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UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL FACULTAD DE INGENIERÍA INDUSTRIAL DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE GRADUACIÓN
TRABAJO DE TITULACIÓN PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE
INGENIERO EN TELEINFORMÁTICA
ÁREA SISTEMA DE TELECOMUNICACIONES
TEMA “PROPUESTA MODELO DE UN RADIOENLACE PARA SUPERVISIÓN Y CONTROL REMOTO, MEDIANTE CONECTIVIDAD IP, DEL SISTEMA DE NAVEGACIÓN AÉREA NDB DE LA DGAC”
AUTOR HUERTA PINARGOTE ASTER GUSTAVO
DIRECTOR DEL TRABAJO ING. TEL. VEINTIMILLA ANDRADE JAIRO GEOVANNY, MBA.
2017 GUAYAQUIL - ECUADOR
ii
DECLARACIÓN DE AUTORÍA
“La responsabilidad del contenido de este Trabajo de Titulación, me
corresponde exclusivamente; y el patrimonio Intelectual del mismo a la
Facultad de Ingeniería Industrial de la Universidad de Guayaquil”
Aster Gustavo Huerta Pinargote
C.C: 090785611-6
iii
DEDICATORIA
Al Dios de mi fortaleza que me ha sustentado y guiado para alcanzar
este título profesional.
A mi esposa por su paciencia y apoyo incondicional.
A mis hijos por su manifiesto respeto por retomar los estudios y
dejarles una perspectiva, de que nunca es tarde en la vida para lograr los
sueños que soñaste.
A los compañeros con los que compartí, jóvenes que han causado
indirectamente una motivación especial de vitalidad y alegría, por su
aceptación hacia mí, en un medio propio para a ellos.
iv
AGRADECIMIENTO
Mi profunda gratitud a Dios por haberme dado salud y fuerza para
poder culminar esta anhelada etapa de mi vida.
A mi esposa y a mis hijos quienes me han alentado y acompañado
durante todo este arduo camino.
Y, a todos aquellos docentes y personas que de una u otra manera intervinieron e impulsaron para que pudiera alcanzar este objetivo.
v
ÍNDICE GENERAL
N° Descripción Pág.
PRÓLOGO 1
CAPÍTULO I
EL PROBLEMA
N° Descripción Pág.
1.1. Introducción 3
1.2. Objeto de la investigación 6
1.3. Justificación 7
1.4. Objetivos de la Investigación 8
1.4.1. Objetivo General 8
1.4.2. Objetivos Específicos 8
1.5. Delimitación del Problema 9
1.5.1. Campo 9
1.5.2. Área 9
1.6. Marco Teórico 9
1.6.1. Antecedentes del Estudio 9
1.6.2. Fundamentación Teórica 13
1.6.2.1. Comunicaciones Inalámbrica 13
1.6.2.2. Ondas Electromagnéticas 17
1.6.2.3. Espectro Electromagnético 19
1.6.2.4. Propagación de la señal 20
1.6.2.5. Tipos de enlaces inalámbricos 29
1.6.2.6. Sistema NDB 32
1.6.3. Fundamentación legal 34
1.6.3.1. Normativas de la Institución 34
1.6.3.2. Normativas de Sistemas CNS 36
1.6.3.3. Normativas para Radio enlace 38
vi
CAPÍTULO II
METODOLOGÍA
N° Descripción Pág.
Antecedentes 40
2.1. Diseño de la Investigación 41
2.2. Tipo de Investigación utilizada 42
2.3. Nivel de la Investigación 44
2.4. Técnicas de la Investigación 46
2.5. Modelo 48
2.5.1. Modelos de simulación 49
2.6. Simulación por computadora 50
2.6.1. Simulación de radio enlace 51
2.6.2. Google Earth 52
2.7. Población y Muestra 53
2.8. Recolección y procesamiento de la información 55
2.9. Instrumentos de la investigación 56
2.10. Conclusiones surgidas de entrevistas 59
2.11. Análisis situacional 63
2.12. Consideraciones para implementación 68
2.13 Análisis de factibilidad 70
CAPÍTULO III
ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE LOS RESULTADOS
N° Descripción Pág.
Introducción 72
3.1. Desarrollo 73
3.1.1. Título de la propuesta 73
3.1.2. Objetivos de la propuesta 73
3.2. Guías para el desarrollo del modelo 74
3.2.1 Determinación de coordenadas geográficas 75
3.2.2. Selección de equipos 76
3.2.3. Establecimiento de la frecuencia 82
vii
3.2.4. Perfil topográfico de la trayectoria 84
3.2.5 Cálculo de atenuaciones 86
3.3. Simulación del enlace SNA-NDB 90
3.4. Resultados obtenidos 96
3.5. Esquema final del enlace 97
3.6. Impacto 98
3.7. Conclusiones 99
3.8. Recomendaciones 100
GLOSARIO DE TÉRMINOS 102
ANEXOS 105
BIBLIOGRAFÍA 112
ÍNDICE DE TABLAS
N° Descripción Pág.
1 Fase de recolección de la información 55
2 Registro de análisis documental 60
3 Guía de observación directa 61
4 Cuestionario de entrevista 62
5 Datos geográficos de sitios 76
6 Características para selección 77
7 Resultados de parámetros 96
ÍNDICE DE FIGURAS
N° Descripción Pág.
1 Proyecto de radioenlace punto a punto 5
2 Comunicación entre dos personas 15
3 Modelo simplificado de comunicaciones 16
4 Componentes de una onda 18
5 El espectro electromagnético 20
6 Zona de Fresnel 26
7 Mejora del efecto Fresnel 27
8 Despeje de zona de Fresnel 27
9 Descripción de zonas de Fresnel 28
10 Enlace punto a punto 30
11 Enlace punto a multipunto 31
12 Enlace multipunto a multipunto 31
13 El ADF 32
14 Operación del ADF 33
15 Esquema de procesos de investigación 57
16 Edificio del SNA 64
17 Estación NDB “PAL” 65
18 Equipo NDB 66
19 Página de inicio activa – Sistema NDB 67
20 Despeje de primera zona de Fresnel 72
21 Equipo Rocket M5 Titanium 78
22 Antena parabólica mANT30-PA 80
23 Montaje de antena parabólica 80
24 Alineación de precisión de antena 81
25 Polarización de antena 82
26 Curva de atenuación por lluvia 83
27 Ubicación de sitios para el radioenlace 84
28 Trayectoria para el enlace 85
29 Perfiles en ambos sentidos de los sitios 86
30 Presupuesto de un enlace 87
31 Descripción del enlace 91
32 Pantalla de presentación Radio Mobile 92
33 Pantalla de presentación RMpath 93
34 Peor Fresnel 94
35 Estadística del umbral de recepción 94
36 Señal del receptor 95
37 Esquema del enlace SNA-NDB 97
ÍNDICE DE ANEXOS
N° Descripción Pág.
1. Radio Rocket M5 Titanium (MCS3) 106
2. Presentación del Rocket M5 107
3. Especificaciones Generales 108
4. Especificaciones Técnicas 109
5. Antena Mikrotik mANT30 110
6. Especificaciones de Antena 111
xii
AUTOR: HUERTA PINARGOTE ASTER GUSTAVO TEMA: PROPUESTA MODELO DE UN RADIOENLACE PARA
SUPERVISIÓN Y CONTROL REMOTO, MEDIANTE CONECTIVIDAD IP, DEL SISTEMA DE NAVEGACIÓN
AÉREA NDB DE LA DGAC DIRECTOR: ING. TEL. VEINTIMILLA ANDRADE JAIRO GEOVANNY, MBA.
RESUMEN
La presente tesis tiene como objetivos el análisis y planificación de la propuesta modelo de un radioenlace, para establecer la conectividad remota adecuada entre el edificio del Servicio de Navegación Aérea y el sistema de navegación aérea NDB, desde donde se da la asistencia técnica de mantenimiento del personal de especialistas aeronáuticos, debido a que toma ocasionalmente tiempo significativo entre la notificación de encontrarse fuera de servicio, teniendo que desplazarse vía terrestre hasta la estación misma para su rehabilitación. A través del enfoque cuantitativo, la investigación se oriento al tipo experimental con un estudio de campo, aplicando las técnicas de análisis documental, observación directa, entrevista y aplicación de simulación para fundamentar la justificación y viabilidad del proyecto; luego mediante la medición de los valores geográficos de ubicación de los sitios involucrados, se obtuvieron los parámetros de estimación de factibilidad aceptables que identificarían los futuros viables que proyecta. Anticipar el comportamiento de un sistema de comunicación de alta confiabilidad en funcionamiento, escoger y limitar coberturas aplicando un modelo de predicción de la propagación, facilita orientar el problema de fondo así como también reducir los tiempos de diseño del enlace. El sistema de modelamiento permitió mediante el proceso heurístico de ensayo/error definir los resultados ajustados de configuración de topología, equipos o sistemas asociados a cada emplazamiento del enlace y margen confiable de recepción que garanticen un sistema con una actuación ponderada del 99,99% de disponibilidad operacional en condiciones normales y finalmente formalizarlo en un proyecto documentado, viable y sustentable para su aplicación y beneficio institucional.
PALABRAS CLAVES: Modelo, telecomunicaciones, radioenlace, microondas, navegación aérea, conectividad IP, simulación, supervisión, control remoto.
Huerta Pinargote Aster G. Ing. Tel. Veintimilla Andrade Jairo, MBA C.C. 0907856116 Director del Trabajo
xiii
AUTHOR: HUERTA PINARGOTE ASTER GUSTAVO TOPIC: PROPOSAL MODEL OF RADIO LINK FOR SUPERVISION
AND REMOTE CONTROL, BY IP CONNECTIVITY, OF THE NDB AIR NAVIGATION SYSTEM OF THE DGAC.
DIRECTOR: TEL. ENG. VEINTIMILLA ANDRADE JAIRO GEOVANNY, MBA
ABSTRACT
The present thesis it has with objectives the analysis and planning of the model proposed of an radio link, to establish the remote connectivity between the edifice of the air navigation service and the NDB air navigation system, from where is given the technical support of the maintenance from the aeronautical specialists personal, because it occasionally takes significant time between the notification of being out of service, having to travel by land until the station itself for its rehabilitation. Through the quantitative approach, the research was oriented to the experimental type with a field study, applying the techniques of documentary analysis, direct observation, interview and simulation application to substantiate the justification and viability of the project; then, by measuring the geographic location values of the sites involved, acceptable factibility estimation parameters were obtained that would identify viable futures that they project. Anticipate the behavior of a high reliability communication system in operation, to choose and to limit covers applying a model of propagation prediction, it facilitates to orientation of the problem background as well as to reduce the design times of the link. The modeled the system allowed, through the trial / errors heuristic process to define the topology configuration adjusted results, equipment or systems associated to each link site and reliable reception range that guarantee a system with a weighted performance of the 99.99%, of operational availability, under normal conditions, and finally formalize it in a documented, viable and sustainable project for its application and institutional benefit.
KEY WORDS: Model, telecommunications, radio link, microwave, air
navigation, IP connectivity, simulation, supervision, remote control.
Huerta Pinargote Aster G. Tel. Eng. Veintimilla Andrade Jairo G. MBA
I.D. 0907856116 Work Director
PRÓLOGO
La investigación científica, en palabras de Fidias G. Arias (1999):
“…es un proceso libre y creativo. Sin embargo, esto no significa que
carezca de sistematicidad y organización. Mucho menos si se trata de la
etapa de planificación, la cual se concreta en el proyecto de
investigación...”
Es por eso que este proyecto, lejos de plantear un análisis exhaustivo
y teórico así como de cálculos extensos del objeto en estudio, pretende
exponer un modelo práctico y flexible para la formulación y presentación
de una propuesta que adecuadamente fundamentada y mediante un
programa de simulación determinar su viabilidad operacional en
concordancia con los requerimientos técnicos y estructurales, que de los
parámetros de la aplicación se deriven, y ofrezcan un panorama cabal
para la toma de decisión en su implementación.
En el proceso de delimitar los requerimientos operacionales y de
cobertura del radio enlace se trato de obtener con la mayor precisión
posible el nivel de la señal que ingresa al equipo receptor, para lo cual se
ha buscado precisar de la forma más ajustada el efecto de los factores
externos que inciden en el desempeño del radio enlace, dado que la
curvatura de la tierra se convierte en un problema para los enlaces
mayores de 11 Km.
Por lo tanto se ha debido realizar un cuidadoso diseño y planificación
de los parámetros y características con el propósito de optimizar los
recursos, que permitan establecer una vía de comunicación estable y
continua con el sistema NDB a fin de lograr la alternativa de asistencia
Prólogo 2
remota y permanente que consolide la prestación y calidad del servicio
que provee, que es el objetivo mismo al que apunta la propuesta y
desarrollo del presente trabajo.
CAPITULO I
EL PROBLEMA
1.1. Introducción
Con base en el contexto de una situación institucional muy particular y
especializada, se ha observado la necesidad de mejorar la asistencia de
control y mantenimiento de uno los sistemas de ayuda no-visuales que es
parte vital del proceso de los servicios que provee el área de navegación
aérea, pero que debido a su distante instalación se ve afectada en la
pronta asistencia técnica del sistema, por lo que se establecen
inicialmente las condiciones geográfica y tecnológica que participan en el
desarrollo de la investigación. Para presentar entonces una propuesta
complementaria que optimice su desempeño, tomando en consideración
el escenario a enfrentar y los requerimientos para posibles necesidades,
con base en el enunciado de los objetivos del trabajo. Por último, se
expondrá el marco teórico que fundamente, primero mediante el análisis
de otros estudios similares, la teoría relacionada en torno al objeto en
estudio y los aspectos legales que relacionan su viabilidad en los ámbitos
operacional y técnico de la propuesta del proyecto.
La Dirección General de Aviación Civil del Ecuador (DGAC) es el ente
regulador que mantiene el control técnico-operativo de la actividad
aeronáutica nacional, con sede en el Distrito Metropolitano de Quito,
ejerciendo las atribuciones y responsabilidades establecidas en la Ley de
Aviación Civil.
Entre sus competencias tiene la operación y mantenimiento, para los
Servicios de Navegación Aérea, de los Sistemas de Ayudas No-visuales
mediante equipos electrónicos emplazados dentro de cada uno de los
El Problema 4
aeropuertos y otros distantes de los mismos, en cada una de las regiones
del país; que proveen de información electrónica a los pilotos de las
aeronaves nacionales e internacionales en las diversas fases del vuelo,
como ayudas para la navegación y aproximación al aeródromo de forma
fiable, continua y segura; en atención a las normativas y
recomendaciones del Organismo de Aviación Civil Internacional (OACI),
que es un organismo especializado de las Naciones Unidas, establecido
por los Estados en 1944 para gestionar la administración y gobierno de la
Convención sobre Aviación Civil Internacional (Convenio de Chicago), del
cual el Ecuador es signatario.
A través de los años estos equipos han ido evolucionando su
fabricación desde la tecnología analógica hasta que en los últimos años
la tecnología de digitalización y micro procesamiento ha incorporado
acceso local y remoto vía Ethernet para supervisión de configuración de
sus parámetros de operación, control de encendido y apagado de
transmisores, calibraciones de niveles, registros para historial, etc.
mediante una PC.
Uno de estos sistemas llamado por su acrónimo NDB del inglés non-
directional beacon que significa radiofaro no-direccional, por la naturaleza
de la información que provee en los procedimientos de aproximación al
aeropuerto, se ubica fuera y distante del aeropuerto aproximadamente 35
Km. por vía terrestre (16.630 mt. en línea recta) y cuya operación es de
24 horas los 365 días del año, como uno de los varios servicios
orientados a la protección del vuelo, para las aeronaves tanto privadas,
militares como de las empresas que dan servicio de transporte aéreo de
pasajeros y de carga, locales, nacionales e internacionales.
Sin embargo como todo equipo electrónico susceptible a fallas
originadas por factores externos o internos eventualmente requiere la
asistencia del personal técnico que tiene que desplazarse hasta la
estación para su mantenimiento y habilitación cuando ha sido notificado
El Problema 5
por el personal de tránsito aéreo, quienes a su vez reciben la información
de los pilotos, de que se encuentra fuera de servicio.
Todo esto determina que el tiempo de respuesta en la habilitación del
equipo y levantamiento del servicio de la información del NDB incida en el
rendimiento operacional del mismo y cuya responsabilidad recae en el
personal técnico de la unidad a cargo de los sistemas de navegación
aérea llamada Ayudas No-visuales o Radioayudas.
Así pues de la estadística operacional levantada por el responsable de
la unidad en cuanto al NDB, surge la necesidad de mejorar los tiempos de
respuestas en la asistencia técnica, ya que en muchas ocasiones la
habilitación ha requerido sólo un reinicio del sistema que puede tomar
diez minutos, mientras que el desplazamiento, hasta llegar al sitio, puede
tomar entre dos y tres horas dependiendo de la disponibilidad de
transporte y la hora del día, además de los costos asociados a la
movilización.
Surgiendo así la propuesta de un radioenlace que provea el medio de
comunicación compatible con el sistema NDB a través del cual se
establezca la disponibilidad permanente de acceso remoto para observar
y avaluar el estado operacional del mismo así como para conmutar los
transmisores o rehabilitar su operación si por condiciones exógenas se
hubiera apagado.
La propuesta del proyecto se circunscribe a un solo sistema como
prototipo de los varios que sirven al Aeropuerto Internacional José
Joaquín De Olmedo, sin embargo su viabilidad permitiría aplicar su
utilidad a otros sistemas del mismo aeropuerto así como de otros
aeropuertos en las diversas regiones del país, atendiendo a sus
particulares ubicaciones y requerimientos de cobertura.
El Problema 6
FIGURA Nº 1
PROYECTO DE RADIO ENLACE PUNTO A PUNTO
Fuente: Investigación Directa Elaborado por: Huerta Pinargote Aster
1.2. Objeto de la investigación
La propuesta modelo de un radioenlace surge por la ubicación remota
de la instalación del NDB en el kilómetro 9 del cantón Tarifa, parroquia
Samborondón, en las coordenadas geográficas 02º 01’ 34,74’’ S y 79º 48’
33,01’’ O, con relación al edificio del Servicio de Navegación Aérea SNA
en la Avenida de las Américas a 100 metros del Centro de Convenciones,
en las coordenadas geográficas 02º 09’ 18,52’’ S y 79º 53’ 08,10’’ O,
desde donde se iniciaría la operación del control remoto para la
supervisión y mantenimiento del sistema; debiéndose establecer la
factibilidad de la línea de vista entre los dos sitios libres de obstáculos.
Una de las principales dificultades a la hora de implementar un enlace
es saber en qué lugar y distancia deben estar ubicadas las antenas para
que puedan comunicarse.
Un estudio de viabilidad de la red debe incluir una simulación del
diseño propuesto. Simulando el despliegue de la red, se puede evaluar
El Problema 7
viabilidad de una arquitectura de red y estimar los nodos necesarios para
cubrir un área determinada.
Lo cual se llevará a cabo usando un programa, open source o de libre
uso, que permite analizar los parámetros fundamentales de radiación y
cobertura para definir el radioenlace adecuado así como sus
requerimientos técnicos además de las antenas asociadas, considerando
los factores que influyen en la calidad y claridad de la señal como son:
Potencia de la señal
Distancia
Línea de visión
Interferencias
Transmisión de la señal
Enfoque de la señal
Posición estable de las antenas
1.3. Justificación
La propuesta del proyecto se respalda en la oportunidad de
fundamentar una alternativa viable y sustentable en cuanto a la
problemática de mejorar el rendimiento operacional del sistema NDB que
de valor agregado al subproceso de Navegación Aérea del área CNS en
cuanto a la asistencia de mantenimiento preventivo que debe realizar
rutinariamente el personal técnico del mismo y que a futuro permita
afianzar un sistema de gestión de calidad del área en su conjunto.
La determinación de llevar a cabo la investigación se combina en la
capacitación y experiencia técnicas previas del sistema NDB y los
conocimientos adquiridos durante los años de estudios universitarios que
permitan fundamentar adecuadamente los requerimientos, mediante el
uso de una herramienta de simulación, de soluciones tanto técnicas como
El Problema 8
estructurales para la propuesta de un sistema de telecomunicación
orientado a los objetivos del proyecto.
Todo empeño en mejorar los servicios aeronáuticos redunda en
fortalecer la seguridad de las operaciones aéreas y el nivel de confianza y
responsabilidad hacia los usuarios internos, pilotos de aeronaves,
compañías de aviación y público en general; además de dar un valor
agregado al personal técnico del proceso Ayudas No-visuales para el
cumplimiento técnico de sus competencias y responsabilidades.
Definitivamente que como una propuesta de un modelo para enlace
remoto con un sistema de navegación aérea permitiría que a futuro
pudieran aplicarse a otros sistemas de radioayudas, teniendo en cuenta
las particularidades geográficas de cada sitio que permitan desarrollar una
red de soporte técnico de supervisión y control remoto escalable.
1.4. Objetivos de la Investigación
1.4.2. Objetivo General
Proponer un modelo teórico-esquemático de un radioenlace
factible con los requerimientos para supervisión técnica remota del
sistema de navegación aérea NDB de la DGAC, a fin de reducir el tiempo
de respuesta en la asistencia de mantenimiento por pérdida del servicio.
1.4.3. Objetivos específicos
1. Recolectar información general del sistema NDB para la navegación
aérea.
2. Analizar los requerimientos del enlace apropiado, para establecer el
medio de comunicación con el sistema NDB.
El Problema 9
3. Identificar los requerimientos técnicos y estructurales del sistema
de Radioenlace, mediante simulación y pruebas de campo, para
definir su viabilidad.
4. Recomendar la utilidad de la propuesta en pro de la eficiencia del
mantenimiento y por tanto la mejora de rendimiento operacional de
servicio del NDB.
1.5. Delimitación del Problema
1.5.1. Campo
Sistema de Comunicaciones para la transferencia de información.
1.5.2. Área
Telecomunicaciones, comunicación inalámbrica, radiocomunicación
por microondas.
1.6. Marco teórico
A continuación se describe la información relevante que guiará el
desarrollo fundamentado del estudio, de modo que facilite a cualquier
persona sin los conocimientos suficientes en el área, asimilar los
conceptos de las tecnologías expuestas en el mismo, ayudando así a
comprender razonablemente el presente proyecto.
1.6.1. Antecedentes del Estudio
Actualmente la sociedad está inmersa en la que se denomina la
revolución tecnológica de las comunicaciones inalámbricas, una
transformación similar a la que protagonizaron en su momento la
electricidad, la televisión, el ordenador o las mismas comunicaciones con
cable, que supusieron nuevos modelos de negocio.
El Problema 10
Una de las principales ventajas de esta tecnología es la movilidad, no
depender del cable. El hecho de que el punto de entrada en la red de
comunicaciones no esté ligado a una ubicación fija y que el medio de
transmisión ya esté preparado favorece su expansión, que puede ser más
rápida que la de cualquier otro tipo de tecnología. Existe un ejemplo que
lo corrobora: en solo pocos años de existencia, la telefonía móvil ya tuvo
más usuarios que la telefonía fija.
A continuación se analizarán y compendiarán dos trabajos de Tesis de
estudios de casos relacionados con la aplicación del Radioenlace, en sus
particulares contextos y necesidades, presentando los puntos relevantes
de la investigación de cada autor.
TRABAJO Nº 1:
Autor: Roberto Asdrúbal Segura Flores, Universidad Técnica de Ambato
(Julio-2012)
El trabajo de investigación titulado: “SISTEMA DE COMUNICACIÓN
PARA LA TRANSMISIÓN DE DATOS ENTRE LA MATRIZ Y LAS
SUCURSALES DE LA COOPERATIVA DE AHORRO Y CRÉDITO
FINANCREDIT LTDA.”, contempla una solución para las necesidades
más urgentes en el aspecto de comunicación y seguridad, orientadas
específicamente a la Red Financiera de la Cooperativa FINANCREDIT.
El objetivo definido es: Diseñar un Sistema de Comunicación para la
transmisión de datos entre la matriz y las sucursales de la Cooperativa de
Ahorro y Crédito “FINANCREDIT” Ltda. A través del análisis de las
diversas tecnologías de comunicaciones disponibles así como de la
situación actual del proceso de transmisión de datos entre la matriz y las
sucursales de la Cooperativa, que conlleve en el planteamiento de la
propuesta los parámetros necesarios que garanticen la seguridad en
transmisión y recepción de la información que se cursará.
El Problema 11
En el desarrollo del trabajo se aplicaron tres tipos de investigaciones:
exploratoria, descriptiva y explicativa.
En las conclusiones se establece que la investigación ha otorgado al
autor una visión más amplia respecto al diseño de una red de
comunicaciones mediante las siguientes precisiones:
Se obtuvieron valores confiables en los cálculos realizados de los
parámetros para los enlaces según las condiciones geográficas de los
sitios a instalarse. Con base en lo anterior se seleccionaron equipos que
permitirán un manejo confiable y discreto de la red. Destacando la gran
ayuda que brinda el software Radio Mobile en la planificación de los
enlaces mediante la obtención de los parámetros para la instalación.
El software Packet Tracer es una poderosa herramienta para la
creación y simulación de Redes Privadas Virtuales (VPN) con la cual se
aprovecha la conectividad IP en la intranet de la Cooperativa permitiendo
el acceso remoto para facilitar la comunicación entre una agencia situada
en otra ciudad y los servicios de la red LAN interna de la Matriz de la
organización de manera económica y segura; además de que a través de
la simulación del escenario de las VPN de acceso remoto se pudo aplicar
todos los parámetros establecidos en los objetivos. Dejando finalmente un
valor agregado de llevar a cabo un proyecto de telefonía de Voz sobre IP
para realizar conversaciones a través del canal VPN con calidad
aceptable que permitiría mantener diálogos fuera de la red corporativa.
TRABAJO Nº 2:
Autores: Fabián Marcelo Gallegos López y Gustavo Adolfo Pullas Rea,
Escuela Superior Politécnica del Chimborazo.
El trabajo de investigación titulado: “ANÁLISIS DEL ESPECTRO
RADIOELÉCTRICO Y ESTUDIO PARA LA IMPLEMENTACIÓN DE UNA
El Problema 12
RED DE RADIO ENLACES ENTRE LAS UNIDADES DE TURISMO DE
LOS 7 MUNICIPIOS DE LA PROVINCIA DE BOLÍVAR”, debido al proceso
de descentralización las unidades de turismo de los distintos cantones de
la provincia de Bolívar como son: Guaranda, Chimbo, San Miguel,
Chillanes, Echeandía, Caluma y Las Naves, ya no cuentan con un medio
directo de comunicación, para poder compartir datos turísticos
(planificación, promoción, catastro), estadísticas de carácter turístico local,
regional y nacional, lo que los hace vulnerables en este ámbito.
El objetivo definido es: Realizar el análisis del espectro radioeléctrico y
el estudio para la implementación de una red de radio enlaces entre las
unidades de turismo de los 7 municipios de la provincia de Bolívar. A fin
de asegurar que el espectro radioeléctrico sea apto para nuevos
proyectos o servicios y flexible para la adaptación de nuevos
requerimientos del mercado de las telecomunicaciones, además de su
disponibilidad para beneficios relevantes en lo social y público, como
seguridad, salud, etc.
Diseñar una red de radioenlaces para comunicación entre las unidades
de turismo de las municipalidades cantonales de la provincia, socializando
con los directores de las unidades las ventajas del presente estudio, a fin
de descentralizar los procesos de gestión de las mismas.
Los tipos de investigación aplicados son dos: exploratoria y explicativa. Como conclusiones se establecieron que para el análisis del espectro
radioeléctrico se utilizaron imágenes del barrido del espectro, realizadas
por la SUPTEL, para la verificación de disponibilidad de la frecuencia de
trabajo, y el correspondiente estudio técnico que determinó que la
frecuencia utilizada está disponible, que existe línea de vista entre los
puntos enlazados, es decir no hay obstrucción y la cobertura de la señal
se da en un 100% en las zonas ensayadas.
El Problema 13
Para el despliegue de los radioenlaces se usaron cartas topográficas
para obtener sus coordenadas previas al estudio de los fenómenos que
afectan sus dimensionamientos, en un total de 17 enlaces punto a punto
para cubrir cada una de las zonas requeridas. Por tanto se puede concluir
que la red de radioenlaces garantizara la descentralización de los
procesos de gestión de cada una las unidades turísticas; es por eso que
se recomienda a los 7 municipios de la provincia la ejecución inmediata
de este proyecto, pues presenta características técnicas adecuadas para
su implementación.
1.6.2. Fundamentación Teórica
Con el propósito de abordar una realidad que presupone una
necesidad puntual, se plantean algunos referentes teóricos y
conceptuales, que sobre el objeto de estudio y sus aspectos han
abordado otros autores.
1.6.2.1. Comunicaciones inalámbricas
Sistema de Comunicaciones
A fin esclarecer el significado de Sistema de Comunicaciones se
consideró tomar como referencia las siguientes definiciones:
Tomasi (2003), al conceptuar un sistema de comunicaciones, dice:
El objetivo fundamental de un sistema de
comunicaciones, es transferir información de un lugar
a otro. Por consiguiente, se puede decir que las
comunicaciones son la transmisión, recepción y
procesamiento de información entre dos lugares. La
fuente original de información puede ser analógica
(continua), como por ejemplo la voz humana o la
El Problema 14
música, o digital (discreta), como por ejemplo los
números codificados binariamente o los códigos
alfanuméricos. Sin embargo todas las formas de
información se deben convertir a energía
electromagnética antes de ser propagadas a través de
un sistema electrónico de comunicaciones (TOMASI,
2003).
Carlson, Crilly, & Rutledge (2007), al describir los componentes de un
sistema de comunicaciones, indican:
Un sistema de comunicación transporta información
desde su fuente hasta un destino situado a cierta
distancia. Un sistema convencional incluye
numerosos componentes que cubren todas las
posibilidades de la ingeniería eléctrica: circuitos,
electrónica, electromagnetismo, procesamiento de
señales, microprocesadores y redes de
comunicación, por mencionar solo algunos de los
campos relevantes (Carlson, Crilly, & Rutledge, 2007).
Roberts (2005), al describir un sistema básico de comunicación,
refiere:
Considérese lo que ocurre en una conversación cuando una persona
dice la palabra “señal” y otra la escucha (figura 2).
El hablante piensa primero en el concepto de una
señal. Su cerebro convierte rápidamente el concepto a
la palabra “señal”. Luego su cerebro envía impulsos
nerviosos a sus cuerdas vocales y al diafragma para
crear el movimiento y vibración del aire y los
movimientos de la lengua y los labios para producir el
El Problema 15
sonido. Este sonido se propaga después a través del
aire entre el hablante y el oyente. El sonido choca
contra el tímpano auditivo del oyente y las
vibraciones se convierten en impulsos nerviosos que
el cerebro del escucha convierte primero en el sonido,
después en la palabra y luego en el concepto, por lo
tanto la conversación ordinaria se lleva a cabo
mediante un sistema de gran complejidad (ROBERTS,
2005).
FIGURA Nº 2
COMUNICACIÓN ENTRE DOS PERSONAS
Fuente: ROBERTS, 2005 Elaborado por: ROBERTS
La comunicación entre dos personas involucra señales y el
procesamiento de éstas mediante sistemas.
En general los elementos de un sistema de comunicación se pueden
considerar como se muestra en la Figura Nº 3 (a), por medio de
diagramas de bloques.
El Problema 16
FIGURA Nº 3
MODELO SIMPLIFICADO DE COMUNICACIONES
Fuente: Carlson, Crilly, & Rutledge, 2007 Elaborado por: Carlson, Crilly, & Rutledge
Todo sistema de comunicación tiene como objetivo principal
intercambiar información entre dos entidades. En la Figura 3 (b) se
muestra un ejemplo de comunicación entre una estación de trabajo y un
servidor a través de una red de telefonía pública.
La fuente: Este dispositivo genera los datos a transmitir, por ejemplo
teléfonos o computadores. El transmisor: Normalmente los datos
generados por la fuente no se transmiten directamente tal y como son
generados. Al contrario, el transmisor transforma y codifica la información,
generando señales electromagnéticas susceptibles de ser transmitidas a
través de algún sistema de transmisión. Por ejemplo, un modem convierte
las señales de bits generadas por la red telefónica.
El sistema de transmisión (canal): Es el medio de transmisión por el
que viajan las señales portadoras de la información, puede ser un medio
físico y otras veces no, ya que las ondas electromagnéticas son
susceptibles de ser transmitidas por el vacío.
El Problema 17
El receptor: Acepta la señal proveniente del sistema de transmisión y
la transforma de tal manera que pueda ser manejada por el dispositivo
destino. Por ejemplo, un modem captara la señal analógica de la red o
línea de transmisión y la convertirá en una cadena de bits.
El destino: Según lo establece STALLINGS, (2000) “es quien toma los
datos del receptor”.
1.6.2.2. Ondas Electromagnéticas
Clanar (2007), al destacar cualidades de las ondas electromagnéticas:
Una onda electromagnética es la forma de
propagación de la radiación electromagnética a través
del espacio. Son Ondas producidas por el movimiento
de una carga eléctrica. Son disturbios ondulatorios
que se repiten en una distancia determinada llamada
longitud de onda. A diferencia de las ondas
mecánicas, las ondas electromagnéticas no necesitan
de un medio físico para propagarse, se propagan
libremente por el aire alcanzando velocidades de
300,000 Km/s. (CLANAR, 2007)
El espectro electromagnético (EM) es simplemente un nombre que los
científicos han dado al conjunto de todos los tipos de radiación cuando se
habla de ellos como grupo. La radiación es la energía que viaja en ondas
y que se propaga con la distancia. La luz visible procedente de una
lámpara y las ondas de radio de una estación de radio son dos tipos de
ondas electromagnéticas. Otros ejemplos son las microondas, la luz
infrarroja, la luz ultravioleta, los rayos x y los rayos gamma.
Todas las ondas EM viajan a la misma velocidad que la luz en el vacío
y tienen una longitud de onda (λ) y una frecuencia (f) características, que
pueden determinarse utilizando la siguiente ecuación:
El Problema 18
Ecuación 1. Velocidad de la luz, frecuencia y lambda
C= λ * f
Donde C es la velocidad de la luz (3*108 m/seg)
Cisco, System (2010), establece como afecta el medio a la
propagación de la onda electromagnética:
Esta fórmula expresa que la longitud de onda de
cualquier onda EM viajando en el vacío, en metros,
multiplicada por la frecuencia de esa misma onda EM,
en Hz, siempre es igual a la velocidad de la luz, es
decir, 3*108 m/seg, o 300.000 kilómetros por segundo.
Cuando no viaja en el vacío, el material afecta a la
velocidad de una onda EM. (CISCO, SYSTEM, 2010)
Las ondas EM exhiben las siguientes propiedades:
- Reflexión (rebote)
- Refracción (curvatura)
- Difracción (propagación de los obstáculos)
- Dispersión (re-direccionadas por las partículas).
Figura Nº 4
COMPONENTES DE UNA ONDA
Fuente: ROBERTS, 2005 Elaborado por: ROBERTS
El Problema 19
Amplitud: Es la distancia máxima vertical entre la base y la onda. Las
unidades de amplitud dependen del tipo de onda. En las ondas
electromagnéticas la amplitud del campo eléctrico está expresada en
metros. La amplitud puede ser constante, o puede variar con el tiempo y/o
posición. La forma de la variación de amplitud es llamada la envolvente de
la onda.
Periodo: Es el tiempo para un ciclo completo de oscilación de la onda.
Frecuencia: Se refiere a cuantos periodos por unidad de tiempo
(segundos) se repite la onda y es medida en hertzios. (ROBERTS, 2005)
La frecuencia y el periodo de una onda son recíprocos entre si y están
representados por la siguiente fórmula:
Ecuación 2. Frecuencia f = 1/T Donde “f” igual a frecuencia y “T” igual a periodo.
Longitud de Onda: La longitud de onda es la distancia entre dos
montes o valles seguidos. Suele medirse en metros. A menor frecuencia
mayor longitud de onda, esto es mayor alcance, las de mayor longitud de
onda nos traspasan, atraviesan obstáculos, pero tienen bajas
velocidades, por el contrario a mayor frecuencia menor longitud de onda,
mayor velocidad, menor alcance y no atraviesan obstáculos a grandes
distancias. (CLANAR, 2007)
1.6.2.3. Espectro electromagnético
El objetivo de un sistema de comunicaciones es transferir información
entre dos o más lugares, cuyo nombre común es estaciones. Esto se
logra convirtiendo la información original en energía electromagnética,
para transmitirla a continuación a una o más estaciones receptoras,
donde se reconvierte a su forma original. La energía electromagnética se
El Problema 20
puede propagar en forma de voltaje o corriente, a través de un conductor
o hilo metálico, o bien en forma de ondas de radio emitidas hacia el
espacio libre, o como ondas luminosas a través de una fibra óptica. La
energía electromagnética se distribuye en un intervalo casi infinito de
frecuencias. (TOMASI, 2003)
La frecuencia no es más que la cantidad de veces que sucede un
movimiento periódico, como puede ser una onda senoidal de voltaje o
corriente, durante un periodo determinado. Cada inversión completa de
onda se llama ciclo. La unidad básica de frecuencia es el hertz (Hz), y un
hertz es igual a un ciclo por segundo (1 Hz = 1 cps). (TOMASI, 2003).
FIGURA N° 5
EL ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO
Fuente: Berkeley Lab Elaborado por: Martín Martínez-Ripoll
1.6.2.4 Propagación de la señal
Tomasi establece las siguientes consideraciones:
La propagación de las ondas electromagnéticas por el
espacio libre se suele llamar propagación de
radiofrecuencia (RF). O simplemente radio
propagación. Aunque el espacio libre implica al vacío,
El Problema 21
con frecuencia la propagación por la atmósfera
terrestre se llama propagación por el espacio libre, y
se puede considerar casi siempre así. La diferencia
principal es que la atmósfera de la tierra introduce
pérdidas de la señal que no se encuentran en el vacío.
Las ondas EM se propagan a través de cualquier
material dieléctrico, incluyendo el aire. Sin embargo,
no se propagan bien a través de conductores con
pérdidas, como por ejemplo agua de mar, porque los
campos eléctricos hacen que fluyan corrientes en el
material, que disipan con rapidez la energía de las
ondas. (TOMASI, 2003)
El termino radiofrecuencia, también denominado
espectro de radiofrecuencia o RF, se aplica a la
porción menos energética del espectro
electromagnético, situada entre unos 3 Hz y unos 300
GHz. Las ondas electromagnéticas de esta región del
espectro se pueden transmitir aplicando la corriente
alterna originada en un generador a una antena.
(CLANAR, 2007)
Las ondas electromagnéticas de radio que viajan
dentro de la atmósfera terrestre se llaman ondas
terrestres, y las comunicaciones entre dos o más
puntos de la Tierra se llaman radiocomunicaciones
terrestres. Las ondas terrestres se ven influidas por la
atmósfera y por la tierra misma. En las
radiocomunicaciones terrestres, las ondas se pueden
propagar de varias formas, que dependen de la clase
del sistema y del ambiente. Las ondas
electromagnéticas también viajan en línea recta,
El Problema 22
excepto cuando la tierra y su atmósfera alteran sus
trayectorias. En esencia, hay tres formas de
propagación de ondas electromagnéticas dentro de la
atmósfera terrestre: onda terrestre, onda especial
(que comprende ondas directas y reflejadas en el
suelo) y ondas celestes o ionosféricas. (TOMASI,
2003)
Pérdidas en la trayectoria por el espacio libre:
Se define a las pérdidas en la trayectoria en espacio
libre (a veces llamadas pérdidas dispersión) como la
pérdida incurrida por una onda electromagnética en
línea recta a través del vacío, sin energías de
absorción o reflexión debidas a objetos cercamos.
Las pérdidas en la trayectoria en espacio libre
dependen de la frecuencia, y aumentan con la
distancia. La ecuación para determinar estas pérdidas
es la siguiente. (TOMASI, 2003)
Ecuación 3. Perdida en la trayectoria por el espacio libre (adimensional)
Lp = 4 2 = 4 2
Donde Lp= perdida en la trayectoria por el espacio libre (adimensional)
D= Distancia (Kilómetros)
f= frecuencia (hertz)
λ= Longitud de onda (metros)
c= Velocidad de la luz en el espacio libre (3 X 108 metros por segundo)
Al pasar a dB se obtiene:
Ecuación 4. Perdida en la trayectoria por el espacio libre (dB)
Lp(dB) = 10 log (4 / )2
El Problema 23
= 20 log 4 /
= 20 log 4 / + 20log f+ 20 log D
Cuando la frecuencia está en MHz y la distancia en Km
Ecuación 5. Perdida en la trayectoria por el espacio libre (MHz)
4 (10) (10)3 Lp(dB) = 20 log + 20log f(MHz) + 20log Dkm 3 108 = 32.4 + 20 log f(MHz) + 20 log Dkm Cuando la frecuencia está en GHz y la distancia en km,
Ecuación 6. Perdida en la trayectoria por el espacio libre (GHz) Lp(dB) = 92.4 + 20 log f(GHz) + 20 log D(km) Se pueden hacer conversiones parecidas para la distancia en millas,
frecuencia en KHz, etc. (TOMASI, 2003)
Margen de desvanecimiento:
En esencia el margen de desvanecimiento es un
“factor ficticio” que se incluye en la ecuación de
ganancia del sistema, para tener en cuenta en las
características no ideales y menos predecibles de la
propagación de las ondas de radio, por ejemplo, la
propagación por múltiples trayectorias (perdida por
múltiples trayectorias) y la sensibilidad del terreno.
Estas características son causa de condiciones
atmosféricas temporales y anormales que alteran las
pérdidas en la trayectoria en espacio libre y, por lo
general, son perjudiciales para la eficiencia general
del sistema. El margen de desvanecimiento también
tiene en cuenta los objetivos de confiabilidad de un
sistema. Por lo anterior, el margen de
desvanecimiento se incluye como una pérdida en la
ecuación de ganancia del sistema. (TOMASI, 2003)
El Problema 24
W.T Barnett, de Bell Telephone Laboratories,
describió en abril de 1969, formas de calcular el
tiempo de interrupción debido al desvanecimiento en
una trayectoria sin diversidad, en función del terreno,
el clima, la longitud de la trayectoria y el margen de
desvanecimiento. Arvids Vignant, también de Bell
Laboratories, dedujo en junio de 1970 fórmulas para
calcular el mejoramiento efectivo alcanzable mediante
diversidad espacial vertical, en función de la distancia
de separación, longitud de trayectoria y frecuencia.
(TOMASI, 2003)
Al resolver las ecuaciones de confiabilidad de Barnett – Vignant para
determinada disponibilidad anual de un sistema no protegido y sin
diversidad, se obtiene la siguiente ecuación:
Ecuación 7. Margen de desvanecimiento
Fm = 30log D + 10log (6ABf) - 10log (1-R) - 70
Efecto de Sensibilidad Objetivos de Constante Trayectoria múltiple del terreno confiabilidad
Siendo:
Fm = el margen de desvanecimiento (dB)
D= distancia del enlace (kilómetros)
f = frecuencia (Gigahertz)
r = confiabilidad en decimales (es decir, 99.99% = 0.9999 de confiabilidad)
1 – R = objetivo de confiabilidad para una ruta de 400km en un sentido
A = factor de aspereza
= 4 sobre agua o un terreno muy liso
= 1 sobre terreno promedio
= 0.25 sobre un terreno muy áspero y montañoso
El Problema 25
B = factor para convertir la probabilidad del peor de los meses en probabilidad anual
= 1 para convertir una disponibilidad anual a la base del peor de los meses
= 0.5 para áreas cálidas o húmedas
= 0.25 para áreas continentales promedio
= 0.125 para áreas muy secas o montañosas
Rayo de Fresnel:
Zona de Fresnel (CISCO, SYSTEM, 2006) La instalación de redes
inalámbricas requiere la misma planificación básica que una red cableada.
La principal diferencia es que debido a la naturaleza de la señal
inalámbrica, se necesita una planificación adicional. Esa planificación
incluye la selección del emplazamiento y el análisis de la ruta de RF.
La planificación de un enlace inalámbrico implica la recopilación de
información mediante el estudio del sitio físico y la toma de decisiones.
Estas tareas de diseño del enlace son las siguientes:
Levantar el punto de montaje de la antena.
Construir una estructura nueva, como una torre de radio,
suficientemente alta como para instalar la antena.
Aumentar la altura de una torre existente.
Localizar un punto de montaje diferente para la antena.
Cortar los árboles problemáticos.
Al diseñar una conexión de punto a punto, no olvidar la zona Fresnel.
Estos son algunos de los detalles más importantes sobre la línea de
división y la zona Fresnel:
Las señales de microondas viajan en línea recta, pero se dispersan
al viajar.
La zona despejada necesaria se denomina zona Fresnel.
El Problema 26
La zona Fresnel es una elipse imaginaria que rodea la ruta lineal
entre las antenas.
La zona Fresnel despejada necesaria es más grande en mitad de la
ruta y disminuye cerca del emplazamiento de cada antena.
El grosor de la zona Fresnel es una función de la longitud de la ruta.
Cuanto más larga es la ruta, más ancha es la zona Fresnel.
Las antenas tienen que ser suficientemente altas para que la primera
zona Fresnel franquee montañas, la curvatura de la tierra, edificios y
árboles. La zona Fresnel es un área elíptica que rodea la ruta visual,
es una zona que varía en función de la longitud de onda de la señal
y de su frecuencia.
La zona Fresnel se puede calcular, y debe tenerse en cuenta al
diseñar un enlace inalámbrico. Las figuras 6, 7 y 8 muestran algunas
formas de mejorar el efecto Fresnel.
Figura Nº 6
ZONA DE FRESNEL
Fuente: CISCO, SYSTEM, 2006
Elaborado por: CISCO, SYSTEM
El Problema 27
Figura Nº 7
MEJORA DEL EFECTO FRESNEL
Fuente: CISCO, SYSTEM, 2006 Elaborado por: CISCO, SYSTEM
Figura Nº 8
DESPEJE DE ZONA DE FRESNEL
Fuente: CISCO, SYSTEM, 2006 Elaborado por: CISCO, SYSTEM
En un diseño de un enlace punto a punto es muy
importante tener en cuenta la zona Fresnel, que se
puede concebir como la línea de visión. Para las
WLAN la línea de visión es más que una línea directa
entre las dos antenas. La línea de visión es más que
una elipse libre de obstáculos; debe tenerse en
cuenta el futuro crecimiento de los árboles. Debido a
la elipse de la zona Fresnel, las antenas deben
instalarse a bastante altura para mantener despejada
El Problema 28
el punto central de la zona Fresnel. (CISCO, SYSTEM,
2006)
Las zonas de Fresnel representan regiones sucesivas
donde las ondas secundarias tienen un camino con
una longitud desde el transmisor hasta el receptor
que es de n λ/2 más largo que el camino de línea de
vista. La siguiente figura muestra un plano
transparente puesto entre el transmisor y el receptor.
Los círculos concéntricos en el plano representan el
punto de origen de las ondas secundarias que se
propagan hacia el receptor y así, la longitud del
camino total se incrementa por λ/2 para círculos
sucesivos. (Freeman, 2007)
FIGURA Nº 9
DESCRIPCION DE ZONAS DE FRESNEL
Fuente: Freeman, 2007 Elaborado por: Freeman
Los círculos concéntricos son llamados zonas de
Fresnel. Las zonas de Fresnel posteriores tienen un
efecto que alternadamente proveen interferencia
constructiva y destructiva para la señal total recibida
por la antena receptora. El radio del enésimo círculo
de la zona de Fresnel es denominado Rn y está
determinado por n, d1, d2. (Freeman, 2007)
El Problema 29
Ecuación 8. Zona de Fresnel
Donde:
- d1= distancia del transmisor al obstáculo
- d2= distancia del receptor al obstáculo
- λ = longitud de onda
- n = número entero que caracteriza la elipse correspondiente
Curvatura de la Tierra
La curvatura de la tierra se convierte en un problema para los enlaces
superiores a los 11 Km (7 millas). La línea de visión desaparece a los 25
Km (16 millas). Por consiguiente, debe tener en cuenta la curvatura de la
tierra a la hora de determinar la altura a la que instalara la antena. Cuanto
más larga sea la ruta, mas altura adicional será necesaria para la antena.
Se utiliza la siguiente fórmula para calcular la altura adicional:
Altura añadida = D2 / 8
Donde D es la distancia de la ruta, en millas; la altura añadida se
expresa en pies. Para tener en cuenta la obstrucción de la curvatura de la
tierra, las antenas deben elevarse más que si la tierra fuera plana.
(CISCO, SYSTEM, 2006)
1.6.2.5 Tipos de enlaces inalámbricos
Punto a punto
Los enlaces punto a punto generalmente se usan para conectarse a
Internet donde dicho acceso no está disponible de otra forma. Uno de los
lados del enlace punto a punto estará conectado a Internet, mientras que
el otro utiliza el enlace para acceder al mismo. Con antenas apropiadas y
existiendo línea visual, se pueden hacer enlaces punto a punto seguros
de más de treinta kilómetros.
El Problema 30
Por supuesto, una vez hecha una conexión punto a punto, se pueden
añadir otras para extender la red aún más. Mediante la instalación de otro
enlace punto a punto hacia el lugar remoto, se puede unir a la red otro
nodo y hacer uso de la conexión central a Internet.
FIGURA Nº 10
ENLACE PUNTO A PUNTO
Fuente: wndw.net, 2008
Elaborado por: wndw.net
Los enlaces punto a punto no necesariamente tienen que estar
relacionados con el acceso a Internet. Las redes inalámbricas pueden
proveer suficiente ancho de banda como para transmitir grandes
cantidades de datos (incluyendo audio y video) entre dos puntos, aún en
ausencia de conexión a Internet.
Punto a multipunto
La siguiente red más comúnmente encontrada es el punto a multipunto
donde varios nodos están hablando con un punto de acceso central, esta
es una aplicación punto a multipunto. El ejemplo típico de esta disposición
es el uso de un punto de acceso inalámbrico que provee conexión a
varias computadoras portátiles. Las computadoras portátiles no se
comunican directamente unas con otras, pero deben estar en el rango del
punto de acceso para poder utilizar la red.
El Problema 31
FIGURA Nº 11
ENLACE PUNTO A MULTIPUNTO
Fuente: wndw.net, 2008 Elaborado por: wndw.net
Multipunto a multipunto
El tercer tipo de diseño de red es el multipunto a multipunto, el cual
también es denominado red ad hoc o en malla (mesh). En una red
multipunto a multipunto, no hay una autoridad central. Cada nodo de la
red transporta el tráfico de tantos otros como sea necesario, y todos los
nodos se comunican directamente entre sí.
FIGURA Nº 12
ENLACE MULTIPUNTO A MULTIPUNTO
Fuente: wndw.net, 2008
Elaborado por: wndw.net
El beneficio de este diseño de red es que aún si ninguno de los nodos
es alcanzable desde el punto de acceso central, igual pueden
comunicarse entre sí. Las buenas implementaciones de redes mesh son
auto reparables, detectan automáticamente problemas de enrutamiento y
El Problema 32
los corrigen. Extender una red mesh es tan sencillo como agregar más
nodos. Si uno de los nodos en la “nube” tiene acceso a Internet, esa
conexión puede ser compartida por todos los clientes.
1.6.2.6. Sistema NDB
El NDB (Non Direccional Radio Beacon), es un transmisor terrestre de
señales radio-eléctricas que por sus características propias genera una
señal en todas direcciones, trabaja en la banda de frecuencias medias y
bajas en el rango de 190 a 415KHz y de 1605 a 1750KHz. Todos los NDB
radian una portadora ininterrumpida y se identifican telegráficamente por
interrupción de un tono de modulación de amplitud. La frecuencia del tono
para la identificación será de 1020Hz o de 400Hz. Lo que le da la
posibilidad de generar una señal circular alrededor de la antena
transmisora; esto es, que no tiene una dirección especifica.
FIGURA Nº 13
EL ADF
Fuente: aerowiki
Elaborado por: aerowiki
Esta señal es captada por un receptor ubicado a bordo del avión
llamado ADF (Automatic Directional Finder) o Buscador Automático de
El Problema 33
Dirección, éste equipo receptor consiste de dos antenas, un radio receptor
y un instrumento indicador.
Una de las antenas “sense” o antena de sentido, recibe señales no
direccionales o dicho de otra forma, señales en todas direcciones,
mientras que la segunda antena “loop” recibe señales bidireccionales, es
decir solo de dos direcciones.
FIGURA Nº 14
OPERACIÓN DEL ADF
Fuente: aerowiki Elaborado por: aerowiki
Esta señal es recibida por el instrumento indicador que puede ser de 3
tipos:
FIJO
MOVIL DE PERILLA o
RADIO-MAGNETICO
El Problema 34
Invariablemente la aguja, flecha o manecilla indicadora apuntará en la
dirección de la ubicación física de la antena transmisora. Esto quiere decir
que mientras ésta indique al frente, (o dicho técnicamente en la dirección
del eje longitudinal de la aeronave) nos estaremos dirigiendo a aquella
antena que previamente seleccionamos por medio de su frecuencia.
1.6.3. Fundamentación Legal
Se inicia con las normativas dentro del marco legal que define la
responsabilidad de la Dirección General de Aviación Civil (DGAC) sobre la
prestación de los servicios de Comunicaciones, Navegación y Vigilancia
(CNS); para luego explicar en forma resumida la metodología de gestión
utilizada; los documentos de base para la configuración de los sistemas
CNS. Finalmente se esbozarán las regulaciones contempladas por el
ARCOTEL en el uso y explotación de sistemas de telecomunicaciones en
lo pertinente a la propuesta modelo de un Radioenlace para conectividad
con el NDB.
1.6.3.1. Normativas de la Institución
Nacionales
De acuerdo con la Codificación de la Ley de Aviación Civil, le
corresponde a la Dirección General de Aviación Civil la construcción,
operación y mantenimiento de los servicios e instalaciones para
aeropuerto/helipuertos y rutas. Estas instalaciones son parte de los
Servicios de Navegación Aérea.
Codificación de la Ley de Aviación Civil, publicada en el R.O. No.
435 – Suplemento, de fecha 11 de enero del 2007, Artículo 1.
Como parte de esos servicios e instalaciones, la DGAC dispone y
mantiene una infraestructura terrestre de Sistemas de Comunicaciones,
El Problema 35
Navegación, Vigilancia y Sistemas Eléctricos (denominada CNS en
general) en varios sitios del país, conforme los requerimientos de la
estructura del espacio aéreo establecida por el área de Gestión del
Tránsito Aéreo.
También debe considerarse los siguientes documentos:
Norma de instalación de radiocomunicaciones dentro de las zonas
de protección de ayudas a la navegación aérea (R.O. No. 64, 20 de
julio del 2006),
Manuales de instalación de los diferentes fabricantes de equipos y
sistemas
Regulaciones de la DGAC (RDAC)
Las Normas han sido elaboradas por la dependencia de Gestión
CNS en virtud del Orgánico Estructural vigente, según el cual, la
infraestructura de los sistemas CNS se encuentra a su cargo
Orgánico Estructural de la DGAC
Internacionales
El Ecuador es signatario del Convenio de Chicago para la Aviación
Civil y, consecuentemente, es parte de la Organización Internacional de
Aviación Civil (OACI), por lo tanto, se adhiere al cumplimiento de los
Anexos sobre los temas de aplicación a la aviación civil, específicamente
sobre los sistemas CNS que constan en el Anexo 10 y en parte del Anexo
14 de la OACI.
Convenio de Chicago para la Aviación Civil o Anexo 10 o Anexo 14
Además se han considerado otros documentos como referencia y
aplicación donde corresponde:
Documento No. 9750 Plan mundial de navegación aérea o
El Problema 36
Documento No. 8733 Plan de Navegación Aérea – Regiones del
Caribe y Sudamérica
Documento No. 9718 Manual relativo a las necesidades de la
aviación civil en materia de espectro de radiofrecuencias
Documento No. 9741 Manual sobre enlace de datos de alta
frecuencia (HFDL)
Documento No. 9776 Manual sobre enlace de datos VHF (VDL).
Documento No. 9805 Manual on VHF Data Link (VDL). Mode 3.
Documento No. 9816 Manual on VHF Data Link (VDL). Mode 4.
Documento No. 8071 Manual sobre ensayo de radioayudas para la
navegación.
Documento No. 8259 Manual sobre planeamiento y establecimiento
de la red de telecomunicaciones fijas aeronáuticas.
Objetivo:
Tiene como objetivo establecer un cierto número de normas y
recomendaciones para la planificación, implantación, mantenimiento y
control de la infraestructura de sistemas CNS terrestres requeridos para
los Servicios de Navegación Aérea a cargo de la Dirección General de
Aviación Civil del Ecuador. Para los fines del objetivo del presente
proyecto, se centrará en la fundamentación exclusiva del sistema NDB.
1.6.3.2. Normativas de Sistemas CNS
Para efectos de navegación, se disponen de dos tipos de sistemas
terrestres: las Ayudas No Visuales (Radioayudas) y las Ayudas Visuales.
Ayudas No Visuales:
La función de la radionavegación aeronáutica es proporcionar apoyo
para la navegación (localización) en ruta, áreas terminales,
salidas/aterrizajes. Está basada en los radiofaros (NDB).
El Problema 37
Radiofaro:
Radiofaro es el nombre genérico dado a las estaciones radioemisoras
que sirven como ayudas a la navegación aérea y que le permiten a una
estación móvil determinar su marcación (azimut) o dirección con respecto
a él. Dependiendo de las formas en que sus patrones de radiación se
proyectan en el espacio y de las frecuencias que utilizan, los radiofaros se
subdividen en:
1. Radiofaro no direccional (NDB)
2. Radiofaros direccionales (RADIOGUIAS)
3. Radiofaros omnidireccionales (VOR)
Radiofaro No Direccional (NDB = Non Directional Beacon)
Es una estación transmisora que radia energía electromagnética en
forma circular en todas las direcciones, sin producir trayectorias definidas
en el espacio. Las normativas están previstas para la gestión técnica de
los sistemas de Comunicaciones, Navegación y Vigilancia (CNS), por lo
que se toma como base el método de “mejores prácticas” expuestas en la
Biblioteca de la Infraestructura de Tecnologías Informáticas (ITIL -
Informatics Technology Infrastructure Library), en lo que tiene relación con
la Entrega de Servicios (Service Delivery – Red Book).
Estas mejores prácticas son factibles aplicarlas de manera adecuada a
los sistemas eléctricos y electrónicos que son parte de los servicios CNS
para el fin requerido, y adicionalmente, este método de gestión técnica
sirve para una certificación ISO en el futuro. Además el Documento No.
8071: Manual sobre ensayo de radioayudas para la navegación aérea de
la OACI, que provee información relacionada con sus instalaciones,
características operacionales, técnicas de sus parámetros de radiación.
Finalmente se considerará lo relacionado al NDB en la “NORMA DE
INSTALACIÓN DE SISTEMAS DE RADIOCOMUNICACIONES DENTRO
El Problema 38
DE ZONAS DE PROTECCIÓN DE AYUDAS A LA NAVEGACIÓN
AÉREA”, Resolución 163-08-CONATEL-2005.
1.6.3.3. Normativas para Radio enlace
En atención a la propuesta de un radio enlace, se ajustaran los
requerimientos a las regulaciones contempladas en la LEY ORGANICA
DE TELECOMUNICACIONES, Registro Oficial Suplemento 439 de 18-
feb.-2015 en relación con los parámetros técnicos para su operación.
Mediante Decreto Ejecutivo No. 864, este 28 de diciembre de 2015, se
expidió el "Reglamento General a la Ley Orgánica de Telecomunicaciones
(RGLOT)", que regula las normas en la aplicación de la LOT. Este
Reglamento especifica conceptos mencionados en la LOT y se ratifican
las funciones que tendrán los organismos encargados de fijar las políticas
públicas y reglamentaciones del sector.
Entre sus artículos se precisa que el Ministerio de Telecomunicaciones
y de la Sociedad de la Información así como la Agencia de Regulación y
Control de las Telecomunicaciones (ARCOTEL) son los “organismos
públicos en materia de régimen general de telecomunicaciones y del
espectro radioeléctrico”.
En este sentido, se aclara que el Ministerio encargado del sector de las
Telecomunicaciones y de la Sociedad de la Información es el organismo
rector y ejecutará diversas actividades como emitir las disposiciones a la
ARCOTEL para la aplicación de las políticas públicas y planes; así como
requerir la información sobre su cumplimiento, elaborar y aprobar los
planes del Servicio Universal, Plan de Sociedad de la Información y Plan
Nacional de Telecomunicaciones.
Entre otros aspectos, el Reglamento establece la clasificación de los
títulos habilitantes y explica que para la prestación de servicios del
El Problema 39
régimen general de telecomunicaciones; así como para el uso o
explotación del Espectro Radioeléctrico se requerirá obtener, en forma
previa, un título habilitante otorgado por la ARCOTEL. También, se
establece una categorización del régimen de redes, servicios de
empaquetamiento y convergencia.
Sobre el Espectro Radioeléctrico, el Reglamento ratifica que el Estado
Central tendrá competencia exclusiva sobre éste, que es un bien de
dominio público, un recurso limitado y escaso.
El Reglamento específica, en otro de sus apartados, los mecanismos
de adjudicación de frecuencias, indicando que los interesados tienen que
enviar una solicitud expresa a la ARCOTEL. El Reglamento para Otorgar
Título Habilitante establecerá las condiciones y plazos para la
adjudicación directa de las frecuencias. (Art. 13.- Para entidades y
empresas públicas)
Finalmente, este cuerpo legal detalla varios componentes como:
regulación de la competencia, respetar derechos de los usuarios y
establecer un régimen sancionatorio en caso de infracciones a la
normativa.
CAPITULO II
METODOLOGÍA
Antecedentes
El término metodología está compuesto del vocablo método y el
sustantivo griego logos que significa tratado, estudio; el término entonces
se puede definir como la descripción, el análisis y la valoración crítica de
los métodos de investigación.
La palabra método se deriva del griego meta que significa hacia, a lo
largo y odos que significa camino, viaje; de lo que se concluye que
método significa el camino más adecuado para lograr un fin.
La metodología es el instrumento que enlaza el sujeto con el objeto de
la investigación, sin la metodología es casi imposible llegar a la lógica que
conduce al conocimiento científico.
Además el método es el conjunto de procedimientos lógicos a través
de los cuales se plantean los problemas científicos y se ponen a prueba
las hipótesis y los instrumentos de trabajo investigados. El método es un
elemento necesario en la ciencia ya que sin él no sería fácil demostrar si
un argumento es válido.
Al iniciar el capítulo de la metodología es necesario definir el tipo de
investigación que se precisa realizar. El escogimiento del tipo de
investigación determinará los pasos a seguir del estudio, las técnicas y
métodos que se pueda emplear en el mismo. En general determina todo
el enfoque de la investigación influyendo en instrumentos, y hasta la
manera de cómo se analiza los datos recolectados. Así, el punto de los
Metodología 41
tipos de investigación va a constituir un paso importante en la
metodología, pues este va a determinar el enfoque mismo de la
investigación.
Así pues con atención al problema delimitado en el presente proyecto y
la propuesta planteada para superarlo, se siguen a continuación los pasos
del proceso sistemático que guiarán y delimitaran la obtención de los
parámetros y consideraciones fundamentados que concluyan en un
instrumento técnico-científico que sirva para consolidar la viabilidad para
su implementación.
2.1. Diseño de la Investigación
La investigación es un conjunto de procesos sistemáticos, críticos y
empíricos que se aplican al estudio de un fenómeno.
A lo largo de la Historia de la Ciencia han surgido diversas corrientes
de pensamiento como el empirismo, el materialismo dialéctico, el
positivismo, la fenomenología, el estructuralismo y diversos marcos
interpretativos, como la etnografía y el constructivismo, que han originado
diferentes rutas en la búsqueda del conocimiento. Sin embargo, y debido
a las diferentes premisas que las sustentan, desde el siglo pasado tales
corrientes se han “concentrado” en dos aproximaciones principales para
indagar: el enfoque cuantitativo y el enfoque cualitativo de la
investigación.
Ambos enfoques emplean procesos cuidadosos, metódicos y
empíricos en su esfuerzo para generar conocimiento, por lo que la
definición previa de investigación se aplica a los dos por igual, y utilizan,
en términos generales, cinco fases similares y relacionadas entre sí:
(Grinnell, 1997)
1) Llevan a cabo la observación y evaluación de fenómenos.
Metodología 42
2) Establecen suposiciones o ideas como consecuencia de la
observación y evaluación realizadas.
3) Demuestran el grado en que las suposiciones o ideas tienen
fundamento.
4) Revisan tales suposiciones o ideas sobre la base de las pruebas o del
análisis.
5) Proponen nuevas observaciones y evaluaciones para esclarecer,
modificar y fundamentar las suposiciones e ideas; o incluso para
generar otras.
Sin embargo, aunque las aproximaciones cuantitativa y cualitativa
comparten esas estrategias generales, cada una tiene sus propias
características.
En relación al enfoque que se aplicó a éste trabajo de investigación fue
cuantitativo, toda vez que al haber usado una aplicación de simulación,
para el estudio de campo mediante los parámetros geográficos de
ubicación de los sitios involucrados para la instalación de un radioenlace,
se obtuvieron los parámetros de estimación de factibilidad que
Identificarían los futuros factibles que pretenden reducir la incertidumbre
identificando los escenarios más probables para su implementación.
2.2. Tipos de Investigación
El diseño metodológico de una investigación está formado por un
esquema básico dentro de él, por un conjunto de procedimientos y
técnicas específicas consideradas como adecuadas para la recolección y
análisis de la información requerida por los objetivos del estudio. Según
Ernesto Ángeles en su libro Métodos y Técnicas dice: “De acuerdo con el
tipo de investigación que se pretenda realizar, los estudios de
Metodología 43
investigación pueden clasificarse según diferentes aspectos. Por el ámbito
en que se efectúan los estudios pueden ser”:
De campo: son investigaciones que se realizan en el medio donde se
desarrolla el problema. La ventaja principal de este tipo de estudios es
que si la muestra es representativa, se pueden hacer generalizaciones
acerca de la totalidad de la población, con base en los resultados
obtenidos en la población muestreada. Los estudios de campo se dividen
en participante y no participante. La investigación participante es aquella
en la que el investigador forma parte del grupo estudiado sin que éste
sepa que se está investigando; en la no participante, el investigador es un
simple observador.
Experimentales: en este tipo de estudio, el investigador ya tiene una
hipótesis de trabajo que pretende comprobar; además, conoce y controla
una serie de variables que tienen relación con la hipótesis y que le
servirán para explicar el fenómeno. A su vez, los estudios experimentales
pueden clasificarse en:
Estudios de campo: el investigador realiza el estudio en el lugar
donde sucede el fenómeno por investigar, cómo los estudios que
efectuó Elton Mayo en la Western Electric.
Estudios de laboratorio: se realizan dentro de un laboratorio; su
ventaja es que el investigador tiene un estricto control de las
variables, como en los estudios de Iván Pávlov sobre los reflejos
condicionados, los estudios de Burrhus Skinner y gran cantidad de
investigaciones que se efectúan en ciencias exactas.
Por el tipo de investigación, el presente estudio reúne las
condiciones metodológicas para la aplicación de una investigación
experimental, pues ésta se caracteriza porque en ella el investigador
actúa conscientemente sobre el objeto de estudio, en tanto que los
objetivos de estos estudios son precisamente conocer los efectos de los
Metodología 44
actos producidos por el propio investigador como mecanismo o técnica
para probar sus hipótesis.
Así mediante un estudio de campo se proyectaron los requerimientos
estimados, a través de un programa informático, tanto de los parámetros
técnicos como estructurales que respalden la propuesta de factibilidad del
proyecto para la toma de decisión fundamentada en el nivel institucional
que corresponda para su consideración y ejecución. Parametrización que
en el siguiente capítulo se describe para plantear las recomendaciones en
torno a su accesible y práctica utilidad.
Además por el análisis previo de varias fuentes ya establecidas,
relacionadas con el objeto de estudio, se puede colegir que una
investigación bibliográfica, para sustanciar información relevante a los
objetivos del estudio y sus componentes asociados, se complementó con
el trabajo de campo para sustentar la experimentación apropiada a los
fines del trabajo conjunto.
2.3. Nivel de la Investigación
El nivel de investigación se refiere al grado de profundidad con que se
aborda un objeto o fenómeno. Se indicará si se trata de una investigación
exploratoria, descriptiva o explicativa; o combinación de ellas.
Investigación Exploratoria: es aquella que se efectúa sobre un tema
u objeto poco conocido o estudiado, por lo que sus resultados constituyen
una visión aproximada de dicho objeto; su función es el reconocimiento e
identificación de problemas. Se trata de investigación cualitativa.
Ejemplos:
Las primeras investigaciones acerca del SIDA. Por ser una nueva
enfermedad, no se conocían sus causas ni formas de transmisión.
Estudios sobre realidad virtual.
Metodología 45
Investigación Descriptiva: consiste en la caracterización de un
hecho, fenómeno o supuesto a fin de establecer su estructura o
comportamiento. Su finalidad es describir y/o estimar parámetros.
Los estudios descriptivos miden de forma independiente las variables,
y aun cuando no se formulen hipótesis, las primeras aparecerán
enunciadas en los objetivos de la investigación.
Ejemplos:
Estudios de frecuencia de la enfermedad: Incidencia y Prevalencia.
Análisis de la población estudiantil universitaria.
Investigación Explicativa: se encarga de indagar el porqué de los
hechos mediante el establecimiento de relaciones causa-efecto que
requieren control además de cumplir otros criterios de causalidad. El
control estadístico es multivariado a fin de descartar asociaciones
aleatorias, casuales o espurias entre la variable independiente y
dependiente.
Ejemplos:
Indagación de las causas que generan la corrupción.
Estudio de los efectos de una estrategia de enseñanza sobre el
rendimiento estudiantil.
Así pues de acuerdo a la naturaleza del estudio de la presente
investigación, ésta reúne, por su nivel, las características de un estudio
combinado descriptivo y explicativo. A través de los cuales se obtuvieron
los parámetros que predicen el comportamiento aproximado a su real
aplicación, además de establecer los aspectos relevantes que deberán
ser considerados para su correcta ejecución.
Metodología 46
2.4. Técnicas de la Investigación
Las técnicas de recolección de datos son las distintas formas o
maneras de obtener la información. Son ejemplos de técnicas; la
observación directa, la encuesta en sus dos modalidades (entrevista o
cuestionario), el análisis documental, análisis de contenido, etc.
En cuanto a los procedimientos para la aplicación de los Instrumentos
seleccionados, o sea, la recolección de datos propiamente dicha, se
deben mencionar los siguientes:
Las técnicas que se van a emplear para obtener la información como
pueden ser: entrevista directa, envío de cuestionarios por correo,
entrevistas telefónicas, análisis de casos, etc.
Características especiales que deben tener quienes vayan a realizar
la recolección de datos.
Para el caso que no requiera aplicación de cuestionarios o entrevistas,
se recurre a la técnica de la observación, que consiste en el registro visual
de lo que ocurre en una situación real, clasificando y consignando los
acontecimientos pertinentes de acuerdo con algún esquema presente y
según el problema que se estudia.
Al igual que con los otros métodos, previamente a la ejecución de la
observación se deben definir los objetivos que se persiguen, determinar la
unidad de observación, las condiciones en que se asumirán y las
conductas que deberán registrarse.
También se requiere habilidad para establecer las condiciones de
manera tal que los hechos observables se realicen en la forma más
natural posible y sin influencias del investigador u otros factores. Cuando
se decide usar este método es requisito fundamental la preparación
cuidadosa del observador, asegurándose así la confiabilidad de los datos
Metodología 47
que se registran y recolectan. Según el papel la observación puede ser
participante o no participante.
La observación participante:
Implica que el investigador o el responsable de recolectar los datos, se
involucre directamente con la actividad objeto de la observación, lo que
puede variar desde una integración total del grupo o ser parte de éste
durante un periodo. Algunos errores que suelen cometerse están
relacionados con las emociones del observador, ya que al involucrarse en
la situación pierde la objetividad en la observación y en el registro, análisis
e interpretación de los hechos o fenómenos.
La observación no participante:
Ocurre cuando el investigador no tiene ningún tipo de relación con los
sujetos que serán observados ni forma parte de la situación en que se
dan los fenómenos en estudio. En esta modalidad, al no involucrarse el
investigador, los datos recogidos pueden ser más objetivos, aunque por
otro lado al no integrarse al grupo puede afectar el comportamiento de los
sujetos en estudio y los datos que se observan podrían no ser tan reales y
veraces.
Finalmente se consideró además que como se hará uso de la
modelación mediante una aplicación de simulación, se deben describir
sus fundamentos y propiedades distintivas a continuación:
2.5. MODELO
Un modelo puede definirse como una representación de un sistema o
de las relaciones entre los elementos de un sistema. Se puede afirmar,
más exactamente, que un modelo es una descripción de la realidad
Metodología 48
intentando una explicación del funcionamiento de algunos aspectos de
ella.
El modelo es el resultado dentro de la práctica investigativa de un
proceso, al cual se le denomina la modelación del sistema. Por lo tanto,
esta faceta, dentro del contexto de la investigación de sistemas, se
constituye en el proceso mediante el cual se hace manejable la realidad,
para así llegar a poder estudiar más claramente las relaciones existentes
a su interior.
Los modelos se valoran sobre tres propiedades fundamentales, a saber:
Realismo: este se refiere al grado de cómo los enunciados o
características del modelo corresponden a los conceptos que se
suponen representar.
Precisión: es la capacidad del modelo de producir cambios
numéricos y de imitar los datos y características en que se basa.
Generalidad: se refiere a la amplitud de aplicabilidad del modelo,
esto es al número de situaciones distintas en las cuales se podrá
aplicar.
Nadie puede desconocer la importancia del uso de los modelos en las
ciencias, lo cual se evidencia en aspectos, tales como:
El uso de modelos permite realizar estudios del comportamiento de
un sistema bajo diversas condiciones de operación, sin necesidad de
construirlo y someterlo a las condiciones de operación real.
Los modelos se utilizan para determinar el comportamiento futuro de
un sistema real ya existente.
Los modelos permiten llevar a cabo experimentos bajo condiciones
más favorables de las que serían practicables al sistema original.
También, se utilizan modelos en el proceso de diseño. En estos casos,
la construcción de prototipos para las diversas alternativas de diseño
Metodología 49
resulta muy costosa y es necesario evaluar esas alternativas de diseño
utilizando modelos.
2.5.1. Modelos de Simulación
Modelos en los cuales no se producen características físicas, sino que
se encuentran soluciones numéricas a los modelos, cuando es imposible
analizarlos paso a paso. Simulamos para explicar, entender o mejorar el
sistema.
Ejemplo:
El diseño de un procesador involucra miles o millones de
compuertas lógicas interconectadas. El proceso de crear el primer
chip es sumamente costoso y no es posible darse el lujo de
construir varios chips y luego verificar su funcionamiento. Lo que
se hace es modelar el procesador y verificar su funcionamiento
usando simulación.
¿Cuándo deben aplicarse?
a) El sistema real no existe, es costoso, peligroso, consume mucho
tiempo o es imposible de construir y experimentar con prototipos
(nuevo computador o procesador, aviones).
b) Experimentar con el sistema real es complicado, costoso, peligroso,
o puede causar serios desajustes (sistema de transporte, sistema de
manufactura, reactor nuclear).
c) Necesidad de estudiar el pasado, presente, o futuro del sistema en
tiempo real, tiempo expandido, o tiempo comprimido (sistemas de
control a tiempo real, estudios en cámara lenta, crecimiento
poblacional).
Metodología 50
d) El sistema es tan complejo que su evaluación analítica es
prohibitiva, bien sea porque el modelado matemático es
imposible, o porque el modelado matemático no tiene solución
analítica o numérica simple y practica (colas de espera,
ecuaciones diferenciales no lineales, problemas estocásticos).
e) Se puede validar satisfactoriamente el modelo de simulación.
2.6. SIMULACIÓN POR COMPUTADORA
En las ciencias, la simulación es el artificio contextual que referencia la
investigación de una hipótesis o un conjunto de hipótesis de trabajo
utilizando modelos.
Se puede definir la simulación como la técnica que imita el
funcionamiento de un sistema en la vida real cuando evoluciona en el
tiempo; esto se hace, por lo general, al crear un modelo de simulación.
Este modelo comúnmente, toma la forma de un conjunto de hipótesis
acerca del funcionamiento del sistema, expresado como relaciones
matemáticas o lógicas entre los objetos de interés del sistema, en
contraste con las soluciones matemáticas exactas disponibles en la
mayoría de los modelos analíticos.
El proceso de simulación incluye la ejecución del modelo a través del
tiempo, en general en una computadora, para generar muestras
representativas de las mediciones del desempeño o funcionamiento y
calculando el promedio de los resultados de muestra. Es claro que
cuantos más puntos de muestra se generen, mejor será la estimación. Sin
embargo, hay otros factores que tienen influencia sobre la bondad de
dicha estimación final, como las condiciones iníciales de la simulación, la
longitud del intervalo que se simula y la exactitud del modelo mismo.
Metodología 51
Hay dos tipos de modelo de simulación: estático y dinámico. Un
modelo de simulación estático representa un sistema en determinado
punto en el tiempo, este será el tipo utilizado en este proyecto. Un modelo
de simulación dinámico representa a un sistema cuando evoluciona en el
tiempo. Las simulaciones pueden ser determinísticas o estocásticas.
Una simulación determinística no contiene variables aleatorias,
mientras que una simulación estocástica contiene una o más variables
aleatorias. Por último, las simulaciones se pueden representar con
modelos discretos o continuos. Una simulación discreta es aquella en la
cual las variables de estado cambian solo en puntos discretos en el
tiempo. En una simulación continua las variables de estado cambian de
forma continua a través del tiempo. (WINSTON, 1994)
2.6.1. SIMULACION DE RADIOENLACE
El software Radio Mobile es un programa de simulación de radio
propagación de libre distribución, desarrollado por Roger Coudé, para
analizar y planificar el funcionamiento de un sistema de
radiocomunicaciones fijo o móvil.
Este software utiliza mapas con datos digitales de elevación del
terreno, junto con los datos de las estaciones de Radiocomunicación y
algunos algoritmos, que desarrollan modelos de propagación de radio,
para obtener los niveles de señal en distintos puntos bien de un trayecto
(junto con el perfil del trayecto entre emisor y receptor), utilizable para el
cálculo y diseño de Radioenlaces o bien la cobertura sobre una zona
determinada para el análisis y la planificación de comunicaciones móviles
en entornos rurales.
El software está basado en el modelo de propagación ITM (Irregular
Terrain Model) o modelo Longley-Rice basado en su algoritmo e integrado
Metodología 52
en el propio programa; trabaja en el rango de frecuencias entre 20 MHz y
40 GHz y longitudes de trayecto de entre 1 y 2.000 Km.
Los datos de elevaciones se pueden obtener de diversas fuentes de
Internet, entre ellas las del proyecto de la NASA Shuttle Terrain Radar
Mapping Misión (SRTM) que provee datos de altitud con una precisión de
3 segundos de arco (100m), los GTOPO30 y los DTED.
2.6.2. GOOGLE EARTH
Es un programa informático que existe bajo este nombre desde mayo
2005 y que permite visualizar el planeta entero a través de un mosaico de
imágenes de satélite. Es posible también combinar estas imágenes con
mapas temáticos, usar un modo de visualización en tres dimensiones,
realizar enlaces con Google Maps y otras aplicaciones.
Las técnicas adecuadas que se aplicaron en el proceso investigativo
fueron:
Observación:
La observación (directa) es una técnica que sirve para recolectar datos
sobre el desarrollo de situaciones particulares de un contexto. Así
mediante ésta se detectaron las necesidades que se encontraban
inmersas a uno de los sistemas de navegación aérea y el personal de
técnicos especialistas responsables de su operación y mantenimiento, se
recogieron datos para su posterior análisis e interpretación, los cuales
permitieron llegar a establecer conclusiones que contribuyeron en la toma
de decisiones para los lineamientos del proyecto. Este proceso
sistemático se sintetizó en la guía de observación adjunta.
Análisis documental:
Mediante este proceso se recopiló la información pertinente, dentro de
lo que era permitido acceder, directamente con el personal y a través de
Metodología 53
los manuales de los sistemas así como de información digital facilitada
para los fines específicos tanto técnica, operacional como reglamentaria.
Entrevista:
Con esta técnica se obtuvo información oral de los entrevistados,
conversando directamente con ellos y mediante una guía estructurada de
preguntas delinear el alcance y valor de la propuesta, cubriendo los
temas relevantes que la relacionan.
Programa de simulación:
Habiendo escogido para el propósito el de Radio Mobile por su
versatilidad, mediante el cual se fueron definiendo los valores de
parámetros que bajo las condiciones reales de distancia, frecuencia,
obstrucción, línea de vista, potencia de radiación, sensibilidad de
recepción, zona de Fresnal y estadística de persistencia de señales se
logro determinar mediante el modelo predictivo los aspectos favorables de
viabilidad con requerimientos muy aceptables que avalan la propuesta
positivamente.
2.7 Población y Muestra
Población, es el conjunto total de individuos, objetos o eventos que
tienen las mismas características y sobre los que se orienta el interés en
obtener conclusiones.
Muestra, es la parte representativa de la población que se selecciona,
de la cual realmente se obtiene la información para el desarrollo del
estudio y sobre la cual se efectuarán la medición y la observación de las
variables objeto de estudio.
Metodología 54
Pero debido a que la unidad responsable del mantenimiento del
sistema NDB, para el que se desarrolla la propuesta modelo de
fundamentación y viabilidad de un radioenlace con el cual se provea de
conectividad remota, opera con cuatro técnicos y el responsable de la
unidad, por lo que no es una cantidad representativa como población para
su aplicación.
En cuanto a los usuarios directos del sistema que son los pilotos tanto
de vuelos locales, nacionales e internacionales, estos son inaccesibles
por sus diversos horarios pero fundamentalmente por el sistema de
seguridad en el que están inmersos a través de diferentes áreas estériles
desde sus llegadas al aeropuerto hasta el abordaje en cada aeronave, lo
que vuelve inaccesible este recurso humano para aplicar la técnica
estadística mediante encuesta.
2.7.1. Sistema de variables
Una variable es una cualidad susceptible de sufrir cambios. Un sistema
de variables consiste, por lo tanto, en una serie de características por
estudiar, definidas de manera operacional, es decir, en función de sus
indicadores o unidades de medida.
Por lo que para el propósito del estudio se han considerado como
variables independientes (supuestas causas-antecedentes): la
frecuencia del radioenlace, distancia del enlace, coordenadas geográficas
de los sitios, potencia de transmisores, pérdidas por atenuación en línea
de transmisión, ganancia de antenas derivadas de las características del
tipo de radioenlace seleccionado; mientras que como variables
dependientes (supuestos efectos-consecuentes) se obtuvieron de la
aplicación Radio Mobile: peor Fresnel (mínimo despeje), potencia
isotrópica radiada equivalente (EIRP), nivel de recepción, ganancia del
sistema, margen de desvanecimiento y perdida de propagación total.
Metodología 55
2.8. Recolección y procesamiento de la información
Fue necesario establecer apropiadamente tanto los procedimientos
como los fundamentos primarios derivados de las interrogantes y sus
correspondientes respuestas, bajo un patrón secuencial que guio el orden
y clasificación de la información para su validación y procesamiento, por
lo que se describen en la tabla que se presenta a continuación:
TABLA Nº 1
FASE DE RECOLECCIÓN DE INFORMACIÓN
Preguntas Básicas
1 ¿Para qué? Para lograr los objetivos de la investigación.
2 ¿De qué personas u objetos?
Personal que labora y usuarios del sistema de navegación aérea NDB PAL de la DGAC Regional II.
3 ¿Sobre qué aspectos? Constelación de ideas de las necesidades y requerimientos a fin de concretar ¿cómo solventarlas?
4 ¿Quién? Estudiante: Aster Huerta P.
5 ¿Cuándo? Julio/2016 – Noviembre/2016
6 ¿Dónde? Edificio del Servicio de Navegación Aérea y Estación del sistema NDB.
7 ¿Cuántas veces? Las necesarias
8 ¿Qué técnicas de recolección?
Observación, Análisis documental, Entrevista y Simulación por computadora.
9 ¿Con qué instrumentos? Guía de Observación, Cuestionario de entrevista, Ficha de análisis documental y programa de radio propagación Radio Mobile.
Fuente: Investigación Directa
Elaborado por: Huerta Pinargote Aster
A fin de realizar un correcto procesamiento de la información, se tomó
como guía el siguiente orden para optimizar el tiempo y obtener
resultados positivos:
Metodología 56
Revisión crítica de la información relevante general, técnica,
operacional, estadística, legal y reglamentaria, con el propósito de
descartar información no relacionada, incompleta, inconsistente, etc.,
al propósito del proyecto.
Verificación de la información obtenida a fin de corregir posibles
fallas de sintaxis o traducción, dado que determinados manuales
técnicos estaban en idioma inglés.
Clasificación temática de la información para su oportuno
tratamiento.
Validación de la información mediante el análisis de los datos para
exposición de resultados.
2.9. Instrumentos de la Investigación
Respecto de los instrumentos utilizados para recolectar la información
se consideraron los siguientes aspectos:
El tipo de instrumentos seleccionados y la justificación de su
escogencia.
Los principales temas que se incluyen en los instrumentos.
El mecanismo que se ha seguido para la elaboración del
instrumento.
El proceso que se ha desarrollado para probar o validar el
instrumento.
Metodología 57
FIGURA No 15
ESQUEMA DE PROCESOS DE INVESTIGACIÓN
Fuente: Investigación Directa Realizado Por: Huerta Pinargote Aster
Metodología 58
Para el caso que se ha estudiado no se aplicó el uso de encuestas o
similares sobre una base muestral para análisis de la propuesta y su
validez, por lo que se especificó el instrumento o guía que se emplearía
para obtener la información a partir de la revisión de documentos, análisis
de datos secundarios, etc. que garanticen que la información fue obtenida
de una manera relevante y ordenada.
Los instrumentos de investigación que se utilizaron fueron:
Registro de análisis documental:
Contribuyó para compendiar y organizar la información pertinente a los
fines de la investigación que luego sirvió de base para la elaboración del
presente trabajo. Se adjunta formato en tabla No 2.
Guía de observación directa:
Permitió encaminar sistemáticamente el conocimiento y evaluación de
la realidad de las condiciones de operación técnicas y de servicio del
sistema NDB así como los procesos de mantenimiento del personal de
técnicos especialistas aeronáuticos. Se adjunta formato en tabla No 3.
Cuestionario de entrevista:
Aunque el cuestionario era de preguntas cerradas, sin embargo
permitió interactuar con los participantes, quienes con criterios ampliados
aportaron datos adicionales relacionados al propósito del proyecto tanto
en lo técnico como en lo estructural, además de coincidir en el potencial
valor y utilidad que el estudio propone. Se adjunta formato en tabla No 4.
Programa de simulación de radio propagación Radio Mobile:
Mediante la inserción de los datos fundamentales de posición
geográfica, rango de frecuencia, niveles de potencia de transmisores,
ganancia de antenas (según el tipo de equipo y antena asociados),
Metodología 59
además de sus correspondientes alturas de ubicación, el programa
genera los parámetros complementarios necesarios para determinar su
viabilidad, con margen de confiabilidad del 99,99%, esto, siempre que los
datos sean lo más fidedignos y reales para la aplicación.
2.10. Conclusiones surgidas de entrevistas
Además de la observación directa y el análisis documental, aplicados
como instrumentos de la investigación para definir los objetivos como ejes
del desarrollo de la propuesta y que dieron lugar a la elaboración del
proyecto de estudio; las entrevistas guiadas llevaron a consolidarlo, al
determinar con base en las preguntas y criterios ampliados mediante el
diálogo que de las mismas surgió, los fundamentos suficientes que le
otorgan la validez con los argumentos de las encuestas realizadas a los
funcionarios entrevistados, y de los resultados sistematizados se puede
concluir lo siguiente:
1. Como respuesta a la pregunta uno, se establece específicamente
que el sistema NDB no dispone de un medio de control remoto como
herramienta para la supervisión por parte del personal técnico de la
institución.
2. A través de las respuestas a las preguntas dos y siete a más de los
comentarios que favorecen la importancia y consistencia de la
propuesta.
3. En las preguntas tres, cuatro, cinco y seis, se admiten los beneficios
directos al sistema mismo así como a los usuarios internos y
externos que su implementación otorgaría.
4. De las preguntas ocho y nueve se establece que el espacio físico no
es inconveniente pero de la frecuencia de operación del enlace, si
debe ser o no licenciada, se dieron criterios divididos.
Metodología 60
5. De las respuestas a las preguntas diez a doce y en correlación a los
criterios compartidos se abre la posibilidad de generar valores
agregados importantes, a través del enlace inalámbrico para
preservar la integridad y seguridad del sistema NDB.
6. Finalmente sobre la pregunta trece del costo-beneficio no hay
respuestas de total certidumbre, no porque se dude del valor y
aporte del proyecto sino porque deben seguirse otros mecanismos
para su definición y aceptación, según el orden jerárquico
institucional.
TABLA No 2
REGISTRO DE ANÁLISIS DOCUMENTAL
HOJA DE REGISTRO
Fuente: Autor
Realizado por: Huerta Pinargote Aster
Fuente: Investigación Directa
Realizado Por: Huerta Pinargote Aster
Hora Descripción Interpretación
(lo que pienso, me pregunto, conjeturo, discierno)
08:00
12:00
Fecha: _12-ago-2016_______________________________________
Entidad: _DGAC Regional II – SNA____________________________
Ubicación: _Av. de Las Américas (diagonal a Pelucas y Postizos)____
Situación observada y contexto: _Doc. y manuales técnicos, en
oficina_
Tiempo de observación: _60 horas_____________________________
Observador: _Huerta Pinargote Aster_
____________________________
_____________________________________________________
Metodología 61
TABLA No 3
GUÍA DE OBSERVACIÓN DIRECTA
GUÍA DE OBSERVACIÓN
FICHA DE REGISTRO
Proyecto: Radioenlace DGAC Observador: Huerta Pinargote Aster
Lugar: Estación NDB Situación: Mnto. NDB “PAL”
Hora inicio:
9:45 (27-oct-2016) Registro # Foto # Video #
Hora final: 13:00 (27-oct-2016)
Descripción (observación directa)
Interpretativo
Temático
Personal
Fuente: Investigación Directa
Realizado por: Huerta Pinargote Aster
Metodología 62
TABLA No 4
CUESTIONARIO DE ENTREVISTAS
FACULTAD DE INGENIERIA INDUSTRIAL
INGENIERÍA EN TELEINFORMÁTICA
DIRIGIDA AL JEFE DE ÁREA CNS Y AL RESPONSABLE DE LA UNIDAD DE AYUDAS
NO-VISUALES DEL SERVICIO DE NAVEGACIÓN AÉREA DE LA DGAC
Propósito:
Tiene como objetivo determinar las limitaciones en la asistencia técnica de mantenimiento del sistema NDB y así evaluar la factibilidad y posible solución planteada en el estudio como: “PROPUESTA MODELO DE UN RADIOENLACE PARA SUPERVISIÓN Y CONTROL REMOTO, MEDIANTE CONECTIVIDAD IP, DEL SISTEMA DE NAVEGACIÓN AÉREA NDB DE LA DGAC”
Agradeciendo su colaboración me permito indicarle que la presente encuesta es totalmente confidencial y anónima y que sus resultados solo servirán para fines exclusivos de la presente investigación.
No. PREGUNTAS SI NO
1. ¿Actualmente, el sistema NDB PAL dispone de control remoto? X
2. ¿Estima usted que un estudio de factibilidad fundamentado, respaldaría la propuesta de un enlace de comunicación con el NDB para supervisión remota?
X
3. ¿De implementarse cree usted que facilitaría al personal técnico la vigilancia y control del sistema?
X
4. ¿La propuesta del enlace podría mejorar significativamente la actuación sobre el sistema y su rendimiento operacional?
X
5. ¿Contribuiría a disminuir gastos asociados por movilización hacia la estación para habilitar su operación, cuando podría hacérselo remotamente?
X
6. ¿Mejoraría la continuidad del servicio del NDB para los usuarios? X
7. ¿Considera la propuesta consistente para su aplicación? X
8. ¿Habría alguna limitante por disponibilidad de espacio para realizar el proyecto?
X
9. ¿Se requeriría que la frecuencia del radioenlace en el rango de 5.8 GHz. sea licenciada?
X X
10. ¿Permitiría desarrollar valores agregados como, implementación de un canal de comunicación IP, indicador de estado del sistema de climatización de la estación, etc.?
X
11. ¿Considera usted que el modelo podría orientar alternativas para ampliar la supervisión de otros sistemas de Navegación aérea?
X
12. ¿Reforzaría un sistema de gestión de calidad como parte del proceso Ayudas No-visuales si se implementara?
X
13. ¿Cree usted que la relación costo-beneficio podría condicionar su aplicación?
¿ ?
Fuente: Investigación Directa
Realizado por: Huerta Pinargote Aster
Metodología 63
2.11. Análisis situacional
Cuando se hace referencia a una estructura de red de comunicaciones
se debe tomar en cuenta el impacto de la orografía de la zona de
influencia en cuestión, es así que las condiciones de predicción y su
comportamiento son decisivas en la planificación y posterior
funcionamiento del sistema.
Fundamentalmente los problemas se derivan de la propagación de
ondas electromagnéticas y la influencia que el medio ejerce sobre el
comportamiento de estas ondas en el espacio, para ello se utiliza
complejos cálculos que son imperativos pero no necesarios. Al adoptar
una topografía digital, con una base climatológica y a través de ella
escoger el mejor método de predicción válido para la zona, se eliminan
notablemente estas dificultades.
Es por eso que se ha optado por desarrollar la herramienta de
planificación, delimitarla y seleccionar el mejor método accesible tanto en
predicción como en discriminación de la ruta para el enlace en cuestión.
2.11.1. Descripción del proyecto
Justificación de la propuesta:
La elaboración de este estudio servirá para contar con una
herramienta de respaldo para el mantenimiento del sistema NDB que
aporte un acceso inmediato y continuo durante los procesos de asistencia
y supervisión, liberando a la institución de gastos por movilización que si
se cuantificaran anualmente perfectamente justificaría su aplicación sin
considerar los valores agregados de servicios que podrían implementarse
progresivamente y con recursos tecnológicos accesibles en beneficio de
la preservación de su vida útil y la seguridad de la estación en su
conjunto.
Metodología 64
Sitios y localización:
A continuación se presentarán en gráficos los sitios en los cuales se
proyecta el análisis y planificación del enlace inalámbrico que proveerá el
medio para accesar remotamente al sistema NDB “PAL”.
FIGURA No 16
EDIFICIO DEL SNA
Fuente: Investigación Directa
Realizado por: Huerta Pinargote
Servicio para la Navegación Aérea ubicado en la Avenida de Las Américas
diagonal a Pelucas y postizos, sobre el lindero del aeropuerto José
Joaquín De Olmedo. Donde se concentra el personal técnico CNS y ATM.
Metodología 65
FIGURA No 17
ESTACION NDB “PAL”
Fuente: Investigación Directa Realizado por: Huerta Pinargote
Ubicada en el cantón Salitre, kilómetro 9 de la vía a la parroquia
Samborondón.
El equipamiento NDB:
Una baliza no direccional, o NDB, es una estación de radiodifusión en
un lugar específico y publicado en las cartas de navegación, utilizada
como una ayuda de navegación. El uso del NDB está estandarizado por la
Organización de Aviación Civil Internacional (OACI). A los NDB se les
asignan identificaciones de tres letras de la OACI, que se transmiten en
código Morse para permitir al usuario identificar la estación.
Opción de interfaz Ethernet:
Permite que el SE-500 sea controlado por una computadora personal
localmente, o remotamente. Proporciona el funcionamiento del SE500 a
través de una LAN, prácticamente desde cualquier parte del mundo.
Contiene un servidor web incorporado, no hay software para que el
cliente lo cargue en su computadora; incluye una dirección IP y una
Metodología 66
interfaz visual ó “página de inicio” desarrollada en el equipo por un
software de vigilancia web (web watch software) e integrada mediante la
simple conexión de un conector RJ45 en la parte posterior del equipo.
FIGURA No 18
EQUIPO NDB
Fuente: Manual NDB SE 500 Realizado por: Southern Avionics Company
Metodología 67
FIGURA No 19
PÁGINA DE INICIO ACTIVA – SISTEMA NDB
Fuente: Manual NDB SE 500
Realizado por: Southern Avionics Company
Estando conectado se ingresa la dirección IP del sistema NDB en un
navegador, habiendo establecido previamente una dirección IP ala PC
dentro del rango de la del NDB:
http://192.168.0.2 2015 -08 -11
Metodología 68
El usuario tiene control completo del transmisor SE desde el panel de
control maestro o desde la interfaz Ethernet que permite a los usuarios
conectarse directamente a su red de área local (LAN) o la World Wide
Web.
Todas las operaciones se controlan fácilmente utilizando el teclado del
panel frontal y la pantalla LCD, sin necesidad de utilizar un ordenador
Los siguientes parámetros se pueden monitorear fácilmente desde el
LCD, remoto o el software propietario en el equipo.
Disponibilidad de espacio para instalaciones:
De las características del terreno donde está la estación NDB se
observa que hay el espacio necesario para las instalaciones tanto de
antena como de equipos dentro de la caseta. Así también fue confirmado
por los responsables de las áreas CNS y Ayudas no visuales. También en
el edificio y en el área de sala de equipos hay espacio suficiente para el
equipo así como en la terraza para la antena.
2.12. Consideraciones para implementación
Consideraciones previas:
Actualmente ninguno de los sistemas NDB’s que sirven al Aeropuerto
de Guayaquil disponen de un sistema que permita la comunicación entre
el personal técnico que se encuentra en el SNA y los equipos, para
acceso de control y supervisión remota periódica de los mismos, por lo
que las acciones sobre cada equipo están supeditadas a la información
que eventualmente reporten las aeronaves durante sus procedimientos en
vuelo, de no tener información del NDB; iniciándose entonces el
procedimiento de traslado del personal técnico hasta la estación misma
Metodología 69
para realizar la rehabilitación del servicio y si fuere aún necesario la
reparación de algún componente del sistema.
Situación que como ya se había señalado incide en el tiempo de la
disponibilidad del servicio y que a la larga puede afectar la Gestión del
tráfico aéreo del aeropuerto.
Servicios que podrían implementarse:
Control remoto:
El proyecto contempla únicamente el enlace de comunicación entre un
ordenador y el equipo NDB mediante direccionamiento IP por la interfaz
Ethernet, que una vez conectado despliega una “página de inicio” activa,
mediante la cual se toma el control del equipo tanto para encendido,
apagado, conmutación entre transmisores (el sistema es dual, tanto de
transmisores como de monitores) así como de configuración de los
parámetros de cada transmisor del sistema, también se puede visualizar
los parámetros activos de operación en tiempo real, de cada transmisor y
descargarlos a la PC, a modo de un registro de lecturas, como parte del
mantenimiento periódico que se ejecuta.
Sin embargo dada la versatilidad tecnológica que hoy se dispone
podrían agregarse, por la vía del radioenlace, opciones como:
Voz sobre IP:
Para disponer de un canal de comunicación de coordinación local y
aún nacional, sin cargos por utilización ya que la institución tiene
implementado un servidor de VoIP entre las regionales del país y de sus
correspondientes aeropuertos activos.
Multiplexor de servicios para sensores:
Metodología 70
Una estación de radioayudas configura no sólo el equipamiento
especializado como tal, sino que dada las características de servicio que
prestan las 24 horas del día durante todo el año y el clima tropical con
altas temperaturas la mayor parte del año, se requiere de climatización, y
dada la naturaleza sensible de los servicios que prestan deben estar
respaldadas con bancos de baterías y adicionalmente por generadores
eléctricos de emergencia en prevención a fallos de la energía eléctrica
comercial.
Esto pues abre la posibilidad de ayudar a planificar, diseñar,
implementar y operar soluciones integradas mediante multiplexores de
servicios para sensores, que permitan tener por la misma vía, indicadores
de estado de los sistemas antes mencionados y poder actuar
inmediatamente antes de que el sistema caiga, con la consiguiente
pérdida del servicio.
Pero además, en este tiempo que se ha destacado la seguridad y las
alternativas que la tecnología hoy proveen, también se podría instalar:
Cámara de video IP
Como una opción a la seguridad interna y externa de la estación.
2.13. Análisis de Factibilidad
Factibilidad Técnica:
La factibilidad técnica consiste en realizar un análisis de las diversas
tecnologías de comunicación inalámbrica disponibles en el mercado
discriminando entre ellas para determinar el más adecuado y asequible a
los requerimientos del enlace para recolectar la información pertinente a
características técnicas y estructurales para la aplicación del modelo
predictivo.
Metodología 71
La propuesta del diseño del sistema de comunicación inalámbrico es
factible debido a que existen los equipos necesarios y documentación
respectiva para su estudio y posterior implementación, además de
alternativas que permitirán escoger el más apropiado y el que mejor se
adapte a las necesidades de la empresa.
Factibilidad Operacional:
Desde la perspectiva operacional la propuesta es factible debido a que
la institución cuenta con una infraestructura física adecuada, además
basándose en las entrevistas sostenidas con responsables y personal
involucrado se manifestaron motivados al proyecto, ya que abre un
camino con buenas perspectivas para fortalecer la asistencia técnica de
mantenimiento, y que de no mediar la actual crisis económica se
propondría cuando las condiciones lo permitan.
Factibilidad Económica:
La situación económica no debiera ser un obstáculo en la medida del
costo beneficio en el corto y mediano plazo ya que los sistemas son de
bajo coste de mantenimiento y la instalación pudiera asumirla el mismo
personal técnico con el aval y supervisión del proveedor de los equipos;
de todas maneras si hay el interés habría que realizar un análisis de
costos con la información disponible para cuantificar el monto total del
proyecto.
CAPÍTULO III
ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE LOS RESULTADOS
Introducción
Un radioenlace terrestre produce una comunicación bidireccional entre
dos transceptores situados en lugares fijos con coordenadas geográficas
únicas, empleando la emisión de radiofrecuencia de microondas. Las
estaciones de microondas constan de un par de antenas con línea de
vista que se acoplan a un radio transmisor cuya frecuencia de operación
se ubica en el rango de 1 a 58 GHz; la única limitante de estos enlaces es
la curvatura de la tierra pero con el uso de repetidoras su cobertura puede
extenderse a miles de kilómetros.
La expresión “línea de vista” (LOS) no significa una propagación en
línea recta, puesto que la estructura de la atmósfera terrestre es tal que
su índice de refracción varía con la altura, lo que causa un efecto de
curvatura en la trayectoria de propagación. El término LOS se refiere a
que la señal es captada por el receptor directamente del transmisor, lo
que significa que solo se recibe dentro del horizonte visual. En un enlace
debe haber línea de vista, es decir que no se presenten obstrucciones
que permitan un despeje de al menos el 60% de libramiento de la primera
zona de Fresnel así como evitar el efecto del factor de curvatura de la
tierra (k). Esta es la región que encierra el primer elipsoide que rodea la
trayectoria entre el transmisor y el receptor, la cual contiene la mayor
cantidad de potencia destinada al receptor.
El análisis de un radioenlace terrestre relaciona algebraicamente la
potencia del transmisor con las ganancias, pérdidas y efectos de
propagación de línea de vista como son el porcentaje de desvanecimiento
Análisis e interpretación de los resultados 73
por trayectorias múltiples y la atenuación por lluvia. El sistema
computacional para el radioenlace utiliza los métodos de cuantificación de
esos parámetros para que en base a una evaluación se determine qué
variables deberán ser modificadas para optimizar el diseño.
FIGURA No 20
DESPEJE DE PRIMERA ZONA DE FRESNEL
Fuente: Investigación Directa
Realizado por: Huerta Pinargote Aster
3.1. Desarrollo
3.1.1. Título de la propuesta
Propuesta modelo de un radioenlace para supervisión y control
remoto, mediante conectividad IP, del sistema de navegación aérea NDB
de la DGAC.
3.1.2 Objetivos de la propuesta
Objetivo general:
Análisis e interpretación de los resultados 74
Desarrollar la planificación del sistema de radio enlace mediante el
programa Radio Mobile, entre los sitios requeridos, para determinar los
parámetros técnicos y estructurales necesarios a fin de asimilarlos para su
posible instalación, como el recurso estructurado que posibilite el acceso
remoto de supervisión técnica operacional del sistema NDB de la DGAC.
Objetivos específicos:
Analizar los requerimientos esenciales para el programa de
simulación por computadora, que proyecte el enlace compatible con
el sistema NDB.
Levantar la información de parámetros geográficos de los sitios del
SNA y del sistema NDB mediante GPS y corroborarlos con el
programa Google Earth, a fin de asegurar la fiabilidad de los datos
que se usaran para la determinación predictiva de los parámetros
complementarios.
Establecer los equipos y las antenas cuyas características
aproximen mejor la consecución de un enlace inalámbrico con la
cobertura requerida al proyecto, que despliegue una conectividad
estable y sin interferencias que afectan el flujo de la información.
Obtener los parámetros técnicos y estructurales complementarios
para el sistema de Radio enlace, mediante pruebas de campo por
simulación, con los cuales sustentar el grado de factibilidad para su
implementación.
3.2. Guías para el desarrollo del modelo
Cabe destacar que previo al uso de la aplicación Radio Mobile se
determinaran los parámetros teóricos básicos que luego se asociarán a la
aplicación, pudiendo incluso contrastar su aproximación para verificar la
confiabilidad de los procesos. Un aspecto indispensable para que las
características de los equipos y de sus componentes, que se podrían
Análisis e interpretación de los resultados 75
utilizar, sean las más óptimas, es realizar previamente el estudio
apropiado para el radio enlace, atendiendo a los procedimientos que son:
Localización de los sitios de las estaciones.
Exploración cartográfica de los sitios.
Disponibilidad de Espacio.
Estudio del Trayecto.
Determinación de alturas de los sitios y de los obstáculos.
Orientación mediante coordenadas geográficas.
Pruebas de Trayectoria y Propagación.
Siguiendo este orden de acciones se puede planificar correctamente
los diferentes requerimientos técnicos y de infraestructura que deberán
contemplarse en la propuesta para la implementación del radio enlace.
3.2.1. Determinación de coordenadas geográficas
En la siguiente tabla se especifica la información geográfica de los dos
sitios para el enlace inalámbrico, datos requeridos para la aplicación
Radio Mobile, los cuales fueron obtenidos de varios documentos de la
institución y corroborados mediante mediciones en sitio con medidor GPS,
además del uso de una calculadora geodésica en el internet, a fin de
contrastar los valores y establecer los datos más ajustados posibles, que
finalmente generen los resultados con un grado de exactitud confiable.
Análisis e interpretación de los resultados 76
TABLA No 5
DATOS GEOGRÁFICOS DE SITIOS
SITIO 1: EDIFICIO SNA
COORDENAS
02º 09’ 18,186” S 79º 53’ 8,064” O
- 02,1550517 S - 79,88557333333334 O
ALTURA MASTIL 12 MTS. + 8 MTS. TERRAZA EDIFICIO
CANTON / PARROQUIA GUAYAQUIL / TARQUI
SITIO 2: ESTACION NDB “PAL”
COORDENADAS
02º 01’ 34,758” S 79º 48’ 32,966” O
- 02,0263217 S - 79,80915722222223 O
ALTURA MASTIL 20 MTS.
CANTON / PARROQUIA SANBORONDON / TARIFA
DISTANCIA DEL ENLACE 16.630 MTS. EN LINEA DE VISTA
PROVINCIA GUAYAS
Fuente: Investigación Directa
Elaborado por: Huerta Pinargote Aster
3.2.2. Selección de equipos
A fin de establecer los parámetros fundamentales para la aplicación
del programa Radio Mobile se realizó el análisis de aquellos equipos que
se ofertan en el mercado local dentro de una valoración promedio de
tecnología, capacidades de configuración como frecuencia, potencia,
ancho de banda, etc., robustez que implica el material de construcción,
tipos de conectores y elementos radiantes que estarán expuestos a los
efectos del medioambiente así como la provisión de asesoría y garantía
técnica de equipos y componentes, además de acceso a repuestos.
Un radioenlace está compuesto por los equipos de transmisión, de
recepción y el medio de propagación o canal aéreo entre transmisor y
receptor. Los elementos de un enlace punto a punto son:
Análisis e interpretación de los resultados 77
Punto de acceso y Antena.
Cable para conexión exterior.
Cable pigtail.
Inyector POE.
Protector de sobretensión.
Para seleccionar los equipos a utilizar, se ha realizado un análisis
técnico y de diseño según los catálogos obtenidos de las direcciones
electrónicas de las empresas que proveen equipos de comunicación
inalámbrica, de los cuales se ha seleccionado la mejor alternativa como
se puede observar en la tabla continuación.
TABLA No 6
CARACTERÍSTICAS PARA SELECCIÓN
EQUIPO FRECUENCIA DISEÑO POTENCIA
ROCKET M5
Titanium
Mayor rango en
banda de 5.170
a 5.825 GHz,
licenciadas o no.
Carcaza de aluminio,
resistente al clima, de
grado aeronáutico
Con 27 dBm de
cobertura. Carcaza
sirve como disipador
de calor y protector a
interferencias.
ANTENA
PARABÓLICA
mANT30
Adecuada al
rango del
transceptor.
Ofrece además
alto rendimiento
con interface
Gigabit Ethernet
Resistente y con
cubierta (domo) para
evitar efectos sobre
señal. Además un
singular diseño de
mecanismo para su
alineación práctica y
precisa.
Con una ganancia de
29 dBi y directividad
apropiada para
enlaces de largas
distancias.
Fuente: Investigación Directa Realizado Por: Huerta Pinargote Aster
ROCKET M5 Titanium
Wireless Built-in, 5GHz 802.11a/n 2×2 MIMO
Análisis e interpretación de los resultados 78
Router BOARD Metal: Innovador, robusto, resistente al agua y de alta
potencia.
FIGURA No 21
EQUIPO ROCKET M5
Fuente: Investigación Directa
Elaborado por: Huerta Pinargote Aster
El Rocket M5 Titanium cuenta con un rendimiento de radio mejorado y
superior durabilidad. Sus capacidades de clase portadora enlazan
distancias de hasta 50 km y ofrecen velocidades de avance de hasta 150
Mbps. El Rocket M5 Titanium aprovecha su conexión Gigabit Ethernet
para ofrecer un alto rendimiento para transferencias de datos fiables.
La carcasa Rocket M5 Titanium fue diseñada específicamente para
mejorar el rendimiento en entornos de RF severos y en condiciones
climáticas extremas. Incluido en aluminio de grado aeronáutico, el Rocket
M5 Titanium es una radio MIMO lineal 2x2 resistente y de alta potencia.
Los dispositivos de cohete pueden ser desplegados en aplicaciones de
puenteo PTP o PTAMP airMAX Base Station. Pueden emparejarse con su
Análisis e interpretación de los resultados 79
elección de antena AirMAX Base Station o antenas Rocket Dish. Esta
versatilidad ofrece a los arquitectos de red una flexibilidad y una
comodidad incomparables.
La instalación del Rocket M5 Titanium en una antena AirMAX Base
Station o una antena Rocket Dish no requiere herramientas especiales.
Simplemente se encaja con seguridad en su lugar con el montaje
universal Rocket integrado en la antena.
Rocket M5 Titanium Especificaciones:
Especificaciones del procesador: Atheros MIPS 74KC, 550 MHz
Frecuencia de funcionamiento: 5170 - 5825 MHz (sólo 5725-5850
soportado en los EE.UU. y Canadá)
Información de la memoria: 128MB SDRAM, 8MB Flash
Potencia de Tx: 27 dBm
Potencia de Rx: 29 dBi
Interfaz de red: (1) Puerto Ethernet 10/100/1000, (1) Puerto Ethernet
10/100
Homologaciones: FCC Part 15.247, IC RS210, CE
Cumplimiento con RoHS: SI
Conector RF: 2 RP-SMA (impermeable), 1 SMA (GPS)
Método de alimentación: compatible con 802.3af
Antena parabólica
Existen un variado número de antenas con características diferentes,
en este caso en particular es recomendable usar una con alta ganancia y
mejor directividad posible, siendo la antena parabólica la que ofrece estas
propiedades y aún un mayor alcance, este tipo de antena concentra la
mayor cantidad de energía hacia un solo lugar, siendo de las más
utilizadas para enlaces punto a punto.
Análisis e interpretación de los resultados 80
FIGURA No 22
ANTENA PARABÓLICA mANT30-PA
Fuente: Investigación Directa Realizado Por: Huerta Pinargote Aster
FIGURA No 23
MONTAJE DE ANTENA PARABÓLICA
Fuente: Investigación Directa Realizado Por: Huerta Pinargote Aster
Análisis e interpretación de los resultados 81
FIGURA No 24
ALINEACIÓN DE PRECISIÓN DE ANTENA
Fuente: Investigación Directa
Realizado Por: Huerta Pinargote Aster
La mANT30 es una antena parabólica de grado profesional, opera en
la frecuencia de los 5GHz cuenta con 29dBi de ganancia y es fabricada
con los más altos estándares de la industria. Construida para albergar
perfectamente los dispositivos de la serie NetMetal y BaseBox, puede ser
usada para cualquier dispositivo inalámbrico de montaje en mástil, debido
a la longitud del cable Flex Guide que se incluye.
Esta antena se encuentra disponible en dos modelos: La mANT30 con
un montaje tipo estándar y la mANT30-PA que cuenta con un sistema de
montaje con alineación de precisión figura 24.
Este último modelo se ajusta perfectamente al tipo mástil al realizar su
instalación y su sistema de alineación de precisión hará más fácil su
manipulación al alinear la antena vertical u horizontalmente, lo que la
vuelve ideal para enlaces de largo alcance.
Análisis e interpretación de los resultados 82
Características:
Modelo nANT PA
Rango de frecuencia 4.7 5.875 GHz
Ganancia 29 dBi
Polarización Dual Vertical y Horizontal
Ancho de Haz 3 dB (+/- 2,5 deg)
Patrón de Radiación:
En la Figura Nº 25, se observa el patrón de radiación que ofrece esta
antena, tanto para polarización Horizontal como Vertical, además se
destaca la delimitación de directividad con un haz de cinco grados.
FIGURA No 25
POLARIZACIÓN DE ANTENA
Fuente: Investigación Directa
Realizado Por: Huerta Pinargote Aster
3.2.3. Establecimiento de la frecuencia
La frecuencia de operación del enlace por la naturaleza del servicio
que establecerá con un sistema de navegación que debe garantizar las
Análisis e interpretación de los resultados 83
mejores condiciones de comunicación, sin interferencias y dada la altura
de las antenas, se requiere una frecuencia cuyo lóbulo de radiación sea
estrecho para minimizar influencias externas a la señal; por esto se ha
considerado la banda de 5700 a 5800 MHz que de implementarse pueda
optarse por una frecuencia dentro de este rango sea licenciada o no.
En los radioenlaces troposféricos y por satélite, existe también
una componente de atenuación debida a la absorción y dispersión
por hidrometeoros (lluvia, nieve, granizo), en general, para los
cálculos de disponibilidad de radioenlaces, sólo es necesario
evaluar la atenuación por lluvia excedida durante porcentajes de
tiempo pequeños, y para frecuencias superiores a unos 6 GHz.
FIGURA No 26
CURVA DE ATENUACIÓN POR LLUVIA
Fuente: Investigación Directa Realizado Por: Huerta Pinargote Aster
Análisis e interpretación de los resultados 84
Como se aprecia en la figura No 26, en la banda de 5.8 GHZ la
atenuación por lluvia es mínima en comparación con frecuencias más
altas. Además el programa permitió probar con varias opciones de rangos
de frecuencia y en este rango es donde se logró mejores resultados para
el sistema.
3.2.4. Perfil topográfico de la trayectoria
Mediante el uso de Google Map se ubicaron los sitios a través de los
cuales se proyectará el sistema de radioenlace, por lo que haciendo uso
de esta cartografía se realizó un primer análisis de la trayectoria de línea
de vista para observar el recorrido y establecer posibles puntos de
obstrucción a la señal.
FIGURA No 27
UBICACIÓN DE SITIOS PARA EL RADIOENLACE
Fuente: Investigación Directa Realizado Por: Huerta Pinargote Aster
Análisis e interpretación de los resultados 85
FIGURA No 28
TRAYECTORIA PARA EL ENLACE
Fuente: Investigación Diecta Realizado Por: Huerta Pinargote Aster
El recorrido se puede apreciar que atraviesa parte de zonas pobladas,
particularmente de urbanizaciones privadas, sin embargo dado que se
encuentran en la trayectoria de aproximación hacia la pista del aeropuerto
JJO de Guayaquil tienen restricciones de alturas de construcción que no
pueden superar los tres pisos, lo que garantiza una trayectoria favorable.
A continuación usando el programa de Simulación se realizó un
levantamiento del perfil topográfico de los dos sitios con las coordenadas
correspondientes, donde se puede observar la trazabilidad descriptiva de
alturas del trayecto que establece presencia de obstáculos
aproximadamente por debajo de los 14 metros de altura.
Análisis e interpretación de los resultados 86
Figura No 29
PERFILES EN AMBOS SENTIDOS DE LOS SITIOS
Fuente: Investigación Directa
Realizado Por: Huerta Pinargote Aster
3.2.5. Cálculo de atenuaciones
Es necesario tomar en consideración determinados factores que serán
útiles para comprobar las características técnicas que tendrá cada nodo
de comunicaciones del enlace diseñado, algunos de los cálculos que a
continuación se presentan evidencian cuan eficiente llegaría a ser el
enlace en el caso de una posible implementación.
Perdidas en el espacio libre (FSL):
Las ondas de radio al momento de propagarse en el espacio
experimentan pérdidas (atenuación), conforme aumenta la trayectoria
entre dos antenas, es decir se produce una dispersión de la señal según
Análisis e interpretación de los resultados 87
se aleja del transmisor. La ecuación que permite establecer el valor de la
atenuación es la siguiente:
(entre antenas isotrópicas) Recomendación UIT-R P.525-2
Datos: Distancia (Km) = 16,63
Frecuencia (MHz) = 5.800
FSL (dB) = 20 log10 (16,63) + 20 log10 (5.800) + 32,45
FSL (dB) = 132,136 dB
Presupuesto del enlace completo:
Presupuesto de enlace / Presupuesto de Potencia / Ganancia del
Sistema. Estos conceptos significan básicamente lo mismo: un cálculo de
potencia de la señal a lo largo de la trayectoria de la misma.
FIGURA No 30
PRESUPUESTO DE UN ENLACE
Fuente: Investigación Directa Realizado Por: Huerta Pinargote Aster
FSL (dB) = 20 log10 (d) + 20 log10 ( f ) + 32,4
Análisis e interpretación de los resultados 88
El cálculo de presupuesto del enlace asegura que el margen en el
receptor es mayor que un cierto umbral. Además, la PIRE debe estar
dentro de las regulaciones.
El margen de un presupuesto de enlace puede ser resumido de la
siguiente manera:
Prx = Potencia en la entrada de los terminales del equipo receptor
Ptx = Potencia entregada por el transmisor
Abtx = Abrx = Atenuación por Branching
Altx = Alrx = Atenuación en el cable de bajada
Gtx = Grx = Ganancia de Antena
LSF = Pérdidas por trayectoria en el espacio libre
Ur = Potencia umbral o sensibilidad del equipo receptor
Mu = Margen de umbral (Nivel Rx)
Potencia en el receptor (Prx):
Prx = Ptx + Abtx – Altx + Gtx – LSF + Grx – Alrx – Abrx
Prx = 27 dBm – 0 – 1,5 dB + 26,8 dB – 132,136 +26,8 dB – 1,5 – 0
Prx = - 54,536 dBm (Nivel de Rx)
Margen de desvanecimiento (Fm):
Es deseable que la asistencia que suministrará el enlace tenga una
disponibilidad contínua en el tiempo, ya que el acceso remoto al NDB
dependerá de esta capacidad, es por esto que se desea una
disponibilidad de 99,99%, entonces r = 0,9999, lo cual irá ligado al
suministro de energía continua asistida con una planta de emergencia
Margen = Potencia de Transmisión [dBm] – Perdidas en cable TX [dB] + Ganancia de Antena TX [dBi] – Perdida en trayectoria del Espacio Abierto [dB] + Ganancia de Antena RX [dBi] – Perdida en cable RX [dB] – Sensibilidad del receptor [dBm]
Análisis e interpretación de los resultados 89
tanto en el edificio del SNA como en la estación del NDB que además se
activan por transferencias automáticas, si fallare la energía eléctrica
comercial que ayudará a garantizar la disponibilidad del enlace.
FACTOR DE RUGOSIDAD (A)
4 = espejos de aguas, ríos muy anchos, etc.
3 = sembrados densos, pastizales, Arenales
2 = bosques (la propagación va por encima)
1 = terreno normal
0,25 = terreno rocoso disparejo
FACTOR CLIMÁTICO (B)
1 = áreas marinas o con condiciones de peor mes, Anualizadas
0,5 = áreas tropicales calientes y húmedas
0,25 = áreas mediterráneas de clima normal
0,125 = áreas montañosas de clima seco y fresco
Se han establecido factores de acuerdo a las normas internacionales
dadas por la ITU, el cual ha desarrollado un conjunto de categorías de
superficies del terreno que se utilizarían de la misma forma en todas las
aplicaciones.
Para el cálculo del margen de desvanecimiento se considera:
A - Factor de Rugosidad de terreno = 1 Terreno normal
B - Factor de Análisis climático = 0.5 Áreas tropicales calientes y húmedas.
Fm (dB) = 30log(16,63) + 10log(6 ∗ 1 ∗ 0,5 ∗ 5,8) - 10log(1 - 0,9999) – 70
Fm (dB) = 36,62676748 + 12,40549248 – (– 40) – 70
Fm (dB) = 19,032
Umbral del receptor (Urx):
Urx (dB) = Prx - Fm
Urx (dB) = - 54,536 - 19,032
Urx (dB) = - 73,568 (Sensibilidad de Rx)
Fm = 30 log10 (d) + 10 log10 (6 ∗ A ∗ B ∗ f ) – 10 log10 (1 – r ) - 70
Análisis e interpretación de los resultados 90
Primera zona de Fresnel:
La siguiente fórmula calcula la primera zona de Fresnel:
rn = 17,32 ∗Ѵ((d1∗d2) / (d ∗ f ))
d1 = distancia al obstáculo desde el transmisor [km]
d2 = distancia al obstáculo desde el receptor [km]
d = distancia entre transmisor y receptor [km]
f = frecuencia [GHz]
r = radio [m]
rn = 17,32 ∗Ѵ((4,43 Km ∗ 12,2 Km) / (16,63 ∗ 5,8 GHz))
rn = 17,32 ∗ Ѵ54,046 / 96,454 = 12,965 mt. (1ra. Zona)
60% rn = 0,6 ∗ 12,965 = 7,779 mt. (60% de 1ra. Zona)
3.3. Simulación del enlace SNA – NDB
A de fin de contrastar los resultados obtenidos de los cálculos del
radioenlace, se utiliza un simulador de radioenlaces, lo que permitirá que
se obtengan gráficas y datos adicionales a los calculados en las
secciones anteriores. El programa utilizado fue el simulador RADIO
MOBILE.
Una vez que se han creado los sitios en el programa así como
establecido sus ubicaciones geográficas y configurado los parámetros de
los equipos seleccionados para el enlace inalámbrico, se “activan” los
procesos algorítmicos mostrando un mapa topográfico de la zona donde
se desplegará el enlace, inmediatamente se pueden ir “encendiendo”
las unidades y finalmente activar el enlace con la particularidad que ya el
programa ha iniciado su proceso predictivo pues si la línea que une a los
nodos o unidades es roja este es un indicativo que no se ha establecido la
comunicación, pero si es verde totalmente como se aprecia en la imagen,
entonces el enlace está plenamente establecido; lo que significa que aquí
Análisis e interpretación de los resultados 91
se inicia la actuación sobre el programa para ir analizando los cambios
que se requieran ajustar hasta lograr una completa adaptación del
sistema.
FIGURA No 31
DESCRIPCIÓN DEL ENLACE
Fuente: Investigación Directa Realizado Por: Huerta Pinargote Aster
Para ello se da clic en el ícono “enlace de radio” y se abre la pantalla a
continuación con los datos de configuración en la parte inferior y los
datos que la aplicación genera en la parte superior y como se puede
apreciar, permite acceder a cambiar directamente varios de ellos, además
en el centro se muestra el gráfico de radiación describiendo las zonas de
Fresnel de las cuales la más trascendente es la primera.
Como se puede observar se presentan todos los resultados relativos al
enlace establecido; en la fila superior se presentan los resultados radio
eléctricos de propagación: Azimut con que estaría orientada la antena del
Análisis e interpretación de los resultados 92
FIGURA No 32
PANTALLA DE PRESENTACION RADIO MOBILE
Fuente: Investigación Directa Realizado Por: Huerta Pinargote Aster
Edificio SNA al NDB PAL (30.68º), perdidas de espacio libre (132.0 dB),
distancia del enlace (16.63 Km); peor Fresnel para este trayecto (2.2F1) la
distancia a la que se produce (Clearance), etc.
En la parte inferior se aprecian los parámetros característicos,
previamente ingresados, del equipo Radio link y su antena asociados a
los requerimientos necesarios para lograr definir el enlace adecuado al
propósito del proyecto.
En particular Rx Relative permite conocer el valor de margen respecto
de la sensibilidad del sistema receptor con que llega la potencia de la
señal recibida. En este caso será de 30,4dB (los 31 dB que aparecen en
el Network Report).
En la figura además se observa el perfil orográfico de este enlace. Y
bajo él se describen los sistemas y topología de cada uno de los
Análisis e interpretación de los resultados 93
emplazamientos. Se pueden modificar las alturas de las antenas, así
como la frecuencia para comprobar el efecto de la variación de estos
parámetros sobre el enlace, que se actualiza con los nuevos datos de
forma automática. (pulsando en Apply).
FIGURA No 33
PANTALLA DE PRESENTACIÓN RMpath
Fuente: Investigación Directa Realizado Por: Huerta Pinargote Aster
De la pantalla anterior podemos ir a la siguiente en View, figura 33 con
una perspectiva diferente pero concentrada en la primera zona de Fresnel
y cómo ésta puede estar afectada por obstáculos y por tanto todo el
sistema, permite visualizar junto con los parámetros anteriores si el enlace
es bueno o se puede mejorar.
En la siguiente figura 34, se destaca el punto más cercano al elipsoide
de la primera zona de Fresnel estableciendo los valores de elevación y
distancia estimadas, lo que permite apreciar la separación y no influencia
sobre esta zona crítica para el enlace.
Análisis e interpretación de los resultados 94
FIGURA No 34
PEOR FRESNEL
Fuente: Investigación Directa Realizado Por: Huerta Pinargote Aster
En la figura 35 se muestra una relación estadística del nivel de
recepción estimado por el programa Radio Mobile y el umbral del
receptor, como característica del equipo, que establece un nivel de
margen de 30,4 dB superior a dicho umbral, estadística que, en este caso,
advierte éxito para su implementación.
DISTRIBUCIÓN
FIGURA No 35
ESTADÍSTICA DEL UMBRAL DE RECEPCIÓN
Fuente: Investigación Directa Realizado Por: Huerta Pinargote Aster
Análisis e interpretación de los resultados 95
FIGURA No 36
SEÑAL DEL RECEPTOR
Fuente: Investigación Directa
Realizado Por: Huerta Pinargote Aster
Otro parámetro en la Opción View, es Range, el cual facilita datos a lo
largo de la trayectoria de la señal del enlace, como el umbral de
recepción, en las figuras 35 y 36 se puede comprobar que el nivel de
recepción del enlace esta sobre el umbral del equipo receptor,
determinando así la fiabilidad del sistema.
3.4. Resultados obtenidos
Los resultados obtenidos en la simulación están próximos a los
calculados, lo que determina un grado de confiabilidad en los datos
generados, de acuerdo a la simulación, el radioenlace no presenta
inconvenientes, arroja parámetros bastante aceptables para su buen
funcionamiento y cumple teóricamente con los requerimientos de
factibilidad.
Análisis e interpretación de los resultados 96
TABLA No 7
RESULTADOS DE PARÁMETROS
PARÁMETROS CALCULADOS RADIO MOBILE
Distancia (Km) 16,63
Frecuencia (GHz) 5,7 / 5,8
Potencia de Tx 27 dBm
Ganancia de ANT Tx 29 dBi
Perdida cable Tx 1,5 dB 1,5 dB
Perdidas en espacio libre Lfs 132,136 132,0 dB
Ganancia de ANT Rx 29 dBi
Pérdida cable Rx 1,5 dB 1,5 dB
Ganancia del Sistema 90,918 172,0 dB
Pérdida total de Propagación 144,6 dB
Nivel de Rx -54,49 dBm -59,6 dBm
Margen del Sistema (Peor Rx) 19,02 dB 30,4 dB
Margen de desvanecimiento Fm 19,032 - - -
Sensibilidad del Rx (Umbral) - 73,52 dBm - 90 dBm
Zona de Fresnel (F / 0,6 F) 12,96 / 7,78 m. 13,5 / 8,1 m.
Fuente: Investigación Directa Realizado Por: Huerta Pinargote Aster
También los requerimientos estructurales pueden ser satisfechos dado
que se dispone del espacio necesario tanto para equipamiento como de
mástiles para instalaciones y de alimentación de energía comercial
respaldada con energía de plantas de emergencia en cada sitio.
Análisis e interpretación de los resultados 97
FIGURA No 37
ESQUEMA DEL ENLACE SNA - NDB
Fuente: Investigación Directa
Realizado Por: Huerta Pinargote Aster
3.5. Esquema final del enlace
Análisis e interpretación de los resultados 98
Finalmente en la figura 37 se presenta el modelo esquemático con los
requerimientos tecnológicos así como estructurales, que del análisis y
proyección del programa de simulación predictivo se establecieron.
3.6. Impacto
El proyecto se abordó desde la perspectiva de promover una
alternativa de solución técnica-operacional de uno de los varios sistemas
electrónicos que generan información electromagnética al espacio y que
en su conjunto conforman las rutas y procedimientos para el control y
gestión del tráfico aéreo del aeropuerto JJO de la ciudad de Guayaquil.
Solución orientada fundamentalmente al acceso remoto, por las
connotaciones ya tratadas del tiempo de respuesta que toma al personal
técnico, por la distancia a la que se encuentra el equipamiento, para su
asistencia de mantenimiento. Sin embargo luego de su fundamentación y
el desarrollo de la propuesta se llegan a evidenciar valores intrínsecos
vinculados a su viabilidad.
La propuesta conlleva incidencias en tres aspectos que su
implementación respaldaría potencialmente y que a continuación se
especifican:
1. En el aspecto técnico, al proporcionar al personal de especialistas
aeronáuticos una herramienta de asistencia y supervisión del
sistema de navegación aérea que contribuiría a mantener una
vigilancia continua del estado operativo del sistema.
2. En el aspecto operacional, que apunta a optimizar el tiempo de
respuesta de rehabilitación por pérdidas eventuales del servicio que
provee el equipamiento así como proteger la vida útil del sistema al
mediar recursos que velen por las condiciones ambientales así
como del respaldo continuo de energía eléctrica.
Análisis e interpretación de los resultados 99
3. En el aspecto económico institucional, reduciendo costos de
movilización de transporte y otros asociados, que a la larga pueden
favorecer progresivamente los recursos financieros de la entidad.
3.7. Conclusiones
a. La aplicación del modelo de predicción de la propagación requiere de
información topográfica, el hecho de poder contar con topografía digital,
permite tener un gran detalle de la zona que se pretende servir con el
sistema de comunicación inalámbrico.
b. El análisis efectuado al perfil del proyecto del enlace punto a punto con
la ayuda de las cartas topográficas y el valor proyectado en la
simulación, aproximado con el calculado, de la primera zona de
Fresnel; confirman una trayectoria despejada de obstrucciones.
c. Con de la ayuda de aplicaciones de software gratuitas como Google
Earth y Radio Mobile, se ha logrado recopilar información útil para
conocer y validar en los sitios las alturas requeridas para las antenas y
para ensayar el trayecto del radioenlace.
d. El nivel de recepción calculado teóricamente y el obtenido mediante la
herramienta de simulación dieron aproximados como se puede
constatar, permitiendo estimar una adecuada prestación de servicio del
enlace.
e. La definición del uso de una frecuencia licenciada o no corresponderá
al nivel institucional jerárquico en concordancia con las políticas
institucionales que la rigen; pero eso no tendría que afectar a la
esencia de la propuesta y sus objetivos.
f. Entender los elementos de un enlace y su aporte a todo el
presupuesto, en términos de ganancias o pérdidas, es crucial para
implementar un enlace inalámbrico que funcione en forma confiable.
Análisis e interpretación de los resultados 100
Los tres puntos más importantes que se deben recordar se describen
brevemente a continuación:
1) Tener un buen presupuesto de enlace es un requerimiento básico
para el buen funcionamiento del mismo.
2) Un presupuesto de enlace de una red inalámbrica es la cuenta de
todas las ganancias y pérdidas desde el radio transmisor hacia el
receptor.
3) Las pérdidas más grandes del enlace se producen en la propagación
en espacio libre debido a la atenuación geométrica de la señal.
g. Con el estudio fundamentado y apoyado en una herramienta de
modelamiento predictivo se ha logrado demostrar, a pesar de la
distancia y situación geográfica de los sitios de interés a enlazar, que
es posible implementar el radioenlace de comunicación con una muy
buena perspectiva de viabilidad, que permitiría establecer el control
remoto para supervisión operacional del sistema NDB, como especifica
la propuesta del proyecto.
3.8. Recomendaciones
a. Para obtener las coordenadas geográficas debe utilizarse siempre que
se pueda un GPS o sistema de posicionamiento global, si no, puede
intentarse con la aplicación google maps, que mostrará las
coordenadas precisas, siempre que los sitios donde estarán ubicadas
las antenas se hallan identificado exactamente, a fin de lograr la
precisión de los parámetros del modelo predictivo.
b. La herramienta Radio Mobile es de gran ayuda para el diseño de radio
enlaces, pero puede convertirse en un dolor de cabeza si la
información ingresada no es la correcta, por ejemplo las coordenadas
geográficas, deben ser lo más exactas posibles porque cualquier
Análisis e interpretación de los resultados 101
variación podría hacer que el enlace de radio tenga errores o no sea
posible al momento de instalar.
c. El nivel destacado en primera instancia durante el ensayo del programa
Radio Mobile, es el Nivel de Rx (-59,6 dBm), debido a que cuanto
mayor sea con relación al de la sensibilidad (límite de apertura) del
receptor (-90 dBm) determinará un enlace permanente, que deberá
vigilarse hasta el final.
d. Otra consideración importante es el cálculo de todas las ganancias y
pérdidas desde el transmisor hasta el receptor ya que un buen
presupuesto de enlace es esencial para el funcionamiento del mismo y
que está apoyado en un diseño adecuado así como la correcta elección
de los equipos.
e. Al momento de ejecutarse la implementación del radioenlace, deberán
ajustarse los valores por pérdidas en cables y conectores, en
consideración a las distancias, cantidad y tipo de conectores que se
utilizarían.
f. Finalmente se deja asentado sobre el fundamento del estudio, la
factibilidad de su realización para el cumplimiento específico de sus
objetivos, más aun otorgándole valores agregados, como comunicación
IP, multiplexor de servicios para sensores y cámara de video vigilancia,
que enriquecen más la propuesta y respaldarían el desempeño y
seguridad del sistema NDB.
GLOSARIO DE TÉRMINOS
Ancho de banda: Es la cantidad de información o de datos que se
puede enviar a través de una conexión de red en un período dado.
Atenuación: Atenuación es la reducción de nivel de una señal, cuando
pasa a través de un elemento de un circuito, o la reducción en nivel de la
energía de vibración, cuando pasa a través de una estructura.
ATM: (Air Transit Management) Gestión del tránsito aéreo, son el
conjunto de actividades organizadas, coordinadas y sustentadas en los
sistemas CNS para el control, operación y seguridad del tráfico aéreo.
ARCOTEL: Agencia de Regulación y Control de las
Telecomunicaciones
Ayudas a la Navegación Aérea: Conjunto de equipos electrónicos
instalados en tierra que proporcionan señales radioeléctricas útiles para la
navegación aérea.
CNS: (Communications, Navigation y Surveillance). Son sistemas de
comunicación, navegación y vigilancia que emplean tecnologías digitales,
incluyendo sistemas de satélites junto con diversos niveles de
automatización, aplicados como apoyo de un sistema imperceptible de
gestión del tráfico aéreo global.
CONATEL: Consejo Nacional de Telecomunicaciones.
CPU: (Central Processing Unit). Unidad de Procesamiento Central) es
la parte central de toda computadora ya que es la que cumple la tarea de
procesamiento de todas las funciones así como también de
almacenamiento de la información.
Glosario de Términos 103
DB: Símbolo del decibelio que es la unidad relativa empleada en
acústica, electricidad, telecomunicaciones y otras especialidades para
expresar la relación entre dos magnitudes: la que se estudia y una de
referencia.
Dirección IP: es un número que identifica de manera lógica y
jerárquica a una interfaz de un dispositivo (habitualmente una
computadora) dentro de una red que utilice el protocolo IP (Internet
Protocol)
Ethernet: es un estándar de redes de área local para computadores
con acceso al medio por detección de la onda portadora y con detección
de colisiones (CSMA/CD). Su nombre viene del concepto físico de ether.
Frecuencia: es una magnitud que mide el número de repeticiones por
unidad de tiempo de cualquier fenómeno o suceso periódico. La
frecuencia se representa con la letra (f) y su unidad de medida es el ciclo
por segundo o Hertz (Hz).
Host: es el nombre único que se le da a un dispositivo conectado a
una red informática. Puede ser un ordenador, un servidor de archivos, un
dispositivo de almacenamiento por red, una máquina de fax, etc.
Laptop: es una computadora portátil de peso y tamaño ligero, su
tamaño es aproximado al de un portafolio (hay más pequeñas como
Palm-top y Hand-held).
Longitud de onda: (λ) es la distancia real que recorre una
perturbación (una onda) en un determinado intervalo. Ese intervalo es el
transcurrido entre dos máximos consecutivos de alguna propiedad física
de la onda.
NDB: (Non Directional Radio Beacon) es un radiofaro no direccional
(no transmite información de dirección) Son balizas de uso en
Glosario de Términos 104
radionavegación aeronáutica. Sus emisiones son de amplitud modulada
(A2A) con la información en código Morse de tres o cuatros números,
correspondientes a la frecuencia de transmisión y hasta tres letras
correspondientes a la identificación del radiofaro.
P.I.R.E. (Potencia Isotrópica Radiada Equivalente). Es la cantidad de
potencia que emitiría una antena isotrópica teórica (aquella que distribuye
la potencia exactamente igual en todas direcciones) para producir la
densidad de potencia observada en la dirección de máxima ganancia de
una antena.
Protocolo IP: es un protocolo no orientado a conexión usado tanto por
el origen como por el destino para la comunicación de datos a través de
una red de paquetes conmutados.
Radiación: es la propagación de energía en forma de ondas
electromagnéticas o partículas subatómicas a través del vacío o de un
medio material.
Radioayudas: sistemas de equipos electrónicos que operan en
diversos rangos de radiofrecuencias para proveer orientación y guía
fiables a las aeronaves en las diferentes fases del vuelo, desde y hacia un
aeródromo.
SENATEL: Secretaría Nacional de Telecomunicaciones.
SUPTEL: Superintendencia de Telecomunicaciones.
VoIP: abreviatura Voice over Internet Protocol. Es un protocolo que
hace posible que la señal de voz viaje a través de Internet y redes IP.
UIT: La unión internacional de Telecomunicaciones es el organismo
especializado de las Naciones Unidas encargado de regular las
telecomunicaciones a nivel internacional, entre las distintas
administraciones y empresas operadoras.
ANEXOS
Anexos 106
ANEXO No 1
RADIO ROCKET M5 TITANIUM
Anexos 107
ANEXO No 2
PRESENTACIÓN DEL ROCKET M5
Anexos 108
ANEXO No 3
ESPECIFICACIONES GENERALES
Anexos 109
ANEXO No 4
ESPECIFICACIONES TÉCNICAS
Anexos 110
ANEXO No 5
ANTENA PARABÓLICA mANT30
Anexos 111
ANEXO No 6
ESPECIFICACIONES DE ANTENA
BIBLIOGRAFÍA
Asterion. (30 de noviembre de 2008). ASTERION.
http://asterion.almadark.com/2008/11/30/las-zonas-fresnel-y-el-
alcance-de-los-equipos-de-radio-frecuencia/
Bernal, C. A. (2010). Metodología de la Investigación. Colombia:
PEARSON EDUCACIÓN.
Buettrich, S., & Escudero, P. (2007). Cálculo de Radioenlace. África.
Cabezas Granado, L. M. (2010). Redes Inalámbricas. Madrid: Anaya
multimedia.
Carlson, A. B., Crilly, P. B., & Rutledge, J. C. (2007). Sistemas de
Comunicaciones. México: McGraw-Hill.
CISCO SYSTEM. (2006). Fundamentos de Redes Inalámbricas. Madrid:
PEARSON EDUCACION.
Clanar, I. (2007). Redes Inalámbricas WI-FI. Arequipa: Clanar
Internacional.
Coudé, R. (2016). RADIO MOBILE.
http://www.cplus.org/rmw/english1.html
Freeman, R. L. (2007). Radio System Design For Telecomunications.
USA, USA: Jhon Wiley & Sons, Inc.
Google Maps. ( 2016). Coordenadas Geográficas en Google Maps.
http://www.coordenadas-gps.com/convertidor-de-coordenadas-gps
Pascual, F. R. (2008). Electrónica & Comunicaciones Magazine.
Bibliografía 113
Roberts, M. J. (2005). Señales y Sistemas. México: McGraw-Hill.
Stallings, W. (2000). Comunicaciones y Redes de computadores.
PEARSON.
Tomasi, W. (2003). Sistemas de Comunicaciones Electrónicas. (P. Hall,
Ed.) México, PEARSON.