Vertically polarized antenna HPBW 2.7 deg Engineering Approval Scale Change Copolar db db CrossPolar -70 Expanded Scale Degrees

237 Technical Data Sheet SB1-250BB CompactLine Antenna, Single Polarized, 1 ft GHz Product Description RFS CompactLine Antennas are designed for short-haul microwave systems in all common frequency ranges from 7 GHz to 60 GHz. The antennas are cost-effective products for microwave point-to-point transmission links in cellular and private user networks. Antennas are available in1 ft (0.3m) up to 4 ft (1.2m) diameters. The modified cassegrain feed system results in a short shroud with reduced environmental impact, weight and tower load. The antennas are available in single polarised (SB) as well as in dual polarised versions (SBX). All antennas include a solid radome which is specially shaped to minimise its impact on the antenna s electrical characteristics. The antennas meet the ultra high performance radiation characteristic. Antenna All information contained in the present datasheet is subject to confirmation at time of ordering Technical Features Product Type Point to point antennas Frequency, GHz Diameter, ft (m) 1 (0.3) Profile Performance Polarization CompactLine Ultra High Single Regulatory Compliance Standard, EN dB beamwidth, (degrees) 2.4 Antenna Input PBR 220 Low Band Gain, dbi 36 Mid Band Gain, dbi 36.4 High Band Gain, dbi 36.8 F/B Ratio, db 62 XPD, db 30 Max VSWR / R L, db 1.30 / 17.7 ETSI Standard Range 4, class 3 Elevation Adjustment, degrees ± 25 Azimuth Adjustment, degrees ± 5 Polarization Adjustment, degrees ± 5 Pressure, bar (psi) 0.3 (4.3) Radome Antenna color Included RFS The Clear Choice SB1-250BB Print Date: Please visit us on the internet at Radio Frequency Systems White Mounting Pipe Diameter minimum, mm (in) 51 (2) Mounting Pipe Diameter maximum, mm (in) 114 (4.5) Approximate Weight, kg (lb) 6.5 (14.3) Survival Windspeed, km/h (mph) 250 (156) Operational Windspeed, km/h (mph) 190 (118)

238 Technical Data Sheet SB1-250BB (Cont.) CompactLine Antenna, Single Polarized, 1 ft GHz FST Side force max. at 110 km/h (68 mph), N (lb) 30 (6.7) FAT Axial force max. at 110 km/h (68 mph), N (lb) 90 (20) M Torque max. at 110 km/h (68 mph), Nm (ft lb) 25 (18.6) FST Side force max. at 200 km/h (125 mph), N (lb) 90 (20) FAT Axial force max. at 200 km/h (125 mph), N (lb) 280 (62) M Torque max. at 200 km/h (125 mph), Nm (ft lb) 80 (60) All dimensions in mm (in) ØA B C ØD for mounting pipe diam. E F 219 (8.5) 114 (4.5) 89 (3.5) 51 (2.0) 380 (15) 170 (6.7) 85 (3.3) 287 (11.3) 269 (10.6) 242 (9.5) 133 (5.2) 80 (3.2) All information contained in the present datasheet is subject to confirmation at time of ordering Notes no notes Documentation Complete Antenna installation HTT pdf Radiation pattern: (NSMA format) SB1-250B, txt Radiation pattern: (PDF Format) SB1-250B, pdf RFS The Clear Choice SB1-250BB Print Date: Please visit us on the internet at Radio Frequency Systems

239 Radiation Pattern Envelope SB B (Azimuth Diagram.) c Nominal Diameter 0.3 m 1.0 ft Frequency Range GHz Gain 36.4 dbi at GHz HH HV VH VV Horizontally polarized antenna Vertically polarized antenna HPBW 2.4 deg Engineering Approval Scale Change Copolar db db CrossPolar -70 Expanded Scale Degrees

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