EXAMEN DE SISTEMAS DE TELECOMUNICACIÓN Junio de 2010

Transcripción

1 APELLIDOS: NOMBRE: TEORIA Cuestión 1 (10 puntos): Para qué sirve la herramienta Perfil del software Carta Digital? Para conocer la orografía del terreno sobre el que discurrirá el radioenlace, obteniendo datos sobre los obstáculos a salvar y sus alturas. Por ejemplo, el siguiente gráfico: Cuestión 2 (15 puntos): Unidades derivadas del db: dbm, dbw, dbv. Definiciones. dbm: Representa niveles absolutos de potencia de señal. Para ello toma la pmw referencia de 1mW: dbm 10 log10 1mW dbw: Representa niveles absolutos de potencia de señal, tomando como pw referencia 1W: dbw 10 log10 1W dbv: nivel de tensión, comparado con 0 775V. Debe medirse sobre una V V resistencia de 600Ω. Se utiliza en telefonía. dbv 20log V Cuestión 3 (15 puntos): Problemas que presenta la utilización de la órbita geoestacionaria. Por qué se utiliza esa altura en concreto? o Grandes pérdidas provocadas por la altura o Grandes retardos provocados por la altura o Cobertura limitada, no llegando a los polos. o Saturación orbital o Esto puede provocar interferencias entre satélites cercanos La altura de 35806km se elige porque es precisamente a la que la fuerza gravitatoria se anula con la fuerza centrífuga de un satélite girando a la misma velocidad angular que la tierra, permitiendo mantener su ubicación GMm 2 relativa fija sin gasto de combustible. FG F md 2 cf d

2 PROBLEMA 1 (25 puntos) Se pide, utilizando los datos de las tablas adjuntas, comprobar que en una jerarquía digital plesiócrona (PDH), a la hora de realizar la multiplexación de 4 afluentes de velocidad binaria 8448kbps para conseguir una jerarquía de velocidad binaria 34368kbps, las estructuras que se describen en la tabla 1 son suficientes para albergar las velocidades de la tabla 2. Velocidad binaria de los afluentes (kbps) 8448 Número de afluentes 4 Estructura de trama Plan de numeración de los bits Grupo I Señal de alineación de trama ( ) 1 a 10 Indicación de alarma hacia el equipo multiplex digital remoto 11 Bit reservado para uso nacional a 384 Bits de servicio de justificación C j1 (1) Bits de servicio de justificación C j2 (1) Bits de servicio de justificación C j3 (1), disponibles para la justificación Grupo II 1a 4 5 a 384 Grupo III 1a 4 5 a 384 Grupo IV 1 a 4 5 a 8 9 a 384 Longitud de trama Bits por afluente Velocidad máxima de justificación por afluente Relación nominal de justificación 1536 bit 378 bit kbps 0,436 (1): C jn designa el n-ésimo bit de servicio de justificación del j-ésimo afluente. Tabla 1: Estructura de trama para la jerarquía de 34 Mbps Nivel PDH Velocidad (1) (kbps) Código de linea Tensión de pico Pérdidas máximas ppm HDB o 3.00 V 6 db ppm HDB V 6 db ppm HDB V 12 db ppm CMI 1.00 V 12 db Notas: (1) ppm: partes por millón Tabla 2: velocidades de las diferentes jerarquías.

3 f T =34368kbps/1536bit=22.375kHz (22375 trama/seg.) Se reservan 378 bits de la trama para la información que llega por tributario. Uno de ellos es justificable. En cada trama, ese bit puede utilizarse o no, según la velocidad de llegada del multiplex. Por tanto, la velocidad mínima aceptable por tributario: V min =377 f T = kbps, Y la velocidad máxima: V max =378 f T = kbps. Si calculamos las velocidades máximas y mínimas según la tolerancia del reloj: 8448 kbps (1 ± )=8448± =[ , ]kbps Según se ve, mientras las velocidades de llegada estén dentro de la tolerancia aceptada, no habrá problema para almacenar toda la información en la estructura de trama. Sin embargo los cálculos anteriores se han realizado para la velocidad nominal del multiplex. Si tenemos en cuenta su tolerancia (20ppm): a) f mux =34368 ( )kbps= kbps => => f T (max)= /1536bit= khz ( tramas/s), => V min = kbps, V max = kbps b) f mux =34368 ( )kbps= kbps => f T (min)= kbps/1536bit= khz ( tramas/s), =>V min = kbps, V max = kbps Según se ve, en ambos casos son suficientes los bit asignados en la estructura.

4 PROBLEMA 2 (35 puntos) Se desea realizar una nueva ruta directa en la red de Telefonía, una conexión entre las localidades guipuzcoanas de Eibar y Beasain. En concreto, a través de la nueva conexión se transmitirá una trama básica STM-1. Para ello, se barajan las posibilidades de hacerlo alquilando conexiones de fibra óptica, o bien mediante un radioenlace. A nuestra firma de ingeniería le han encargado el estudio de la variante del radioenlace. Planteamos entonces un sistema con tres vanos, incluyendo dos estaciones repetidoras intermedias en Urkarregi (junto a Eibar) y Murumendi (unos kilómetros al norte de Beasain). Como dato de partida utilizamos una base de datos digital del terreno, de donde obtenemos el siguiente perfil:

5 Es decir, ubicaremos nuestro primer repetidos a 795m de altura, Tendremos en cuenta 4 obstáculos sitos a 9,15,16 y 21 km con alturas de 812, 800, 812 y 725 m respectivamente, y colocaremos nuestro segundo repetidor, a 25 km del primero, a una atura de 785m. Obviaremos la posibilidad de vegetación en los montes. Para el cálculo del prototipo, se pueden dar por buenos los siguientes datos: Frecuencia de Trabajo: 4GHz. K=4/3 Modulación: 16QAM Pérdidas de implementación de la modulación: 2 db BER deseado: 10^-8, el 99.9% del tiempo. Figura de ruido del receptor: 12 db Ganancia de la antena de Urkarregi: 35 db Ganancia de la antena de Murumendi: 35 db Perdidas de las líneas de transmisión: 3 db en cada equipo. Calcular las alturas necesarias para los mástiles de las antenas, y el margen para desvanecimientos que nos queda si transmitimos una potencia de 1W. Será suficiente para cumplir las especificaciones?

6 0'078d1 d2 a) h curvatura ; h vegetación 15m ; K d1 d d f 2 h Fresnell 548 Nombre d1(km) d2(km) h(m) h curvatura (m) h Fresnell (m) h total (m) Urkarregi Obstáculo Obstáculo Obstáculo Obstáculo Murumendi Vemos que los obstáculos que realmente tienen importancia para el diseño son el obstáculo 1 y el 3, ya que el 2 y 4 parecen quedar por debajo de la línea de visión. Planteamos pues un sistema de ecuaciones para calcular la ecuación de la recta que pasa por los dos puntos. y=a x+b. Para hallar a y b: Obstáculo 1: 832=a 9 +b Obstáculo 3: 832=a 16 +b Resolviendo este sistema la ecuación de la recta resulta ser: y=832. Esta altura pasa por encima de todos los demás obstáculos. Las antenas necesarias son de 37 metros en Urkarregi y 47 en Murumendi. b) Para empezar, vamos a la gráfica con el valor del BER (10-8 ), y la modulación que se utilizará (16- QAM): Obtenemos un valor de Eb/No=16dB. Añadimos la pérdidas de implementación para obtener un valor real de Eb/No=18dB. Utilizando el dato de la figura de ruido del receptor, calculamos No= =-192dB/Hz, y de ahí, Eo= =-174dBw/bit. Para un flujo STM-1 de velocidad 155Mbps, la potencia mínima en recepción será: P=Eo+10log(bitrate)= log( )=-92dBw Sabiendo cual es la potencia mínima en recepción, calculamos pérdidas y ganancias en la cadena hasta llegar a la potencia mínima en transmisión: Pt=Pr+L lineas_receptor -G antena_receptor +L espacio_libre -G antena_transmisor +L lineas_transmisor = FSL-35+3= ( L espacio_libre = log(F)+20log(D)= log(4)+20log(25)=132.4dB ) = =-23.6dBw Llegados a este punto, no podemos olvidar que el valor obtenido para el nivel de transmisión es un valor medio. Para obtener la característica de calidad durante el tanto por ciento exigido del tiempo, deberemos añadir 25 db (dato obtenido de la figura, teniendo en cuenta 0 1% del tiempo y 4GHz) De esta manera obtenemos el resultado final: Pt=-23.6dBw +25 db = 1.4dBw. Por tanto, no será suficiente con el transmisor de 1W (0dBw)