Planificación para diseño y montaje de una conexión inalámbrica con equipamiento Roamabout en exteriores.

Transcripción

1 Planificación para diseño y montaje de una conexión inalámbrica con equipamiento Roamabout en exteriores. Agosto 2001 Rev /1

2 Planificación para diseño y montaje de una conexión inalámbrica con equipamiento Roamabout en exteriores. Pasos y elementos mas importantes a tener en cuenta en el proceso de definición de puntos de conexión, instalación y montaje de conexiones inalámbricas empleando el equipamiento roamabout. 1-Levantamiento en el lugar para montaje de Sistemas Wireless (Survey) 2-Línea de Visión. a) Línea de Visión óptica. b) Línea de Visión de Radio. c) Características del recorrido. d) Altura de las antenas y curvatura de la tierra. e) Perdidas por concepto de propagación en el espacio libre. 3-Montaje, instalación, configuración y puesta en funcionamiento de los Sistemas. a) Consideraciones físicas. b) Selección del tipo de antenas. c) Establecimiento de las condiciones ambientales de trabajo del equipamiento (ventilación, temperatura, humedad, etc). d) instalación de la tierra física y pararrayos. 1-Levantamiento en el lugar para montaje de Sistemas Wireless ( Survey ) Equipamiento recomendado para las actividades de levantamiento en el terreno.( Site Survey activities). a) Analizador de Espectro (3GHz). Permite evaluar los niveles de Tx y Rx, así como el ambiente general de RF durante el levantamiento o la solución de problemas de interferencia. b) Strobe Light, Flashlight, Mirror, Binoculares o Telescopio. Permite evaluar la línea de visión entre los sitios potenciales. c) Cinta de medición, no menor de 10m o 25ft de longitud. d) Mapa(s) topográficos de 1:50,000 o superiores. Alternativamente, una computadora con programas para Path Profile analysis, puede resultar muy útil. Ej. Pathloss. e) GPS portable de precisión. f) Altímetro. 2/2

3 Elementos a tener en cuenta: 1. Del Survey se obtienen un grupo importante de datos, que deben quedar plasmados en una planilla, para posteriores trabajos de solución de problemas, etc. 2. Posible ubicación de los equipos y antenas. 3. Accesibilidad a estas áreas. 4. Espacio disponible. 5. Existencia de elementos cercanos focos de interferencia( otros sistemas de RF, motores eléctricos, obstáculos naturales o artificiales, etc). 6. Elevación posible de las antenas sobre el nivel del suelo ( medible con el altímetro o por métodos estimados). Este aspecto es critico en el logro de lo que se conoce como Fresnel zone clearances. 7. Definición de las coordenadas geográficas con ayuda de un GPS. En distancias cortas de menos de 2Kms puede no requerirse esta información pues con asegurar la línea de visión y mas de un 70% de la zona de Fresnel es suficiente. 8. Línea de Visión entre los 2 puntos. La zona de Fresnel debe estar además libre de obstáculos incluyendo el suelo, por lo que es importante la definición de la altura de las antenas. 9. Garantizar que en los puntos de colocación de las antenas, especialmente las direccionales no existan objetos ( especialmente metálicos ) a menos de 3 metros de las antenas. En las omni se aplica lo mismo en los 360 grados. 10. Elección adecuada de los mástiles y definición de trabajos adicionales de ser requeridos. 11. Definición del camino o vía para el tendido de los cables de RF, teniendo en cuenta distancias y perdidas, curvaturas, etc. 12. Condiciones ambientales en que quedaran en explotación los equipos ( exposición a ambientes erosivos) y definición de elementos de montaje e instalación que contrarresten ese ambiente.( hermetizacion de conectores con materiales adecuados, etc. 13. Verificación y en su defecto instalación de tierra física acorde a los parámetros que se exigen. Ejemplo de Planilla o Forma para un levantamiento en el terreno: Información a registrar como resultado del levantamiento. Nombre del lugar: Dirección: Latitud: Grados.: Min: Sec.: Longitud: Grados.: Min: Sec.: Horario de acceso al lugar: vía de acceso: Contacto técnico: Tel. No.: Elementos del lugar y características para ubicar el equipamiento: Fotografía disponible del lugar? Si No Tierra física adecuada? (Especialmente importante para pararrayos) 3/3

4 Indicar en esquema ubicación prevista de la tierra física. Existe una adecuada toma de energía (corriente de AC)? Si No De ser necesario indicar en el esquema la ubicación prevista de las tomas de corriente. Existe una adecuada línea de visión al otro extremo? Si No Representar en el mapa los posibles elementos que obstruyen. Con el empleo de un GPS definir los datos básicos de coordenadas y altura. Fotografía de vista horizontal al punto remoto Elevaciones en el terreno m. Altura de la antena (AGL) sobre el terreno, en el lugar de colocación del mástil m. Altura del mástil (AGL), de ser necesario : m. Conformidad para ubicación en ese sitio? Si No Autorización para colocación de la antena? Si No Aeropuertos cercanos kms Estimado de la distancia entre puntos m. Indicar la línea propuesta y ubicación de los puntos. Longitud de cable 10baseT necesario m. Recorrido estimado del cable, descripción y distancias. Longitud del cable de baja perdida necesario m. Recorrido del cable de baja perdida, descripción y distancias Están las condiciones ambientales dentro de exigencias del equipo? Si No Niveles de Ruido en la banda a emplear dbm, Niveles máximos entre 2400 y MHz (Requiere un analizador de Espectro, y el empleo de una antena Omni de ganancia conocida) Indicar si aparecen interferencias transitorias. 2-Línea de Visión. En general la línea de visión directa es necesaria para comunicaciones en la banda de 2,4 GHz. En estos sistemas puede definirse que la existencia de una línea de visión es requisito indispensable. El punto es como determinar si existe. Para ello el primer aspecto es identificar si existe una línea óptica de visión entre los dos puntos de ubicación de las antenas, esto puede lograrse con un flash o espejo que en condiciones de intenso sol, permita general destellos luminosos visibles desde el otro extremo. Con la línea óptica de visión establecida el segundo punto es valorar el recorrido entre los dos puntos y la existencia de la línea de visión en términos de RF, que se asocia a la claridad existente en la llamada zona de fresnel. La zona de Fresnel existe como un elipsoide co-axial entre las 2 antenas. Como norma se asume que entre el 60 y 70% de la zona de Fresnel debe estar libre de obstáculos. Con un GPS se puede determinar fácilmente las alturas y distancias a objetos que potencialmente pueden ser obstáculos. En este punto se debe realizar el calculo de la zona de Fresnel y valorar la medidas necesarias para que quede libre de obstáculos. 4/4

5 Para distancias cortas, entiéndase menores de 5 Kms, las características del recorrido no tiene un efecto critico, no así para grandes distancias donde la única forma de lograr buenos resultados es mediante del empleo de Sistemas de computo y aplicaciones diseñadas para estos fines. Aquí se deben analizar los puntos curvatura y reflexión en la tierra, superficies metálicas, liquidas, etc. El comportamiento de las ondas electromagnéticas, aun en condiciones de no interferencia, sufre el efecto de atenuación por la propagación en el espacio libre. Esta expresión se describe por: Donde: Lp: Perdidas por propagación en espacio libre. f: Frecuencia en MHz d: Distancia en Kms En un sistema real, es evidente que para el calculo de la potencia real a la entrada del receptor, deberán considerarse también: Ganancia de las antenas. Perdidas en los cables coaxiales. La ecuación final quedaría: donde: P t = potencia de salida del Tx (dbm o dbw, utilizar las mismas unidades que P r ) L p = perdidas por recorrido en espacio entre antenas isotropicas (db) G t = ganancia de antena Tx (dbi) G r = ganancia antena Rx (dbi) L t = perdidas en línea de Tx entre Tx y antena del Tx (db) L r = perdidas en línea de Tx entre Rx y antena del Rx (db) 5/5

6 Esto puede entenderse con el sgte ejemplo donde los valores son hipotéticos: Supongamos que tenemos 2 accesspoints y queremos conectarlos a una distancia de 2Kms donde se aplican las condiciones de espacio libre sin obstáculos. La potencia del Tx es de 0.25 watt o +24dBm, esta utilizando un par de antenas yagi de 10dBi de ganancia y en cada extremo esta empleando 15 metros de cable coaxial de tipo X, que da 2dB de perdida por tramo a la frecuencia de trabajo del Sistema. Finalmente la perdida por recorrido en el espacio libre se calcularía por la ecuación (I) y daría aproximadamente: De acuerdo a las especificaciones del equipo necesita un nivel de señal de 78 dbm, por lo que teóricamente se cumple con los requerimientos, si realmente las condiciones son de espacio libre sin obstáculos, cosa que normalmente no ocurre de manera tan ideal. El margen de atenuación debido a otros factores como lluvia, etc en estos sistemas es mínimo. Cuando se ha respetado la claridad en la zona de Fresnel, incluso otros elementos tampoco son apreciable. Deben evitarse superficies de reflexión de todo tipo y los recorridos sobre agua que también pueden ser críticos. Zona de Fresnel El otro elemento importante es el calculo de la zona de fresnel y el reajuste de las alturas de antena a fin de lograr entre un 60% y un 70% libre de obstáculos. El lograr una zona de fresnel libre de obstáculos es muy importante pues de no ser así aun cuando se cumpla con el % exigido, entran a incidir los elementos perdidas por difracción, que dificultan el trabajo de los Sistemas y que siempre que sea posible se deben evitar. 6/6

7 d1 d Como saber si tenemos un % adecuado de claridad en la zona de fresnel. Cualquier punto c en el elipsoide puede ser calculado por la expresión: para distancias d1, d2 en Kms y f en GHz. El valor de h se obtendrá en metros y es el radio de la zona de fresnel en ese punto. Si se conoce la altura del obstáculo, se puede saber si en ese punto obstruye o no y en que medida la zona de Fresnel. Se debe evitar a partir de una adecuada colocación de los mástiles y altura de las antenas que existan objetos que interfieran en la zona de fresnel. Consideraciones físicas. La elección del tipo de mástil, niveles de viento, sistemas de fijación, etc, deben garantizar la máxima rigidez de las antenas dado que en Sistemas direccionales puede ser critico el desplazamiento u oscilación de las mismas, por la acción del viento. Los Sistemas inalámbricos para exteriores necesariamente deben recibir mantenimiento periódico, que debe incluir entre otros: Pintura de los mástiles. Limpieza y re-hermetizacion de conectores. Reaseguramiento de fijaciones y vientos. Reajustes de las antenas. 7/7

8 Selección de la Antena. La elección del tipo de antena esta en función del tipo de cobertura que se pretenda brindar, que puede ir desde muy estrecha en el caso de antenas direccionales parabólicas, 180 grados en las sectoriales o 360 grados en las omnidireccionales. La información del patrón de radiación de la antena es muy útil a la hora de determinar la ganancia en una dirección dada. El calculo de las perdidas por propagación en espacio libre nos da un criterio para el tipo de antenas ( en términos de ganancia ) necesaria en cada caso. En términos generales las antenas para estos sistemas se clasifican en: Direccionales de diferentes tipos Sectoriales Omnidireccionales Establecimiento de las condiciones ambientales de trabajo. Las condiciones de explotacion del equipamiento deben ajustarse a los parametros dados por el fabricante, debiendo tomarse especial atencion a la hermetizacion de conectores, expuestos a la accion de la lluvia, sereno y sol. Características de la Tierra física: Una buena tierra física normalmente se refleja en una mejor relación señal ruido, así como redunda en un menor riesgo de danos por transcientes. El montaje debe realizarlo personal especializado y medidos sus parámetros sistemáticamente. Empleo de Pararrayos: Es estrictamente imprescindible para evitar roturas en el equipamiento, el montaje de los mismos debe realizarlo personal especializado. Agosto /8