Margarita Ga… · Centro Nacional de Investigación y Desarrollo Tecnológico FORMA R10 ACEPTACI~N...

9 3 0 0 0 6

D.G.I.'J!.+:- I - I .. . S.E.P. S.E.I.T.

-+ 5 s CENTRO NACIONAL DE INVESTiQAClON ,

cenidet " DISERO Y ESPECIFICACION DE UN SISTEMA DE RADIO MOVIL TRONCAL APLICADO A LA C. F. E. "

O U l b 6 1 T E S I S I r 3 P A R A O B T E N E R E L G R A D O D E

M A E S T R O E N C I E N C I A S E N I N G E N I E R I A E L E C T R O N I C A P R E S E N T A :

MARGARITA GARCIA MARTINEZ

MARZO DE 1993

Centro Nacional de Investigación y Desarrollo Tecnológico

FORMA R10

ACEPTACI~N DEL TRABAJO DE TESIS

Cuernavaca Mor'., a 1 de febrero 1993

C. M en C Marla Helguera Martlnez Jefe de l a Maestría de Electrónica, CENIDE'L

Después de haber revisado el Trabajo de Tesis titulado: "DISEÑD Y ESPECIFICACION DE UN SISTEMA DE RADIO MOVIL TRONCAL

API ICADíl A I A CFF" .-

Elaborado por el alumno MARGARITA GARCIA MARTINEZ y dirigida por el C. . M r CAR1 íl? FFI I P F T , n R I : F 7 el trabajo presentado se ACEPTA.

A t e n t a m e n t e

C. M.C. JOAQd Coordinador' 'de-'la Cornision Revisora.

ccp. M en I Carlos E. Ra:nírez C. M.C. CARLOS FELIPE W I A H .

- C. M.C. 'ARTURO ARVIZU Revisor.

V. - Presidente de la Academia. - Director de la Tesis. - Alumno tesista.

Interior Iniernado Palmira S/N C.P. 62490 Apartado Postal 5-164, C.P. 62050 Cuernaviica, Mor. México

Tels.: (73) 18 77 41 y (73) 12 76 13 cenídet/

Centro Nacional de Investigación y Desarrollo Tecnológico

Cuernavaca, Mor., a 22 de febrero de 1993.

ING. MARGARITA GARCIA MARTINEZ CANDIDATO AL GRADO DE MAESTRO EN CIENCIAS EN INGENIERIA ELECTRONICA P R E S E N T E

Después de haber sometido a revisión su trabajo final de tesis titu-

' I DISENO Y ESPECIFICACION DE UN SISTEMA DE RADIO

lado:

MDVlL TRDNCAL APLICADO A LA CFE "

Y habiendo cumplido con todas las indicaciones que el Jurado Revisor de Tesis le hizo, se le comunica que se le concede autorización para que pro- ceda a la impresión de l a misma, como requisito para la obtención del grado.

T E N T A M E N T E

D O h k b \ d ) U K - MMNL 8t IW.d!'%l#!YA HELGUERA MARTINEZ

'1 ~ 0 1 1 0 TE(NTBfJfit(DEL DEPARTAMENTO DE -CCISN ntmkaEbdiERIA ELECTRONICA

Intenor Internado Palmira SIN C P 62490 Apartado Posial5-164. C P. 62050 Cuernavaca, Mor México

Tels.: (73) 18 77 4 1 y (73) 12 76 13 cenidet/

Doy Gracias a Dios por haberme permitido alcanzar una más de mis metas.

I

Dedicatorias Dedico este trabajo con todo mi amor y respeto a una gran mujer que toda la vida ha permanecido a mi lado, dándome todo lo mejor de ella: Mi Mamá

Inés Martinez Vda. de Garct'a

A mis Abuelitos:

Zenón Martinez y Sofia Córdoba de M.

por estar a mi lado en el momento más difícil de mi vida y brindarme su cariño,

A mi Tía:

Teresa Martinez

por su apoyo, cariño y comprensión,

A mi Hermano:

h n c i s c o Garcia Mtz.

por compartir conmigo mis penas y mis alegnás,

A mis demás familiares:

que de alguna manera me apoyaron para la culminación de uno de mis logros y

A Eduardo

por su compañía, consejos, apoyo y todo lo bello que le ha dado a mi vida.

Agradecimientos

Agmdezco al Centro Nacional de Investigación y Desanvllo Tecnológico (CENIDET) por la formación académica que me brindó y a la

Secretaná de Educación Pública (SEP) por el apoyo económico otorgado pam la misma,

Al Consejo Nacional de Ciencia y Tecnologia (CONACyT) POT

su apoyo económico que en conjunto con el IIE me brindó pam el desarrollo de mi tesis,

Al Instituto de Investigaciones Eléctricas (IIE), en especial al M.C. Carlos Felipe Gania Henández, Director de Tesis, que con sus

consejos, apoyo y dedicación, me enseñó y guió durante el desanvllo de mi maestná y tesin,

A los miembros de la comisión revisom: Dr. Hildeberto Jardón Aguilar

M.C. Joaquín G a d a Hernándet M.I. Arturv Ami tu Mondmgón

por el apoyo, comentarios y correcciones al trabajo presentado,

A mis amagos, que me apoyaron y motivaron con su amistad desinteresada dumnte mis estudios y el desarrollo de mi tesis

Por último, al personal del Departamento de Comunicaciones del IIE.

Contenido

1 Introducción . 1

1.1 Antecedentes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

1.2 Objetivo de la tesis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

1.3 Alcances . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

1.4 Estructura de la tesis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

2 Tecnologías de radio móvil . 6

2.1 Sistema de Radio Móvil Convencional . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

2.1.1 Definición . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

2.1.2 Funcionamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2 Sistema de Radio Móvil Troncal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

2.2.1 Definición . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

2.2.2 Funcionamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

2.2.3 Caracteristicas operacionales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

2.2.4 Características funcionales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

7

i

2.2.6 Interconexión telefónica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

2.2.7 Características de confiabilidad . . i . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

2.2.8 Aplicaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

2.3' Sistema de Radio Móvil Simulcast . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

2.3.1 Definición . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

2.3.3 Sistemas de área amplia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 i

I I

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3.4 Sistemas de Areas Múltiples 30

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 2.4 Comparación de faa Tecnologías 33

3 Necesidades d e comunicación móvil en la CFE y alternativas de solución . 36 3.1 Infraestructura existente 37

I

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ! . . . . . . . . . . . . . . . 3.2 Análisis de las necesidades de comunicación móvil 40 h

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . i 3.3 Alternativas de solución 46

3.4 Factibilidad de Aplicación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 I

I Y 4 Consideraciones d e diseño d e sistemas d e radio móvil troncal .

4.1 Consideraciones .de diseño . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50

4.2 Análisis de tráfico del sistema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58

4.2.1 Definiciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58

4.2.2 Probabilidad de Retardo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .i . . 60

50

I I 1

ii

4.2.3 Tiempo de espera promedio 62

4.2.4 Distribución de los tiempos de espera . . . . . . . . . . . . . . . . . 63

4.2.5 70

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Distribuciones del tiempo de retención y tipos de servicio . . . . . .

4.2.6 Prioridades . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72

4.3 Análisis del canal de control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76

4.3.1 .Protocolos de señalinación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78

4.3.2 87

4.3.3 Interconexión telefónica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89

Manejo del sistema de espera y asignación de canal . . . . . . . . . .

5 Diseño de un sistema de radio móvil t roncal aplicado a l a CFE en la zona me t ropo l i t anade la Cd . de Guadalajara. Jal . 91

5.1 Metodología de diseño . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91

5.2 Diseño de radioenlaces y coberturas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95

5.3 Estimación del tráfico del sistema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99

5.4 Diseño del canal de control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108

5.5 Consideraciones operativas y de administración . . . . . . . . . . . . . . . . 110

5.6 Procedimiento de puesta en servicio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116

5.7

5.8 Mantenimientos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124

Mantenimiento del equipo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125

Indisponibilidad de un enlace de radio debido a failas . . . . . . . . . 127

Determinación del número de repuestos . . . . . . . . . . . . . . . . 128

Especificación del sistema y del equipo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117

5.8.1

5.8.2

5.8.3

... 111

i 81

I 5.9 Estimado del costo del sistema. 130 I . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6 Conclusiones, recomendaciones y trabajos futuros. 136

6.1 Conclusiones. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136

6.2 Recomendaciones. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139

6.3 Trabajos futuros. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140

A Regulaciones nacionales e internacionales. I I

B Diseño por Computadora de un radioenlace típico. xv

iv

Lista de Figuras

2.1 Sistema de radio móvil convencional [8] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

2.2 Sistema de Radio Móvil Troncal [ill 11

2.3 Monitoreo del canal de control [ill . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

2.4 Inicio solicitud de llamada [ill . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

2.5 14

2.6 Conversación en proceso [ill . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Respuesta a la solicitud de llamada . Asignación de canal [ll) . . . . . . . .

2.7 Sistemade radio móvil simulcast [17] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

2.8 Sistema de área amplia [ill . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

2.9 Sistema de áreas múltiples [ll) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

3.1

3.2

Organigrama de la red de comunicación actual de la CFE-DDJ [2] . . . . . . 38

Mapa con la delimitación de las zonas y la localización de los repetidores [2] . 39

3.3 Organigrama de la red operativa R-OA [2] . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

3.4 Organigrama de la red Administrativa R-DDJ [2] . . . . . . . . . . . . . . 44

[Z] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 3.5 Organigrama de la red del Centro de Continuidad de Conexiones R-CCC

V

3.6 Organigrama de la red de Potencia R-CCAOC 121. . . . . . . . . . . . . 45

4.1 Preénfasis 1211. . . . . . . . i . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54

4'2 Curvas de Erlang c [g]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62

4.3 Curvas de retardo para 5 canales [24]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66

4.4 Grado de servicio para el caso de T=h [26]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67

4.5 Yrobabilidad de acceso ai sistema [ i l l . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68

4.6 Tiempo de acceso al sistema Ill]. 69

4.7 Efecto de la distribución del tiempo de retención y del orden de servicio [24]. 71

4.8 Eficiencia del espectro para un canal de control dedicado y uno no dedicado

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

[29]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77

4.9 Procedimiento de senalización en el, canal de control [29]. . . . . . . . . . . 78

4.10 Tráfico de voz para los sistemas ideal, dedicado y no dedicado [31]. . . . . . 79

4.11 Tráfico de voz para los sistemas ideal, Dedicado de Acceso Rápido y dedicado estándar [31]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80

y Dedicado Estándar [31]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81

[31]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81

0 . 5 ~ ) 1321. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82

0.9 (321. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83

1.5 s) [321. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83

4.12 Grado de servicio para los sistemy troncaiizados Dedicado de Acceso Rápido

4.13 Grado de servicio para el sistema troncalizado Dedicado de Acceso Rápido

4.14 Tráfico de voz para un'grado de servicio del 10 % ( k i n = 0.3 s i tPm-

4.15 Tráfico de voz para' un grado de servicio del 10 % (%I;, = 0.6 S, tPm- =

4.16 Tráfico de voz para un grado de servicio del 10 % (tPmin = 1.0 Sv tPm- =

vi

4.17 Probabilidad de retardo para un sistema no dedicado de 1 canal [32]. . . . 85 4.18 Probabilidad de retardo para un sistema no dedicado de 5 canales [32]. . . 85 4.19 Probabilidad de retardo para un sistema no dedicado de 10 canales (321. . . 85

4.20 Eficiencia del espectro [33]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88

4.21 Eficiencia del espectro para diferentes porcentajes de tráfico telefónico PABX[29]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89

5.1

5.2

Cobertura del sistema de radio troncal para la Cd. de Guadalajara. . . . .

Corrección a la curva de T = 3 para N = 5 y curvas de T = 3, 10 y 30 para N=10. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Ejemplo de una configuración de una estación de control (341. . . . . . . . 112 Jerarquización general 121. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114

99

5.3

5.4

Vii

Lista de Tablas

2.1 Tabla comparativa de los sistemas de radio móvil convencional. troncal y simulcast 34 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3.1 Inventario de equipo de telecomunicaciones de la CFE-DDJ (Dic/1987) . . . 3.2 Necesidades de Comunicación de la CFE-DDJ [Z] . . . . . . . . . . . . . . . 41

40

4.1 Comparación de las distribuciones del tiempo de retención y orden de servicio[24] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70

5.1 Valores de los parametros de diseño . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96

5.2 Resultados del diseño . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97

5.3 Resultados del Análisis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98

5.4 Resultados de la corrección de la curva de T = 3 de la fig . 4.6. . . . . . . . 100

5.5 Resultados de las tres curvas de T = 3, 10 y 30 para N = 10 de la fig . 5.2. 101

5.6 Tabla de crecimiento para un tiempo de retención de 15 seg . . . . . . . . . 103 5.7 Tabla de crecimiento para un tiempo de retención de 20 seg . . . . . . . . . 104

5.8 Tabla de crecimiento para un tiempo de retención de 30 seg . . . . . . . . . 105

5.9 Tabla comparativa entre los sistemas de 5 y 10 canales . . . . . . . . . . . . 106

viii

5.10 Sistema recomendable para CFE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107

5.11 No . de móviles que puede soportar el canal de control . . . . . . . . . . . . 109

5.12 Jerarquización de operación [Z] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113

5.13 Jerarquización de administración . [2] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114

5.14 Planeación de grupos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115

5.15 Inventario de equipo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116

5.16 Especificación del sistema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118

5.17 Especificación del sistema (cont.). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119

5.18 Especificación de redundancia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120

5.19 Características del sistema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120

5.20 Especificación de la estación central . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121

5.21 Características de la estación central . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122

5.22 Especificación del equipo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123

5.23 Características del equipo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124

5.24 Costos de construcción (Dólares) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131

5.25 Costos de operación (Dólares) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132

5.26 Costos unitarios del equipo (Dólares) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133

5.27 Estimación del costo del sistema (Dólares) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133

ix

BER CA CCAOC ccc CCIR CCITT CFE CNR DC DDJ DTMF EIA FCC FFSK FIFO FM FSK IIE INEGI LMRCS MTBF MTTR OA PABX PPM PSK PTT Rec RF RGHBS RTOC Rx SCT S.E. SINAD UIT UHF VHF VSWR WARC

List a de abreviaciones Bit Error Rate Corriente Alterna Centro de Control de Area Occidente Centro de Control de Conexiones Comité Consultivo Internacional de Radiocomunicaciones Comité Consultivo internacional Telegráfico y Telefónico Comisión Federal de Electricidad Carrier Noise Rate Corriente Directa División de Distribución Jalisco Dialling Time Multiple Frequency Electronic Industries Association Federal Communications Comission Fast Frequency Shift Keying First in - First out Modulación en Frecuencia Frequency Shift Keying instituto de Investigaciones Eléctricas Instituto Nacional de Estadística, Geografía e informática Land Mobile Radio Communications Systems Mean Time Between Failures Mean Time To Repair Operación Area Private Automatic Branch Exchage Partes por Millón Phase Shift Keying Push to Talk Recomendación Radiofrecuencia Región de Generación Hidroeléctrica Balsas Santiago Región de Transmisión Occidente Recepción Secretaría de Comunicaciones y Transportes Subestación (Señal + Ruido t Distorsión)/(Ruido t Distorsión) Unión internacional de Telecomunicaciones Ultra High Frequency Very High Frequency Voltage Standing Wave Rate World Administrative Radio Conference

X

Capít u10 1

Int roducción.

En la actualidad, el Sector Eléctrico (en particular, la CFE) requiere de una co- municación rápida y confiable para la operación y el mantenimiento de los sistemas de potencia. Esta necesidad se ha observado en las diferentes funciones que se reali~an dentro del Sector Eléctrico, como son: operación, mantenimiento, administración, atención de quejas, etc., ya que el suministro de energía eléctrica debe mantenerse en forma continua.

Por lo cual, se requiere contar con sistemas de comunicaciones que apoyen a todas las funciones que realizan las regiones de la CFE, para cubrir las necesidades tanto de operación como administrativas (generación, transmisión y distribución); contribuir a la seguridad del personal, del público y de la planta; y optimizar los recursos disponibles de la organización. Como resultado, la calidad de servicio al cliente depende en gran medida de la calidad de los servicios de comunicación internos de la empresa eléctrica.

1.1 Antecedentes.

Los servicios de comunicación internos con que cuenta el Sector Eléctrico son: telefonía, microondas, oplat y radio móvil.

El radio móvil se usa básicamente para comunicación de voz a nivel local con el personal en campo cuando se realizan funciones de operación, reparación de fallas, mantenimiento, construcción, instalación y corte de servicio a dientes. Por consiguiente, la demanda de telecomunicación en dos sentidos por parte de los empleados con vehículos es apreciable. Así, el radio móvil proporciona una facilidad de comunicación, la cual

está continuamente disponible y adaptable para satisfacer las necesidades de actividad operacional de rutina o para proveer los requerimientos impredecibles de una emergencia.

El término "comuniceciones de radio móvil'' describe cualquier enlace de comunicación de radio entre dos terminales, de las cuales una o ambas están en movimiento o fijas en locaciones no específicas, y una de ellas puede ser realmente una terminal fija semejante a una estación base [l].

El sistema básico de radio móvil es el convencional, el cual emplea una estación repetidora comúnmente situada estratégicamente en un lugar alto, tal como la cima de un cerro o la =otea de un edificio, y de un número de usuarios móviles que pueden comunicarse dentro de una zona geográfica definida. Los problemas que presenta este sistema son: uso ineficiente del espectro radioeléctrico, falta de privacidad en la comunicación (todos es- cuchan y sólo un usuario habla a la vez, pero si dos hablan al mismo tiempo se interrumpe la conversación), generalmente no soporta interconexión telefónica, limitación del número de usuarios activos asignados a un canal de acuerdo a la carga de tráfico del mismo, normalmente no cuenta con un control del acceso al canal y ni con un sistema de espera, y presenta más acentuadamente problemas de ruido de intermodulación e interferencias. Para solucionar todos estos problemas se cuenta con dos nuevas tecnologías: radio móvil troncal y radio móvil simulcast. Cabe hacer notar, que la tecnología de telefonía móvil celular no se propone como solución debido a que la CFE requiere hacer llamadas de grupo en un área determinada empleando su propia red de radio móvil (red privada) y no requiere realizar llamadas telefónicas individuales que son de persona a persona para la operación y mantenimiento de sus sistemas de potencia; además de no depender de una red concesionada como lo es la telefonía celular a nivel nacional, por la que se tendría que pagar por el servicio. Por otro lado, la tecnologis de telefonía celular ea máa costosa que la tecnología de radio móvil especializado y para justificar la utilización de celular se requiere de una gran cantidad de usuarios (cientos de miles) y la CFE tiene alrededor de 2000 usuarios de radio móvil en todo el pafs.

El sistema de radio móvil troncal consiste en compartir un grupo de canales (decenas) entre muchos usuarios (miles) de tal manera que permita el mejor grado de servicio, aún cuando el tráfico sea alto. Se aplica a radio móvil para permitir manejar un número más grande de radios por canal que en los sistemas de radio móvil convencional. Las ventajas que se obtienen son: privacidad en la comunicación (cuenta con un canal de control del acceso al sistema por lo que no se pueden accesar directamente los canales, además cuenta con llamada selectiva o sea, se asigna un canal para una conversación entre dos personas), uso más eficiente del espectro, manejo de tráfico muy alto, utilización de niveles de prioridad de acuerdo a la jerarquización del sistema, utilización compartida de cada canal por un grupo de usuarios (flotillas), diseñado para soportar interconexión telefónica, reagru- pación dinámica de grupos para casos de emergencia, asignación dinámica de canales y

2

puede operar con una o varias áreas de cobertura.

El sistema de radio móvil simulcast es un sistema transmieor multiestación en el cual se transmite simultáneamente el mismo mensaje empleando una misma frecuencia. Las ventajas que presenta son: utilización de una frecuencia, reducción de los efectos de desvanecimiento y cobertura amplia. Se emplea para la localización del móvil y SU intercomunicación con otro móvil o un grupo.

Actualmente, los sistemas de comunicación por radio VHF y UHF con que cuentan las diferentes reBiones de la CFE, no le permiten tener enlaces confiables debido a la complejidad de la red, presentándose principalmente tres problemas:

e saturación de las frecuencias de trabajo,

e incomunicación de las áreas operativas, comerciales y administrativas hacia zonas Divisionales y

e existencia de zonas d e silencio en el área que cubren las Divisiones, con la conse- cuente incomunicación con puntos de interés.

En 1987, la Región de "ransmisión Occidente (RTOC) de la CFE contrató en el Departamento de Comunicaciones del IIE, un proyecto para realizar el diseño de una red de comunicaciones por radio para la División de Distribución Jalisco (DDJ) que considerara la infraestructura existente, el avance tecnológico y el crecimiento para los próximos diez años 121. La metodología empleada para resolver los problemas antes mencionados se desarrolló para generalizar SU uso en todas las regiones de CFE. Esta metodología contempla el análisis sobre las necesidades y requerimientos de comunicación y equipo actualmente disponible, el análisis sobre las alternativas de solución, el diseño de la red de radio empleando técnicas celulares que incluye la infraestructura existente, el crecimiento a i o años, el plan de asignación de frecuencias, la especificación y características de la red y de los equipos, la clasificación de prioridades, las regulaciones, el plan de reestructuración por etapas y los mantenimientos preventivo y correctivo (31.

Esta red de comunicación solucionó la problemática, en su totalidad. Sin embargo, en las áreas cuya densidad de instalaciones es elevada se requiere una cantidad considerable de canales que propicia un uso ineficiente del espectro. Por ello, es necesario realizar un estudio de las técnicas de radio móvil troncai y simulcast y así proporcionar una red de comunicación confiable y diciente para esta aplicación.

Actualmente, estas dos técnicas ya se están aplicando a nivel internacional, pero se continuan haciendo estudios de las mismas para su Óptimo aprovechamiento. A nivel

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nacional, se realizan estudios de este tipo de técnicas para un mejor aprovechamiento del espectro y para lograr una reducción en los costos de los servicios ofrecidos. Además, la CFE tiene un gran interés en las nuevaa tecnologías de radiocomunicaciones para consi- derarlas en la solución a sus problemas de comunicación móvil a nivel nacional [4].

La tecnología está sujeta a cambios muy rápidos y dentro de unos cuantos años las nuevas tecnologías de transmisión y técnicas de operación, podrán ofrecer nuevas y diferentes posibilidades en la utilización del espectro. Así, las tendencias actuales en investi- gación de estas tecnologías son: celular digital, telepunto (microcelular) y móvil universal [51.

1.2 Objetivo de la tesis. t I 1

El objetivo de la tesis es el estudio y la comparación de las técnicas de radio móvil existentes, el diseño y la especificación de un sistema de radio móvil troncal que considere las necesidades de comunicadón móvil y la infraestructura actual de la CFE, y la aplicación

I

I

de este sistema a una de sus regiones, especialmente en zonas densamente pobladas. I

1.3 Alcances.

El alcance de la tesis es contar con una metodología para el diseño de un sistema de radio móvil troncal de acuerdo a las necesidades de comunicación móvil, la infraestructura existente y su aplicación dentro de la CFE, de tal manera que optimice los recursos y permita un crecimiento planificado en forma integral, aplicable a nivel nacional.

1.4 Estructura de la tesis.

Para lograr lo expuesto en el punto anterior se seguirá el siguiente plan:

En el capítulo 2 se estudian las características de las tecnologías de radio móvil convencional, troncal y simulcast, desde el punto de vista de funcionamiento y se efectúa una comparación de las mismas para definir la aplicación más apropiada de cada tecnología.

En el capítulo 3 se presenta la infraestructura actual de comunicaciones de la CFE, se

4

analizan sus necesidades de comunicación móvil para conocer la magnitud de los requerimientos con sus alternativas de solución y se verifica la factibilidad de aplicación de la tecnologfa de radio móvil troncal. Además, se define en que área de la CFE es conveniente utilizar esta tecnología considerando: los problemas de comunicaciones que se presentan, la cobertura que se va a tener, el tipo de servicios que se van a ofrecer y la compatibilidad con la tecnología de radio móvil troncal de los equipos que se está utilizando actualmente.

Una vez definida el área de aplicación, l& necesidades de comunicación y la tecnología a emplear, se procede al diseño del sistema. ,Así, en el capftulo 4 se lleva a cabo el análisis teórico para el diseño, el cual se divide en tres partes: consideraciones de diseño, análisis de tráfico del sistema y análisis del canal de control.

En el capítulo 5 se desarrolla una metodologfa de diseño, se diseña un sistema de radio móvil troncal apiicado a una de las regiones de la CFE (zona metropolitana de la ciudad de Guadalajara), se proporcionan las consideraciones operativas y de administración, se planean pruebas y ajustes al sistema para su evaluación, se lleva a cabo la especificación del equipo y del sistema, se mencionan los mantenimientos y se realiza una estimación del costo del sistema.

En el capítulo 6 se presentan las conclusiones de este trabajo de tesis y se dan algunas recomendaciones para un mejor desempeño del sistema.

En los apéndices ne presentan las regulaciones de SCT, CCIR y UIT, y un ejemplo de diseño por computadora de un radioenlace típico.

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Capítulo 2

I

I

Tecnologías de radio móvil.

Introducción.

El congestionamiento del espectro radioeléctrico disponible para radio móvil terrestre, en las zonas densamente pobladas, es uno de los problemas más grandes que hay que enfrentar en la actualidad en el área de radiocomunicación. Este no es un problema nuevo, pero las consecuencias de no encontrar una solución satisfactoria podrían ser una restricción para los servicios de radio móvil terrestre, ocasionando grandes repercusiones para muchos usuarios. Por lo tanto, se deben investigar nuevas técnicas para permitir que el espectro disponible sea utilizado de una manera más eficiente.

En este capítulo se describe el funcionamiento y se mencionan las características funcionales de los sistemas de radio móvil convencional, troncal y simulcast. Posteriormente, se efectúa una comparación entre las nuevas técnicas (radio troncal y radio simulcast) y la de radio convencional para definir la aplicación más apropiada de cada sistema.

2.1 Sistema de Radio Móvil Convencional.

2.1.1 Definición.

Los esquemas de radio móvil convencional consisten de una estación base o repetidora situada estratégicamente en un lugar alto tal como la cima de un cerro y de un número de estaciones móviles que pueden comunicarse dentro de una zona geográfica bien definida.

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2.1.2 Funcionamiento.

El tipo de transmisión que se tiene en este sistema es voz analógica con modulación en frecuencia. Existe un sólo punto de repetición para dar servicio a toda el área de cobertura, la cual se planea para ser tan grande como sea posible [ 6 ] , tomando en cuenta la especificación de la SCT (Secretaría de Comunicaciones y Transportes) de no exceder una distancia radial de 175 Km, máa 50 Km de protección cocanal; en caso de no poderse cubrir toda el área geográfica deseada, originando zonas de silencio dependiendo de la topología del terreno, se agrega un punto de repetición adicional para cubrir el área restante. De la especificación mencionada anteriormente, se infiere la utilización de la potencia de transmisión máxima permisible, donde SCT especifica 330 watts radiados aparentes (comúnmente, la potencia del transmisor es del orden de 60 watts).

Cada repetidor opera con un sólo canal semiduplex (con dos frecuencias: una para transmisión y otra para recepción), además, el punto de repetición purde contener uno o varios repetidores (transceptores). En el caso de dos o más repetidores se pueden presentar problemas de ruido de intermodulación e interferencias, debido a que se puede llegar a congestionar el punto de repetición con muchas instalaciones y equipo de diferentes compañías. Además, existen repetidores cuya función es sólo enlazarse con un punto de repetición lejano, los cuales son llamados “repetidores de eniace”.

Los canales son asignados en función del número de usuarios que se tengan dentro del área de cobertura delimitada. La conmutación entre canales se lleva a cabo en forma manual por el usuario [7]. Por otro lado, el ancho de banda del canal es de 25 KHz, con un espaciamiento entre canales de 25 KHz y una separación duplex de 3 MHz para la banda de VHF (150 - 174 MHz) y de 5 MHz para la banda de UHF (450 - 470 MHz), según especifica SCT.

Mientras un móvil se desplaza de un lugar a otro puede estar comunicándose con una oficina, o con cualquier móvil que se encuentre dentro del área de cobertura del sistema, aunque una limitación importante es el número de comunicaciones simultáneas que se pueden efectuar, ya que va a depender del número de canales disponibles. Normalmente se opera con un sólo canal lo que implica que la utilización del canal es de un usuario a la vez, por lo que no se tiene un uso eficirnte del espectro.

El sistema está compuesto por estaciones repetidoras, móviles, portátiles y fijas. Los repetidores se encuentran localizados en pimtos elevados para tener una mayor cobertura. En estos repetidores se encuentran instalados los equipos transmisores y receptores, los q u e a través de una antena podrán ser accesados por los móviles, portátiles y fijos, los cuales también constan de equipo transmisor y receptor, así como de una antena. Por lo tanto, se pueden tener tres tipos de comunicación:

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TRES CANALES INDEPENDIENTES

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Figura 2.1: Sistema de radio móvil convencional [8 ] .

Comunicación de fijo a fijo

Comunicación de fijo a móvil

Comunicación de móvil a móvil

En la fig. 2.1 se muestra un sistema de radio móvil convencional sencillo (desde un punto de repetición), en el cual las unidades móviles A, B y C son asignadas al canal F l (o repetidor F1) y no tienen acceso a cualquier otra frecuencia. Debido a que la unidad A está utilizando este canal, la unidad C se encuentra “bloqueada”, por lo cual debe esperar hasta que la unidad A termine para que pueda utilizar el canal F i . Todo este tiempo, el canal F2 (o repetidor F2) está desocupado y podría ser usado si la unidad C tuviera acceso a él [8 ] .

Secuencia de llamada.

Cada usuario tiene acceso solamente al canal o canales asignados al área de cobertura donde se encuentra, siempre y cusndo alguno de los canales esté disponible. La secueiicia de llamada en un sistema de varios canales se lleva a cabo de la siguiente forma:

8

intentar,

presionar para hablar) para iniciar su llamada y solicitar que lo comuniquen con quien desea comunicarse (puede ser otro móvil, un portátil o un fijo),

o para obtener respuesta del otro extremo deberá soltar el botón PTT y así establecer

o cuando encuentra un canal desocupado debe oprimir el botón PTT (“push-to-talk”.- l

Ventajas y desventaja.

Las ventajas que se tienen con este sistema son las siguientes: el equipo que se utiliza no es sofisticado, el manejo del mismo es simplificado, el costo del sistema es bajo y no requiere de mantenimiento en periodos muy largos.

La desventaja principal que presenta este sistema es el uso ineficiente del espectro radioeléctrico, debido a que los usuarios no pueden accesar algún canal disponible bi no están asignados a él.

Este sistema puede aplicarse con buenos resultados en zonas rurales para comunicar

principal limitación que presenta es la saturación del espectro radioeléctrico debido a la desventaja antes mencionada.

poblaciones pequeñas y aisladas, pero en zonas densamente pobiadas (zonas urbanas) la I

Otras desventajas que presenta son las siguientes: no hay privacidad en la comuni- cación, ya que todos pueden escuchar la conversación que se efectúa en cualquier canal asignado a su área; corresponde a un sistema no jerarquizado, aunque pueden existir pocas prioridades de comunicación dadas en formar verbal en el momento en que se requiere utilizar el canal; el número de usuarios activos asignados a un canal está limitado por la disponibilidad requerida del mismo (61; a menudo existen zonas de silencio, dependiendo de la topología del terreno; no tiene la capacidad para proporcionar la interconexión a un PABX (Conmutador Automático Privado para Interconexión Telefónica) o a la red teIefÓnica pública y continuamente este sistema presenta problemas de ruido de inter- modulación, debido al congestionamiento de repetidores ubicados en los puntos elevados e interferencias, debido a otras transmisiones efectuadas en la misma frecuencia, lo que redunda en un canal ruidoso.

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2.2 Sistema de Radio Móvil Troncal.

2.2.1 Definición.

En sistemas de comunicación de radio móvil terrestre (LMRCS), el radio troncal es considerado como un método automático de asignación dinámica y temporal de canales de radiocomunicación a usuarios, a partir de un grupo central de canales [7). El sistema de radio móvil troncal es aquel sistema que proporciona un cierto número de canales SO-

bre los cuales se transmiten conversaciones múltiples simultáneas por canales separados. Tales canales se llaman troncales y el medio para conectarlos se denomina “sislema de comunicación troncal” [SI. Su propósito es permitir que muchos usuarios (miles) compar- tan un grupo de canales (decenas) de tal manera que permita el mejor grado de servicio aún cuando el tráfico es alto [lo).

2.2.2 Funcionamiento.

En virtud de que las bandas de VKF y UHF (150-170 MHz y 450-470 MHz, respectivamente) ya están saturadas a nivel nacional, la SCT ha autorizado la utilización del sistema de radio móvil troncal en la banda de UHF de 800-900 MHz.

De acuerdo con la definición, el radio móvil troncal se basa en la asignación automática y el uso compartido de un grupo de canales, la cual es práctica solamente para aplicaciones en las cuales:

(a) Cada usuario requiera de un canal de comunicaciones solamente durante un pequeiío lapso de tiempo.

(b) Pocss llamadas tienen que ser procesadas simultáneamente.

Desde hace una década, diversas empresas han trabajado en la configuración de irn sistema de radio móvil troncal que pudiera dar servicio al mayor número posible de unidades, con el menor número posible de canales. Para lo cual han considerado los siguientes factores principales.

La asignación de un canal tan pronto como sea posible, al recibir la solicitud.

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TRES CANALES COMPARTIDOS 1 \ I / I PChlTDAl I

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Figura 2.2: Sistema de Radio Móvil Troncal Ill].

La desconexión del canal inmediatamente después que lo desocupa el usuario.

La liberación de cualquier canal, el cual, aunque haya sido asignado, no se esté usando activamente.

Un sistema de radio móvil troncal puede configurarse como se muestra en el ejemplo de la fig. 2.2. En ella, se tienen tres canales en un sitio común bajo la supervisión de un controlador central, un número de flotillas (usuarios) que exceden el número de canales disponibles comparten la capacidad de los canales del sistema.

En este tipo de sistemas todos los usuarios tienen acceso automático a todos los canales y cuando un canal es asignado para una conversación, éste queda libre al terminar dicha conversación, quedando aiitomáticamente disponible para otra reasignación. Este concepto es muy similar al sistema telefónico fijo excepto que las ondas de radio son la trayectoria de transmisión, mientras que la mayoría de los sistemas telefónicos utilizan cables. La principal ventaja de un sistema de radio móvil troncal es el tiempo reducido de espera para los usuarios del sistema, ya que tienen una probabilidad alta de encontrar un canal libre en un instante determinado [ill. Como el concepto básico de los sistemas troncales es el de compartir canales, un mal funcionamiento de cualquier canal simplemente reducirá los canales disponibles del sistema, pero no detiene el procesamiento estándar de petición de llamada. Las asignaciones de canal, el procesamiento del protocolo de llamada y la señalización troncal, son operaciones automáticas de las unidades base y móvil, de este modo se simplifican las operaciones del sistema en el nivel de usuario y se minimizan los tiempos de acceso al canal, mediante la ecualización de la carga del sistema sobre los

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b' nonw @

Figura 2.3: Monitoreo del canal de control Ill].

canales disponibles [I?,]. Por lo que, el mejoramiento en la utilización del espectro y en el grado de servicio depende de vanos factores tales como el número de canales compartidos, la mezcla de usuarios y el tipo de tráfico que generan [13].

2.2.3 Características operacionales.

Este sistema también se puede configurar como se muestra en . L fig. 2.3, en donde se tienen 5 canales de RF (en la banda de 800 MHe), para propósitos de este ejemplo sólo se muestran 3 flotillas, aunque un sistema de esta magnitud podría acomodar un número mucho mayor de flotillas [ l l ] .

En un sistema de radio móvil troncal pueden intervenir tres elementos: el despachador, una flotilla de usuarios móviles y un sitio de repetición. El despachador es el que coordina las actividades de un grupo o flotilla, lo que significa que cada flotilla puede tener su propio despachador o bien un despachador para vanas subflotillas. El sitio de repetición puede estar compuesto de 5 hasta 20 repetidores, según sea el tráfico manejado.

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b CANN DE CONTROL

-- --

Figura 2.4: Inicio solicitud de llamada [Ill.

Cada radio móvil y estación de despacho, en el sistema, es capaz de operar en todos los canales del grupo troncal ya que están equipados con microprocesadores que controlan todas las operaciones de los equipos, incluyendo la transmisión, la recepción y la selección de canal. En el ejemplo (figura 2.3), el sitio de repetición identificado como el controlador central tiene cinco repetidores controlados por microprocesadores. Uno de los cinco canales de RF se usa únicamente para datos, es sobre este canal que el controlador central recibe y procesa todas las solicitudes de servicio. Todas las estaciones de despacho y unidades móviles se concentran sobre el canal de control del sistema, donde silenciosa- mente se encuentran a la escucha del tren continuo de datos, enviado por el canal de control.

La fig. 2.4 muestra la inicialización de la secuencia de una llamada. Como ejemplo, el despachador “B” desea contactar a todas las unidades de su flotilla y presiona su botón para hablar (PTT), esta acción posiciona automáticamente al transmisor de la estación sobre el canal de control y envía un tren de datos, el cual lleva la identificación de la unidad que está llamando y una solicitud de canal al controlador central del sistema. El radio del despachador se conmuta entonces al modo de recepción para esperar un dato ¿e respuesta del controlador. AI momento de recibir la solicitud, el controlador del sistema revisa el estado de todos los canales de voz y selecciona automáticamente un canal libre. El controlador transmite entonces un mensaje de datos sobre el canal de control (ver fig. 2.5) enviando a todas las unidades de la flotilla “B” al canal de voz asignado. Aunque todas las unidades libres del sistema reciben esta respuesta, solamente aquellas unidades pertenecientes a la flotilla “B” responderán a este comaiido, conmutándose automáticamente al canal de voz asignado y todas las otras unidades per- manecerán sintonizadas al canal de control. Todo el proceso de asignación de canal se efectúa en aproximadamente un tercio de segundo.

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. . 70UNO3 30 W 3

I I L~ fig. 2.6 muestra el proceso del mensaje de VOZ sobre el canal 2. Durante todo el

esta forma, ninguna unidad ajena a la flotilla “B” puede escuchar ia conversación, tiempo que se efectúa la conversación, la flotilla “B” hace USO exclusivo de este canal.

esta privacía es uno de los beneficios más importantes del sistema de radio móvil troncal. Otros beneficios que se pueden obtener son:

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1 l o Operación simplificada del radio.

- La asignación automática del canal simplifica la operación del radio. - El usuario ya no tiene que escuchar el radio, para saber si el canal está libre. - Los usuarios no son interferidos por otros usuarios del sistema. - Los operadores o usuarios envían automáticamente su solicitud de canal, opri-

I miendo simplemente el botón para hablar (PTT), del niicrófono.

o Lista de espera y notificación de canal libre.

- Por medio del .canal de control dedicado, un usuario envía su solicitud de servicio, sin importar que todos los canales de voz estén ocupados.

- El controlador central proporciona un “enterado” a la estación fija o móvil que este llamando, indicándole que su solicitud ha sido recibida y puesta en lista de espera. El usuario entonces, recibe una indicación de ocupado, del tipo telefónico.

- Las solicitudes de servicio en lista de espera son procesadas en la forma FIFO, cuando se desocupa un canal, el controlador central notifica automáticamente a la primera unidad móvil de la lista, el cual alerta al operador con un tono audible.

Redundancia intrínseca.

- La multiplicidad de canales de RF en este sistema añade un grado mayor de confiabilidad operacional, ya que el usuario no es dependiente de un solo caiial.

- En el caso de falla de un canal de voz, el controlador central saca de servicio a la unidad defectuosa, pero continúa los procesos de llamada sobre los canales restantes.

- Si el canal de control falla, el controlador central asigna a uno de los canales de voz como el nuevo canal de control, de tal forma que el sistema siga operando ininterrumpidamente.

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Asignación continua.

- Los sistemas que utilizan un canal de control dedicado envían continuamente los datos necesarios para que cualquier unidad que entre en servicio, mientras su flotilla está en un canal de voz, sea enviada rápidamente al canal de voz apropiado, para unirse a su flotilla 181.

Los sistemas grandes pueden mantener m b conversaciones utilizando el ‘‘tienipo muerto” entre palabras, frases o transmisiones para insertar otro tráfico. Tales sistemas requieren de un procesamiento sofisticado y facilidades de comunicaciones de datos 191, lo cual se refleja en un mayor costo del sistema.

2.2.4 Características funcionales.

Las siguientes características permiten a los sistemas de radio móvil troncal fun- cionar correcta y eficientemente, aún cuando las condiciones de operación no sean las ideales. En ocasiones, cuando opera en periodos de mucho uso, el sistema troncal emplea características propias que aseguran un funcionamiento ordenado y un rápido acceso al sistema.

Tono indicador de canales ocupados.

Aún en sistemas de radio troncal hay veces en que todos los canales de voz están ocupados. Mientras que un grupo está efectuando su conversación en forma privada en un canal de voz asignado, los otros grupos del mismo sistema no saben si uno o todos los canales de voz están siendo usados cuando ellos solicitan un canal de voz. Entonces, una forma de notificar ai usuario que el sistema está ocupado consiste en proporcionar un tono de “Prohibido Hablar”. O sea, que cuando un usuario presiona su botón PTT micntras se encuentra ocupado el sistema, él recibe un tono de “Prohibido Hablar”, indicándole que todos los canales están ocupados en ese momento.

Lista de espera/notijicacwn.

Los usuarios que requieren acceso al sistema en el momento en el que todos los canales de voz están en uso son apuntados en una lista de espera y son atendidos sobre la base FIFO (El primero que llega es el primero en ser atendido), donde el tiempo de espera es tan pequeño que no es molesto para el usuario [lo], siempre y cuando la red este bien dimensionada. Cuando llega a estar disponible un canal, el controlador envía un tono de regreso al primer móvil o portátil en la lista. Esta característica permite al usuario del

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sistema que reciba una señal de notificación, en lugar de estar presionando continuamente el interruptor (PTT) de su micrófono para intentar accesar el sistema.

Repetición automática.

Una solicitud de canal se inicia presionando el interruptor PTT. Esto hace que d transmisor envíe una ráfaga de datos sobre el canal de control hacia el controlador central. Debido a que existe la posibilidad de que una sola ráfaga de datos no sea recibida debido a condiciones adversas de propagación o interferencia, el radio troncal está diseñado para continuar solicitando un canal a intervalos aleatorios hasta que la solicitud sea recibida o hayan transcurrido 4 segundos (111. Estos intentos se continúan efectuando aún después de que el operador de la unidad móvil o portátil libera el interruptor PTT. De esta forma, el operador del radio no necesita estar presionando continuamente su interruptor PTT como intentos para tener acceso al sistema.

Prioridad a usuarios recientes.

Esta característica proporciona a usuarios recientes, quienes ya habían sido asignados a canales de voz, prioridad sobre otros usuarios del sistema quien- no han sido asignados recientemente a canales de voz. Una flotilla o subflotilla sintonizada a una transmisión de mensaje (conversación) recibe alta prioridad de acceso al sistema, incluso si hay un retraso significativo entre transmisiones. Esto reduce la posibilidad de que no exista canal disponible durante una conversación activa si un operador es lento en responder. Así se protege la continuidad de la conversación.

Asignación continua y actualizada.

Una vez que el canal de control asigna un canal de voz a un grupo determinado, continúa transmitiendo los datos de asignación de canal por todo el tiempo que este grupo esté usando el canal de voz asignado. Esto permite que un radio, que entra en servicio durante este tiempo, sea enviado al canal apropiado para unirse al resto de su grupo e intervenir en la conversación.

Niveles múltiples de prioridad.

Un sistema de radio troncal puede experimentar, ocasionalmente, periodos picos en los que todos los repetidores del sistema estén ocupados y el sistema esté colocando las solicitudes de llamada en lista de espera. A fin de proporcionsr un rápido acceso al sistema, de acuerdo con la importancia relativa del usuario, existen varios niveles de prioridad para todos los usuarios del sistema. Esto le da a los usuarios una alta prioridad de acceso al siguiente canal disponible sobre los de menor prioridad [ii].

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3

2.2.5 Capacidad de crecimiento.

El sistema de radio móvil troiical se puede diseñar de tal forma que permita el crecimiento del mismo sin grandes cambios ni inversiones. Así pues, un sistema puede iniciar, por ejemplo, con 5 canales y adicionar únicamente el mismo número de canales hasta un total de 20, si se desean incrementar. Por otro lado, en virtud de que el equipo móvil emplea sintetizadores de frecuencia, éste puede ser dirigido a cualquier canal de voz especificado por el canal de control del sistema y más canales de voz pueden ser añadidos sin necesidad de reprogramar ningún equipo móvil en el campo. Esta facilidad sólo es posible de lograr en sistemas que tienen asignado un canal de control dedicado.

En el caso de otros tipos de sistemas de radio móvil troncal que dependan del rastreo de todos los canales, la expansión se obtiene solamente reprogramando todas las unidades móviles del sistema.

2.2.6 Interconexibn telefónica.

El tráfico de canales de radio móvil privado es significativamente diferente al tráfico telefónico y estas diferencias afectan el diseño y el desarrollo de sistemas troncales de radio con facilidad de inteconexión telefónica. Por lo cual se debe considerar que:

(a) Los móviles usualmente trabajan en modo semiduplex.

(b) Las duraciones de conversación son más cortas (típicamente 15 seg. de duración promedio de llamada comparada con 3 min. para telefonía).

(c) Existen menos usuarios en el sistema de radio.

(d) A menudo los usuarios trabajan en “modo flotilla” [lo].

El sistema de radio móvil troncal, además de dar servicio a unidades móviles y portátiles en el modo normal de dos vías, es capaz de proporcionar interconexión a un PABX o a la red telefónica pública, si así se desea. Actualmente, se puede brindar este servicio desde unidades móviles y portátiles, debido a que la función principal del sistema de radio móvil troncal es la de proporcionar servicio al mayor número de móviles posibles en base a mensajes cortos. El número de canales de voz que se pueden utilizar para interconexión telefónica simultánea está limitado a un total de 4 máximo, dentro de un sistema de 20 canales [ill.

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I El sistema de interconexión telefónica opera bajo las siguientes caractedsticas:

e Una llamada iniciada por un abonado del sistema telefónico o móvil (o portátil) será manejada como una llamada individual. La conversación es privada y el repetidor asignado se mantendrá activado todo el tiempo que dure la llamada: esto significa que no habrán tonos de ocupado en las pausas de la conversación.

e Si es deseado, una llamada originada por un abonado del sistema telefónico puede ser dirigida a toda la subflotilla, en lugar de ser enviada a una soia unidad. Esto podría ser un modo ideal de despachar a un pequeño grupo de operadores de radio, cuando no existe punto de despacho.

e La duración de la interconexión telefónica puede ser restringida por medio del software del controlador central.

El controlador central tiene la habilidad de restringir dinámicamente el número de interconexiones telefónica8 simultáneas, durante periodos pico de tráfico. Esto genera una lista de espera, en donde se anotan las unidades que requieren este tipo de servicio y son notificadas en cuanto existe un canal disponible.

Secuencia de llamada de un móvil a un abonado del sistema telefónico.

Para iniciar una llamada telefónica, el operador de la unidad móvil o portátil, equipado con la opción de interconexión telefónica, conmuta su unidad al modo de teléfono. El controlador central entonces asigna un canal para la llamada o si el sistema se encuentra ocupado y todos los canales de interconexión están en uso, la solicitud es puesta en una lista de espera. Si el sistema de interconexión está ocupado, el usuario de la unidad móvil o portátil que solicitó el canal escuchará un tono de ocupado similar al del sistema telefónico comercial.

Cuando se llega a desocupar un canal de interconexión, el controlador central au- tornáticamente notifica al usuario que lo solicitó por medio de un tono de invitación a marcar. El usuario puede entonces proceder a hacer la llamada insertando el iiúmero telefónico al que desea hablar, sobre el teclado tipo calculadora de DTMF (“Dual Tone MuItipie Frequency”.- Frecuencia Múltiple de Tono Dual). No existen números especiales o códigos de acceso para entrar al sistema. Si la llamada es contestada, procede la conver- sación como en un teléfono normal. La conversación es totalmente privada con respecto a los otros usuarios del sistema troncal. El usuario operará en el modo semiduplex, usando el botón PTT para hacer una transmisión. Mientras el usuario de la unidad móvil habla no puede escuchar a la otra parte del enlace. Un radio “full-duplex” permitirá al

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usuario escuchar a la otra parte mientras 61 el telefónica normal.

É hablando, justo como en una conversación

La duración máxima permitida para una llamada la determina el responsable del sistema. Quince segundos antes de que termine el tiempo preestablecido para una con- versación, el usuario escuchará un tono de alerta indicándole que dicho tiempo está por concluir. Cuando se concluye la conversación, el usuario del radio troncal se desconecta del sistema telefónico regresando su radio al modo normal de despachador.

Secuencia de llamada de un abonado del sistema telefónico a un móvil.

Para accesar a un usuario del sistema troncal equipado con la opción de interconexión telefónica, el abonado del sistema telefónico debe marcar el número de la terminal de interconexión del sistema de radio móvil troncal. Si todas las líneas telefónicas estuvieran ocupadas, recibirá un tono de ocupado. Si hay línea libre, la terminal le enviará otro tono indicándole que ha accesado la terminal. El abonado procede entonces a insertar el número telefónico de una unidad individual o a una subflotilla completa. Si la unidad (o subflotilla) a la que se estallamando está en el modo de recepción y monitoreando el canal de control, dichas unidades y el propio abonado escucharán un timbrado tipo telefónico. El usuario del radio responde la llamada conmutándose al modo de interconexión telefónica. La terminación de la llamada y la desconexión se lleva a cabo en la misma forma que la descrita en la secuencia de llamada de un móvil a un abonado del sistema telefónico.

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I

Interfaces para discado.

El sistema y la operación descrita anteriormente son aplicables en sistemas telefónicos que manejan tonos (DTMF). Por lo tanto, se requieren consideraciones especiales para sistemas telefónicos de pulsos (discado).

En el enlace descrito, la terminal se conecta al sistema telefónico a nivel de selector. El móvil que inició la llamada se interconecta a los sistemas DTMF (tonos) o discado (pulsos) sin problemas. Cuando las llamadas son iniciadas por un abonado, éste debe de tener un teléfono de DTMF. Esto, para poder enviar el código de la unidad móvil, una vez que se ha alcanzado la terminal. En sistemas de discado (pulsos), si se desea iniciar una llamada desde un teléfono se requiere una interfaz especial conectada a nivel de selector/troncal.

Consideraciones ¿e diseño del sdtema de interconezidn.

En cualquier sistema de radio móvil troncal que da servicio a ambos tipos de usuarios: de despacho y de interconexión telefónica, es importante distribuir inteligentemente los

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I

recursos de tiempo al aire entre los dos tipos de usuarios. Es decir, que las decisiones están basadas en la demanda de tráfico y en las ‘‘preferencias” de los operadores del sistema por el grado de servicio de despacho contra el de interconexión telefónica. El grado de servicio es la probabilidad de que un intento de llamada 8ea retrasada durante las horas pico.

El sistema de radio móvil troncal utiliza programación para llevar a cabo el grado de servicio deseado. La terminal de interconexión calcula periodicamente el grado de servicio que se está proporcionando a los usuarios de despacho e interconexión, así como los intentos para redistribuir los recursos de canal, a fin de optimizar el funcionamiento del sistema.

En un sistema típico de 10 canales, tres repetidores podrían ser reservados para uso de interconexión telefónica. Como un ejemplo, considere la situación de tráfico durante una tarde, el tráfico de despacho probablemente será bajo y varios canales estarán disponibles en cualquier momento. En este caso se puede pensar que los usuarios de la interconexión telefónica utilizan los recursos de interconexión y obtienen un excelente grado de servicio. Sin embargo, durante la mañana siguiente, el tráfico de despacho está en su pico y presenta una gran demanda comparado con el sistema de interconexión. Los canales que se disponían previamente para usuarios telefónicos podrían ser temporalmente conmutados para uso de despacho hasta que disminuya la demanda pico de la mañana. Este proceso es automático y puede ser ajustado a las necesidades reales del sistema.

2.2.7 Características de confiabilidad.

Esta sección describe varias características del sistema que lo hacen confiable y que son estándar en todos los sistemas de radio móvil troncal. En aquellas ocasiones aleatorias en las que ocurre una falla de1 equipo, las características intrínsecas de confiabilidad del sistema le permiten seguir operando.

Canales múltiples.

i

El aspecto de canales múltiples del sistema de radio móvil troncai proporciona un alto grado de confiabilidad al sistema. Los canales de radio son asignados por el controlador central, según sean requeridos. De esta forma, ningún usuario depende de un canal dado para sus comunicaciones. El controlador central sensará la falla de un canal, pondrá a éste fuera de servicio y asignará al resto de los canales en operación par& las comunicaciones troncales.

21

Canoles de control de mspddo.

Nornialmente la falla de un solo canal en un sistema de radio móvil troncal no a f e d tan sensiblemente el funcionamiento del sistema como cuando llega a fallar el canal de coiitrol, ya que cuando érite f d a el sistema sale de operación. En un sistema de radio móvil troncal de un solo sitio, el controlador central evita que ocurra esto, ya que está programado para conmutar el canal de control a un canal de voz si llegara a fallar el canal de control original. Este canal de voz viene a ser un nuevo canal de control.

Conmutación automática al canal convencional preprogmmado ( “jailsoft”).

Esta característica ( “failsoft”) permite que continúen las comunicaciones en aquellas raras ocasiones en las que falle el controlador central. Si esto llega a ocurrir, todos los radios automáticamente se conmutarán a canales preprogramados (canales de voz). Esto les permitirá comunicarse en forma convencional con otros radios asignados al mifimo canal. La asignación del canal “convencional” es hecha de tal forma que todas las unidades móviles del sistema son distribuidos entre los canales de voz disponibles. Los miembros de la misma flotilla o subflotilla son asignados al mismo canal de operación convencional.

Como una opción, el controlador centrai puede ser diseñado en una configuración redundante. En este caso, cuando el controlador central principal falla, un controlador central de respaldo es automáticamente puesto en servicio para continuar normalmente las comunicaciones.

2.2.8 ApIicaciones.

El sistema de radio móvil troncal es ideal para solucionar el problema de saturación de radiofrecuencias que presenta radio móvil convencional en zonas densamente pobladas, como lo son las zonas urbanas y las áreas con alta concentración de servicios que requieren radiocomunicación, presentando los siguientes beneficios y características:

Debido a que los sistemas de radio móvil troncal operan en la banda de UHF de 800 a 900 MHe, descongestionan las bandas de VHF de 150 a 174 MHz y de UHF de 450 a 470 MHz en estas zonas, al agrupar a los diferentes usuarios en un solo sistema troncal.

Los diferentes grupos mantienen su independencia y privacía en sus comunicaciones.

Para casos de emergencia, existe la facilidad de reagrupar a los diferentes grupos, que por necesidades operativas deben coordinarse entre sí, en una sola flotilla.

22

Los costos por mantenimiento se reducen notablemente.

L~ observación de los sistemas reales en uso indica que un Servicio de radio troncalieado es un medio práctico de la conservación del espectro de RF mediante la asignación de más suscriptores por canal, utilizando una asignación dinámica de canales, que provee las ventajas de comunicación rápida, conveniente y libre de interferencia a 10s usuarios [SI.

Reagrupación dinámica pam caeos de desastre.

Una de las aplicaciones típicas de un sistema -. radio móvil troncal es la que se presenta en casos de desastres naturales tales como terremotos, inundaciones, trombas, etcétera. Para este tipo de situaciones, en donde las comunicaciones son vitales para la correcta coordinación de los diferentes organismos de rescate y seguridad, los sistemas de radio móvil troncal presentan, entre algunas de sus facilidades, la reagrupación dinámica.

La reagrupación dinámica dentro de un sistema de radio móvil troncal se lleva a cabo desde la estación de control y consiste en la asignación automática de uno o varios grupos a un nuevo grupo o flotilla, en donde se puedan comunicar entre sí; como por ejemplo, los diferentes organismos de rescate y servicios como son Cruz Roja, Bomberos, Policía y Servicios Públicos entre otros, quienes comúnmente operan en sus flotillas y grupos en forma independiente y privada. Así, ante una situación de emergencia pueden ser asignados para formar una nueva flotilla, que agrupe los organismos antes mencionados. De esta manera, estos organismos tienen la comunicación necesaria para coordinarse entre s í y eliminar una posible duplicidad de recursos o falta de los mismos que en una situación de emergencia son vitales. Una vez terminada dicha situación, los organismos son reasignados nuevamente a sus flotillas originales, para continuar con sus operaciones normales.

Todo este proceso de reagrupación dinámica se realiza de una manera rápida y segura, sin necesidad de cambios de cristales o frecuencias en los equipos móviles o portátiles, desde el punto de administración del sistema y utilizando una computadora (normalmente una PC), la cual se interconecta en forma remota o local al controlador central del sistema.

23

2.3 Sistema de Radio Móvil Simulcast.

2.3.1 Definición.

La técnica de radio móvil simulcast (“simulcasting”) se refiere a las transmisiones por radio en las cuales, el mismo mensaje es transmitido simultáneamente desde todas las estaciones base o repetidores que forman un sistema transmisor multiestación, operando en la misma frecuencia portadora (tipo “paging”.- radiolocalización). Esta técnica es, en efecto, un esquema de transmisión con diversidad de espacio en el transmisor, lo cual reduce los efectos del desvanecimiento en el ambiente móvil (141.

2.3.2 hincionamiento.

Simulcast o Cobertura de radio cocanal (utilización del mismo canal) es un procedimiento para cobertura de tadio continua de áreas topográficamente dificiles o grandes, el cual es particularmente económico en cuanto al uso de frecuencias. Con este sistema se reducen las áreas de recepción pobre y además permite el uso de sitios de elevación más bajos. Los requerimientos operacionales de una red para transmisión de voz y datos son completamente satisfechos con este procedimiento, debido a que es un esquema con diversidad de espacio transmisor que reduce los efectos de desvanecimiento en un ambiente móvil.

El tráfico de radio es conducido en un canal sencillo independientemente del tamaño del área de cobertura o de la localización del suscriptor móvil. La probabilidad de re- cepción del Centro de Control por las estaciones móviles es significativamente incremen- tada debido a la transmisión simultánea de varias estaciones fijas en una misma frecueiicia, lo que es opuesto a la transmisión sobre diferentes frecuencias y a la conmutación de canales o a la transmisión individual en modo de búsqueda [15]. Requiere de transmisores altamente estables, equipo de control más sofisticado, ecualización de la envolvente de audio, un sistema de distribución maestro, un punto de control central y un nivel más alto de mantenimiento preventivo [14]. Como consecuencia, el costo del equipo es alto debido a la complejidad del mismo.

El funcionamiento de un sistema simulcast se ejemplifica en la fig. 2.7 y es como sigue: los mensajes que son dirigidos a la estación móvil, originados en el Centro de Control, son transmitidos Simultáneamente por ambas estaciones base. Si uno de los móviles está fuera del alcance de una de las estaciones base o es ensombrecido por una obstrucción, el mensaje es recibido desde la otra estación base. De este modo, la cobertura total del área

24

/- -A

W

- TRANYlSiON SIMULTANEA EN 2 RADIOS

Figura 2.7: Sistema de radio móvil simulcast (17).

puede ser realizada con el uso de un canal de RF. Todos los usuarios tienen acceso a la red a través de uno de los canales de acceso llamado ”canal de acceso” (161.

Otra alternativa para una operación simulcast es cuando un canal de radiofrecuencia está disponible y el mensaje es transmitido desde una estación base. Usualmente, esta estación base se selecciona de acuerdo con la última comunicación exitosa con el móvil deseado. Cuando el móvil no responde, el mismo mensaje se transmite desde otra estación base. El proceso se repite hasta que el móvil sea encontrado o en cmo contrario, el Centro de Control abandona el intento de llamada. Este proceso incluye un tiempo de espera después de cada transmisión para permitir que el móvil responda. Es evidente que el tiempo total de espera para sistemas grandes puede ser considerable [17].

El uso de la técnica simulcast requiere solamente un control único para 10s transmisores en el centro de despacho, el cuai energiza todos los transmisores en el sistema simultáneamente, sin hacer caso del número de transmisores involucrados. Todas las áreas son cubiertas con una sola radiodifusión, conservando el tiempo utilización del canal. La eficiencia de operación se incrementa debido a que el despachador no requiere de más tiempo para determinar la localización de cualquier unidad móvil, ni para colocar algunos controles. Por otro Irido, se requiere capacitar ai usuario, ya que se ha observado que el 70 % de los problemas son debidos a errores en el manejo del sistema (141.

25

Tres parámetros son especialmente críticos para el éxito de la operación simulcast y Son: la estabilidad de la frecuencia portadora, la amplitud de la señal de audio y el retardo de la señal de audio. La calidad del audio recuperado es más alta cuando se mantiene un alto grado de uniformidad en estos tres parámetros para todos los transmisores del sistema.

Estabilidad de la frecuencia portadom.

La estabilidad de la frecuencia portadora debe mantenerse en forma precisa. LOS

estándares técnicos de la FCC establecen que los transmisores de la estación base, que operan en la banda de 450 a 512 MHz, deben mantener su frecuencia portadora dentro dc &0.00025%. Esto representa una posible excursión máxima de 2300 Hz entre dos transmisores operando nominalmente a 460 MHz. Esto produce una distorsión de audio intolerable en áreas de traslape, que podría modificar datos e introducir errorrs y además entregar comunicaciones indeseables en estas áreas. La distorsión puede reducirse o eliminarse sincronizando las portadoras (o manteniéndolas dentro de una tolerancia extremadamente reducida); o fijándolas a alguna diíerencia de frecuencia específica ya sea arriba o abajo del filtro pasabanda de audio del receptor (y esta diferencia mantenerse dentro de una tolerancia extremadamente reducida). Ambas formas requieren del uso de osciladores de alta estabilidad, teniendo mucho más precisión que la requerida por los transmisores de los repetidores de radio móvil convencional.

Ecualización de la amplitud de la sería1 de audio.

El segundo parámetro critico es la amplitud de la señal de audio, relacionada al índice de modulación en función de la frecuencia. Ademán debe mantenerse con un alto grado de uniformidad. La señal de audio recuperada en el punto de prueba debe ser de 0.5 dB con respecto a la referencia utilizando un tono de prueba de 1000 He y las características de amplitud de cada trayectoria deben mantenerse en 2.0 dB a través del piuiabanda de audio, desde 500 hasta 2500 HZ [ 141.

La utilización de canales de operación radiotelefónica o líneas telefóiiicas rentadas no se recomienda donde esté disponible la alternativa de interconexión por enlace de radio o microondas. Es posible ecualizar estos canales con el grado de uniformidad requerido, pero las variaciones normales en las instalaciones telefónicas están más allá de los límites rrqueridos para una operación simulcast exitosa. La Pacific Telephone (Bell System) especifica las características operacionaies de un canal radiotelefónico que incluye variaciones de amplitud de corto plazo que normalmente no exceden f 3 d B y variaciones de largo plazo que normalmente no exceden f 4 d B o una variación permisible total que normalmente no excede *7dB. Este potencial de variación de amplitud es excesivo para operaciones simulcast y requerirá, si se utiliza, de una atención mucho más frecuente

26

~~

Figura 2.8: Sistema de área amplia [ill.

para mantener la uniformidad requerida. Los procedimientos de mantenimiento de línea pueden aumentar estas vsriaciones.

Los enlaces de control por microondas o radio se prefieren para mantener la uniformidad de los nivelea de modulación de audio y de la ecuaiización. El grado más alto de uniformidad se obtiene cuando todos los transmisores base y todo el equipo del enlace de microondas o radio son idénticos en todo el sistema. Todos los niveles deben establecerse correctamente incluyendo la entrada de audio del transmisor, la desviación del transmisor, la entrada y salida del multiplexaje de audio por microondas o enlace de radio y la banda base de microondas. El sistema debe sintonizarse finamente en cada paso, manteniendo uniforme la amplitud del audio recuperado en función de la frecuencia para todos los transmisores del sistema y sus enlaces de control respectivos.

Ecualización del retado de la señal de audio.

El tercero y más critico parámetro es el retardo de la señal de audio en función de la frecuencia. Cuando éste se ajusta apropiadamente, sólo se requiere dar el mantenimiento de rutina menor referente a las frecuencias portadoras o niveles de audio. Idealmente, la ecualización de fase debería permitir la sincronización de cada transmisor del sistema. Esto provee audio en fase en el centro de cada área de traslape sin captura. En algunos casos puede ser necesaria la "fase" de audio en otro punto, según sea afectado por el terreno u otras condiciones ambientaies. Aquí, otra vez, es esencial mantener un alto grado de uniformidad del retardo de la señal de audio, en función de la frecuencia entre 500 y 2500 He. La ecuaiización deberfa estar dentro de 25 ps. Esto representa una diferencia en la trayectoria de radio de cerca de 5 milias (5.4 ps por milla)[i4].

27

Los sistemas de sitios múltiples pueden dividirse como sigue:

a Sistemas de Area Amplia.

Sistemas de Areas Múltiples.

La diferencia entre las dos categorías consiste en que un sistema de área amplia proporciona cobertura continua; mientras que un sistema de áreas múltiples se compone de un cierto número de áreas individuales que se manejan como pequeños sistemas en cada área.

2.3.3 Sistemas de área amplia.

Existen dos categorías de sistemas de área amplia (fig. 2.8):

a Múltiples sitios receptores.

a Múltiples sitios transmisores.

Múltiples sitios receptores con diversidad.

Un sistema de diversidad opera con un cierto número de receptores (diversidad de recepción) a fin de incrementar o mejorar la cobertura, especialmente para móviles y portátiles.

La terminal con diversidad de recepción monitorea contínuamente las señales que Ile- gan de todos los receptores vía un enlace de radio (UHF o microoridas) y automáticaniente selecciona el receptor con la mejor relación Señal a Ruido. La señal de audio seleccionada es transferida a la terminal de conmutación y ésta la hace llegar al suscriptor de interés.

La conmutación de la señal de audio es muy rápida y no puede ser detectada por los suscriptorec. Un sistema de diversidad es usado en los siguientes casos:

a Sistemas de área amplia con controlador de transmisores.

Sistemas de área amplia que incluye unidades portátiles.

28

o Cuando se desea cobertura total dentro de edificios de concreto, estacionamieiitos, subterráneos, etc.

Existen 2 categorías básicas de sistemas de diversidad:

o Diversidad por CD (a base de corriente directa).

o Diversidad por CA (a base de corriente alterna o tonos).

La diversidad por CD requiere que las líneas que unen a las estaciones base permitan el flujo de corriente directa. Cada receptor contiene un panel de control especial, el cual genera uua corriente que varía de acuerdo a la relación señal a ruido de la señal recibida. Las corrientes provenientes de todos los receptores conectados son evaluadas en la terminal con diversidad de recepción y se selecciona la mejor señal.

El método de diversidad por CA se usa cuando no hay disponibilidad de líneas de CD. AI igual que en el &o de diversidad por CD, cada receptor contiene una panel de control especial. En lugar de generar una corriente, este panel de control envía dos tonos:

- Tono Piloto (2900 He) para supervisión de la línea.

- Tono de información de la relación señal a ruido (2700 - 2900 He).

Si el tono piloto de uno de los receptores desaparece, esta falla será indicada en la terminal. La terminal entonces automáticamente pondrá fuera de servicio ese sitio o estación base que cubre un área determinada.

El segundo tono que contiene la información de la relación señal a ruido es convertida en una corriente de CD en la interfaz de diversidad, como si fuera una corriente generada por un panel de control de diversidad de CD. Esto hace idénticos a los dos tipos de diversidad, excepto por la interfaz de línea en la estación base.

Es posible tener ambos tipos de diversidad en el mismo sistema pero no en el mismo ca.nal.

Múltiples sitios transmisores con controlador de trammisores.

Para hacer posible la conexión de varios transmisores sobre el mismo canal, el sistema debe contar con un controlador de transmisores. La necesidad de este controlador es que

29

SITIO I

SITIO 2

SIT10 3

SITIO 4

cr#wcs 1-4

CMLLS 5-8

c*(LLEs 7-8

cwfs 9-12

Figura 2.9: Sistema de áreas múltiples [ll].

dos (o más) transmisores en la misma frecuencia nunca deben transmitir al mismo tiempo; si esto se hiciera, resultaría una severa interferencia, excepto que dichos transmisores estén tan separados físicamente que sus áreas de cobertura no se traslapen o empleando transmisión simultánea.

El controlador de transmisión tiene dos funciones básicas:

Encontrar a los móviles/portátiles llamados, sin importar donde se encuentren.

Asegurar que los mÓviles/portátiles que llaman o conversan, siempre tengan contacto con la estación base transmisora de mejor cobertura.

Estas acciones se toman en base a la información proporcionada por el sistema de diversidad, indicando la ubicación de la unidad móvil/portátil. Por esta razón, el sistema de diversidad debe estar incluido dentro del sistema con controlador de transmisión. Además, cada canal tiene su propio controlador independiente. Cuando se usa un sistema con controlador de transmisión, las llamadas de grupo pueden ser transmitidas únicamente por un solo sitio.

2.3.4 Sistemas de Areas Múltiples.

La configuración de sistemas de áreas múltiples (fig. 2.9) se recomienda cuando se desea cubrir un área muy grande que no puede ser cubierta por un solo sitio y cuando la solución con el sistema de área amplia resulta demasiado sofisticada o costosa.

30

Existen dos versiones de sistemas de áreas múltiples:

Sistemas sin áreas traslapadas.

Sistemas con áreas traslapadas.

Si la aplicación del sistema es del tipo sin áreas traslapadas, deberá de considerarse la configuración de áreas múltiples, ya que un sistema de área amplia no proporciona cobertura continua en todas las áreas; además, sería posibie la reutilización de frecuencias por espaciamiento geográfico que en muchos casos es bastante deseable.

Un sistema de áreas múltiples tiene muchas de las características de un sistema de área amplia. Sin embargo, hay un número importante de diferencias:

La cobertura no es continua.

E1 esquema operacional requiere de dígitos direccionales y que hacen el procedimiento de llamada un poco más complicado.

Las uiiidades de radio deben contar con un selector de área y los usuarios deben elegir el área cuando se mueven de un área a otra.

Si los patrones de tráfico no son considerados, daría como resultado una utilización menos eficiente de los canales de radio; un área podría estar ocupada mientras que otra tiene canales libres.

Esto significa que en un sistema de áreas múltiples el grado de servicio será menor que en un sistema de un solo sitio [ll).

Camcteristicas distintivas de srrnulcast.

La operación simultánea de todos los transmisores en un canal posiblemente conduzca u. interferencia. La interferencia típica que resulta de este efecto puede ser interpretada claramente mediante el uso del modelo de interferencia de dos trayectorias. Esto conduce a los requerimientos de operación especial para minimizar la interferencia de recepción. Elimina el requerimiento de frecuencias de zona para transmisión general como una alternativa para transmisión múltiple desde transmisores auxiliares. Además, la separación geográfica requerida entre usuarios del mismo canal puede ser reducida con simulcast mejorando e1 nivel de servicio a usuarios.

31

E La DISPONIBILIDAD OPERACIONAL del sistema se espera que sea excepcioiial-

mente alta. Solamente un área limitada sería afectada por la falla de una estación base, mientras los transmisores vecinos llevan a cabo la cobertura de radio, aunque algunas veces con calidad más baja.

La ECONOMIA de un sistema de radio móvil simulcast se determina principalmente por el hecho de que no se requiere equipo extra en las unidades móviles. La eficiencia operacional es muy alta debido al contacto rápido de los suscriptores y a la facilidad de manejo del equipo (la búsqueda y la conmutación de canales son innecesarias y además consumen mucho tiempo). La economía alcanzada es igualmente ventajosa para todos los usuarios de las redes de comunicación móvil. Además, mejora la conservación del espectro, disminuye la potencia radiada efectiva normalmente requerida desde la estación y los transmisores principales 1141.

Se h a encontrado que el sistema de radio móvil simulcast es un medio altamente confiable de comunicación durante la construcción, operación y reparación de líneas de alto voltaje y redes de transmisión [is].

La ventaja principal de un sistema de radio móvil simulcast es el área amplia que puede ser cubierta sin el uso de frecuencias múltiples, contribuyendo a mejorar la utilizacjjn del espectro radioeléctrico [17]. Otras ventajas son: despacho simplificado, operación móvil simplificada, comunicacion móvil-a-móvil de área amplia y mejoramiento de la cobertura.

La desventaja de un sistema de radio móvil simulcast es la falta de inteligibilidad del audio, cuando el móvil está en un área en donde las transmisiones son recibidas de dos O

más estaciones base (área traalapada) causa un deterioro en la calidad del audio recibido [17]. Otras desventajas que presenta son las siguientes: los rostos del equipo son altos, SP requiere mantenimiento preventivo adicional y es esencial su propio equipo dedicado de prueba. El mantenimiento preventivo en un periodo regular es absolutamente esencial para la operación adecuada de un sistema de radio móvil simulcast. Estos sistemas en UHF requieren de rutinas de mantenimieiito a intervalos de aproximadamente 60 días para garantizar un funcionamiento Óptimo. Sin embargo, la experiencia indica que algunas unidades requerirán mantenimiento más frecuente 114).

Así, el diseño, la iinplementación y la operación de un sistema de radio móvil simulcast es más complejo que la de un sistema de radio móvil convenciond[l8], ya que involucra u n mayor número de equipos en las estaciones base con un nivel más alto de sofisticación debido a SUS características especiales descritas anteriormente.

32

2.4 Comparación de las Tecnologías

esta sección se presenta una comparación de las tecnologías de radio &vil ‘On-

vencioilal, troncal y simulcast desde el punto de vista funcional, kmando como base lo expuesto en las secciones 2.1, 2.2 y 2.3. La selección de alguna de estas tres tecnologías depende de la naturaleza de la información que se Va a transmitir, de las y desventajas que presenten y de las necesidades de comunicación móvil del usuario.

la tabla 2.1 se muestran los rubros de funcionalidad de 10s tres sistemas de radio móvil analizados para efectuar la comparación de sus características. Una característica sobresaliente de radio móvil convencional es el uso ineficiente del espectro radioeléctrico, la cual sugiere que la aplicación de este sistema es recomendable en zonas urbanas y rurales donde el volumen de tráfico no es muy alto; por otro lado, las ventajas que presenta son lw siguientes: el equipo que se utiliza no es sofisticado, el manejo del mismo es simple y requiere de mantenimiento en periodos muy largos, con lo cual el costo del sistema es muy bajo.

Ahora bien, se observa que entre los beneficios más sobresalientes del sistema de radio móvil troncal está la utilización del espectro en una forma más eficiente proporcionando un mejor servicio a un mayor número de usuarios, privacidad en la comunicación entre flotillas, facilidad de reagrupación dinámica para situaciones especiales y una reducción drástica en los tiempos de espera de acceso al sistema, las cuales sugieren que su aplicación es apropiada en zonas densamente pobladas (urbanas o metropolitanas) con una alta concentración de instalaciones y servicios del usuario. Además, la operación del sistema es sencilla, los costos de comunicaciones se reducen para cada grupo usuario y requiere de mantenimiento en periodos muy largos. Así mismo, el sistema de radio móvil troncal opera como un sistema convencional en caso de falla del controlador central.

Por otro lado, las caractensticas sobresalientes del sistema de radio móvil simulcast son: el area amplia que puede ser cubierta sin el uso de múltiples frecuencias permitierido un uso eficiente del espectro y manejando un sólo grupo de móviles (flotilla) en un área determinada, las cuales sugieren que su aplicación se extiende tanto en zonw urbanas como rurales donde se requiere la localización del móvil y su intercomuiiicación; así mismo, requiere de transmisores altamente estables, equipo de control más sofisticado y un nivel

alto de mantenimiento preventivo, por IO cuai su costo es más elevado que los dos sistemas anteriores. Además, cuando un sistema transmisor de estación sencilla provee la cobertura requerida o cuando el nivel de servicio requerido no justifica la complejidad o el costo adicional asociado a este sistema, entonces el uso de un sistema de radio móvil convencional es apropiado. Aunado a esto, simulcast no se puede operar como un sistema de radio móvil convencional.

33

Rubroa de Funciondldad [

de S d d

Cobcrtms R Calidad del

C..OS

Ninguna

Un. mol. Area de =nido.

Eñdend. pobre d d cand.

. 0.68E.

60 % h s d - d o =BO

de kcucndsi . NO

NO

NO

Msnud

Una iol. aotillr

urbuiai 7 rural".

Debido a su mdUem es el mis econ6mico

del orden de $182.000 &. 1 periodos de

mantenimiento d do.

les &u de scni- do debido a 1- &es de servido.

Manejo dintnico de üoüüas con

resgriipddn pars cwm de mcrlcnda Duwuuenic poblr das (mrbsnu 7 mc-

tropolitanes). M o d c r s h c n t c caro debido a mum C U ~ E

tcrliticu diiiintives, del orden de

$840,403.86 dlls. 2 periodos de

manlcdmiento d do.

Manejo de una mol. floüün por área

d c i crmi n i ds.

U r h w y

Su costo en m& e l e r d o debido a la

complejidad d d eqoipo. d d ordm de

vo m h Lem&lc (- B periodos d aAo).

Tabla 2.1: Tabla comparativa de los sistemas de radio móvil convencional, troncal y simulcast.

34

I I I las caractensticas antes mencionadas, el tráfico por canal indica Si la utilización

de los en el sistema es óptima. Tomando como ejemplo 10s datos ProPOrcionados por la CFE para la zona de Guadalajara (21 y empleando un sistema de radio convenciona~, el tráfico por canal es de 0.58 E considerando 2.7 min. de duración Promedio de llamada, 1.29 llamadas promedio por móvil por hora, 26 canales simplex, 263 usuarios y un grado de servicio del 20 %. Para el sistema de radio móvil troncal como Se verá en la sección 4.2, como resultado de la investigación de este trabajo, 0.72 E e8 la carga óptima de tráfico por canal para un sistema de 5 canales con un tiempo de espera Promedio de 3 seg. Ahora bien, para un sistema de radio móvil simulcast se encontró que el tráfico Por usuario es de 0.02 E [19] y para 263 usuarios se obtiene un tráfico total en el sistema de 5.26 E, lo cual indica que se necesitarán 8 canales con un tráfico por canal de 0.65 E Y un grado de servicio del 17 % con sistema de espera (191.

Observando los resultados, se tiene que el número de canales para radio convencional es grande en comparación con troncal y simulcast, por lo tanto el sistema convencional no es económico en cuanto ai uso de frecuencias. Por otro lado, para atender el mismo número de usuarios el sistema troncal emplea 5 canales y simulcast necesita 8 canales, con io cual el sistema troncai es el más económico en cuanto al uso de frecuencias.

Otra caracterhtica es la disponibilidad del sistema y se representa en porcentaje. Para el sistema de radio móvil convencional, la disponibilidad es del 6 % (de acuerdo a los datos de CFE), debido a que si el canal no está disponible para realizar una llamada se tiene que seguir intentando accesar el sistema hasta que el canal esté libre. Para el caso de troncal y simulcast la disponibilidad es del 100 % debido a que utilizan un sistema de espera.

Otro Punto interesante es el costo de los sistemas. Tomando en cuenta el costo del equipo Y el mero de canales del ejemplo anterior, el costo del sistema convencional es del orden de $182,000 dlls [2]; para el sistema troncal es de aproximadamente $940,403.85 dlls, Y Para el sistema simulcast, tomando como referencialos costos de troncal ya que no se encontraron Costos de equipo simulcast, es aproximadamente $2,226,412 &. El costo de &mlcast se Ve incrementado porque lo má6 caro es el centro de control del que equivale a tener una estación centrai en troncai, para este caso simulcast deberá contar

tres estaciones base para formar su sistema multitransmisor y con 8 repetidores, uno para cada canal.

De lo anterior, Se concluye que el sistema de menor costo es el convencional y el de costo es el simulcast, Y además que el sistema de radio móvil troncal es el

eficiente en el uso del espectro radioeléctrico.

35

Capítulo 3

Necesidades de comunicación móvil en la CFE y alternativas de solución.

Introducción.

Con base en la creciente necesidad de optimizar los sistemas de radiocomunicación móvil y con el fin de atender la problemática existente en la CFE, se evidenció la necesidad de diseñar un nuevo sistema de radio móvil para la red en uso. Esta red, que en su mayoría opera en la banda de VHF, presenta en la actualidad problemas de saturación de las frecuencias de operación, intermodulación, interferencias, zonas de silencio y en general, una baja calidad de recepción. Por otra parte, considerando el futuro crecimiento del sistema, se requiere de una planeación que permita adecuar el nuevo sistema, en función de las necesidades futuras.

Para seleccionar este nuevo sistema de radio móvil se requiere conocer la infraestructura existente, analizar las necesidades de comunicación móvil y estudiar las alternativas de solución de acuerdo a los requerimientos de la CFE. Como ejemplo de aplicación se utiliza la División de Distribución Jalisco, debido a que se cuenta con toda la informacióii proporcionada por ella misma y se espera que las conclusiones sean representativas para las demás regiones de la CFE.

36

3.1 Infraestructura existente.

Antes de analizar las necesidades de comunicación móvil se debe conocer la infraestructura actual con que cuenta la CFE. El sistema actual es compartido normalmente por las siguientes cuatro dependencias, según la organización de CFE a nivel nacional:

1. DD.- División de Distribución

2. RT.- Región de Transmisión

3. CCA.- Centro de Control de Area

4. RGH.- Región de Generación Hidroeléctrica

para ejemplificar el diseño de un sistema de radio móvil se consideró, en Particular, analizar la División de Distribución Jalisco de la CFE (CFE-DDJ), debido a que Se cuenta con información y datos estadísticos proporcionados por la misma. Dicha división corn- prende las siguientes dependencias: la División de Distribución Jalisco (DDJ), la Región de Transmisión Occidente (RTOC), el Centro de Control de Area Occidente (CCAOC) y la Región de Generación Hidroeléctrica Balsas - Santiago (RGHBS).

Operación ¿el sistema actual [z].

En la fig. 3.1 se muestra el organigrama de la red de comunicación actual de la CFE-DDJ, donde se observa que la comunicación del sistema está centralizada en Ope- ración Area (OA) Guadalajara, la cual tiene comunicación con cualquiera de las 10 zonas vía el repetidor correspondiente y cada una de las 4 dependencias (DDJ, RTOC, CCAOC y RGHBS). Tanto OA como las dependeiicias se encuentran localizadas en la zona metropolitana de Guadalajara, aunque tiene diferentes instalaciones dentro del ámbito geográfico de la División. La zona Guadalajara está dividida en 4 sectores: Juárez, Hi- dalgo, Oriente y Libertad, y utilizan el repetidor Santa Fe (F2) y el canal F i , la zoila Los Altos utiliza el repetidor Cerro Gordo (F6), la zona Zapotlán utiliza el repetidor Nevado de Colima (FS), la zona Costa utiliza el repetidor Cerro Las Joyas (F7), vía el repetidor Volcán de Tequila (FE), la zona Chapaia utiliza el repetidor Santa Fe (FZ), la zona Minas utiliza el repetidor Volcán de Tequila (F4), la zona Ciénega utiliza el repetidor Salita Fe (FZ), la zona Tepic utiliza el repetidor Cerro Alto (F9), vía el Volcáii de Tequila (Fg), la zona Santiago utiliza el repetidor Cerro Loma Batea (F3) y la zona Vallarta utiliza el repetidor Cerro Alto (162.050 MHz) y el repetidor Cerro El Cuale (162.050 MHz) para comunicación con Planta Tomatlán. Para una mejor interpretación de lo anterior, en la

37

Figura 3.1: Organigrama de la red de comunicación actual de la CFE-DDJ [Z].

1.- Santiwo 2.- Tepic 3.- vausrls 4.- Minas 6.- Costa

0.- Guadalajara 1.- Ciéncgs 8.- Zapotlán 8.- Lo. A l l O S

10.- C h a d a ~~

Figura 3.2: Mapa con la delimitación de las zonas y la localización de los repetidores [2

39

fig. 3.2 se' presenta uii mapa con la delimitacióli de cada zona y la localizacibii de los repetidores. El modo de operación del canal F1 es simplex y es común a todas las zoiias, el ca.nal F3 es semiduplex y se utiliza para la red de potencia vía el repetidor Cerro Santa Fe y los canales restantes son semiduplex y están asignados a cada zona. Además, cada zona opera eii forma independieiite y se comunica directament,e con OA, por lo que no se requiere de coniunicación entre zonas. Cabe mencionar que este ejernplo real es rcprcsentativo para el resto de las regiones de la CFE.

Finalmente, en la tabla 3.1 se muestra el inventario de equipo de telecomunicaciones proporcionado por la CFE-DDJ hasta Diciembre de 1987, en ella se observa que la zona con mayor número de usuarios es Guadalajara, que es una zona metropolitana.. Tomando en cuenta estos datos y a.dernás, como ya se mencionó, que la comunicación del sistema. está centralizada en Operación Area, ubicada en esta zona, se tiene que Guadalajara es la zona que presenta mayores problemas de comuiiicación, debido principalmente a que sus frecuencias de operación están saturadas.

I ZONAS G " d . t-- ___

iicpcli-

dores No. %os No. ~ ~ " i l ~ , de de j No. dc portú- tilca TOTAL

~~

Llarla Liago

8 1 12 I 16

TVTAL

684

Tabla 3.1: Inventario de equipo de tclecoinunicaciones de la CFE-DDJ (Dic/1987).

3.2 Análisis de las necesidades de comunicación mó- vil.

Pa.ra englobar toda la información, existe u n cuadro de necesidades de coniuiiicacióii de CFE que e l a h 6 coiijuiitaiiiente el persoiid de la CFE-DDJ y del IIE 121, el cual p ~ e d e ser aplicable a cualquier división de Distribución. Dicho cuadro se muestra en la tabla 3.2 y en él se presenta la función de cada dependencia, con quién y cómo se comuuica, ejernplificado para la CFE-DDJ.

40

XCION __r

u I ZONDICIONES

ACTUALES (SERVICIO

nistrativa División Von Ad& Agencia, J

Nstrsti*s, SeClOres,

.el"iCiO. Zonas Jcgelc. México

Operación Coordinsción Subárea Divisiones

101 Kv OD K u Zona.

CuadriUar

DEPENDEN. FUNCIONES CIA

Agencia o FaclursOón sub-

agencia Menteni- miento

Concxionci

Futura3 II 1 0 s n o s ,

COMUNI- CACION

CON

Zona, 01.M

sgenciaa Cuadrilla volantc

CuadriUs volante

Zona

ción al

gencia. conocimient oportuno dr la falta de

miento dis-

Oficinss de Operación

Guad. Oficins de

Zona Mejorar la dhponibi- tidad del

Atención Público qucjsr

Mto. Correct. Comercia- Agcncia

iizecrón División

Mto o d i a - Cuadrillas

De 23 c1 116 Operación Kv. 101 Kv

Gusd. Administra- Agencie

ti"" División Vos Admi-

tribución de

Telmex I servicio

I

Telex Futuro

Cobertura Limitads

-

Congcrtidn Guadalajara

__ Cobcrturs Limitada

Cnliertu.n Limitada

Congeritio- namicnto

Tabla 3.2: Necesida.des de Comunicación de la CFE-DDJ [Z].

41

E i La solución para tratar de cubrir las necesidades de comunicación en la CFE-DDJ

Cue: taiito la reestructuración de sus redes de radio actuales como la irnpla,ntacióii de i1ueva.s redes, con un total de 6 redes de comunicaciones que se encuentran eii proceso de

~

instalación y son las siguientes: L

1. Red Operativa (R-OA)

2. Ked de Potencia (R-CCAOC)

3. Red Administrativa (R-DDJ)

4. Ked del Centro de Continuidad de Conexiones (R-CCC)

5. Red de Control Ciipervisorio de Distribución (RCS-DDJ)

6. Ked de Control Supervisorio de Subtraiismisióii (RCS-CCAOC)

Las primeras cua,tro redes involucran tanto comunicación móvil como fija y utilizaii la I ! tecnología. de ra.dio móvil convencional; las dos redes dr control supervisorio sólo compreii-

den comuiiica,ciÓn fija (punto-a-niultipunto) y como correspoiiden a otro tipo de sislrrna no se tratarán en este trabajo. !

I

Como se mencionó ewla sección anterior, la zona metropolita.na de la Cd. de Ciiadala.- jara. es la que presenta. una alta concentración de usuarios y problemas de comunicación en su sistema y adenik, conlo puede observarse en la tabla 3.2 la principal necesidad que debe cubrirse es el descongestionamiento de esta zona, por lo que este estudio se eiifoca a resolver la problemá!.ica de la misma.

Los parámetros técnicos proporcionados por la CFE-DDJ para la Ciudad de Guadala- ,jara son [2]:

No. de usuarios: 263 (Dic/1991) Crecimiento anual: 5.5 ?& No. prom. de txs/lir/usuario: 1.9 Grado de servicio: 10 % Cobertura del área: 100 % Aiiclio de banda del canal: Tipo de transmisión: Voz analógica

25 KHs.

42

Tipo 'de modulación: FM N~~~~ banda de frecuencias: UHF Redes de comuiiicaci6n: Independientes Calidad de servicio: Estandarizada Tipo de zona: Metropolitana

A coiitinuación se presentan las cuatro primeras redes mencioIiadw anteriOrmeIite.

la fig. 3.3 se observa que el Centro de Operación Area. (OA) Para SUS funcioties ooerativw (voz operacional) requiere de un canal de VOZ común para comunicación con l a oficina de Zona, las Subestaciones de Distribución, los móviles y portátiles, la dependencia DDJ y el Departamento de Subestaciones de Distribución; además, requiere de un c a d independiente y común por sector, siendo en total 4 sectores, por lo que se necesitan 5 canales en la red operativa (R-OA) [2].

En la fig. 3.4 se muestra que la dependencia DDJ para sus funciones administra.tivas (voz administrativa) requiere de un canal de voz común para comunicación con la Oficina de Zona y con las Agencias y Sucursales; ademh, requiere de un canal independiente y cornún por sector, sumando un total de 5 canales requeridos en la red administra.tiva (R-DDJ) [2].

El Centro de Continuidad de Conexiones (CCC), desde la Oficina de Zona, rcqiiicre de un canal de voz independiente y común para comunicación con cada. sector y sus nilviles y portátiles; además, requiere de 1111 canal de datos independiente y comúii pa.ra comunicación con cada. sector y sus Agencias y Sucursales (ver fig. 3.5), requiriéndose u n total de 4 canales de voz en la red del centro de continuidad de conexioiies (R-CCC) [2].

En la fig. 3.6 se muestra la red de potencia (R-CCAOC), en donde la dependencia CCAOC con voz operacional requiere de un canal común para comunica.ción con las dependencias RGHBS, RTOC y DDJ,'el Centro de O.A., el Departamento de Suhesta- ciones. de Distribución y; además, las Subestaciones de Distribución y las cuadrillas de subtransmisión [2].

De acuerdo a lo anterior, cada una de las redes requiere de un cierto número de ca.riales para establecer intercomunicacióii entre sus usuarios, esto da como resultado que la zoIia Guadalajara deba contar con un total de 15 canales, lo cual corresponde a 1111 i i úmr r« considerable de canales en su sistema de comunicación y por lo tanto presenta saturación del espectro de radioeléctrico.

43

OPERACION

1 - I

I 2 1 L _ _ - p OFICINAS

L I B E R T A D

SUBEST. DISTRIB.

I DD J I

I D E P T O . S E ’ S . I 1 U02 Oh <CANALES INDEPENDIENTES POR SECTOR> 9UFeauf:8mL

I D I C T R I B U C I O N ~

MOU I LES Y

PORTATILES

Figura 3.3: Organigrama de la red operativa R-OA [Z].

OFICINAS DE Z ONh

SECTORES AGENCIAS Y

SU CU RS A LES

- i VOZ DDJ

Figura 3.4: Organigrama de la red Administrativa R-DDJ [Z].

44

AGmcIns U SUCURSIILES

I

SUCURSIILES

L -

SE'S DE

Di STRIB- A

1 voz ccc 2 DATOS CCC CCANIILES INDEPENDIENTES POR SECTOR)

Figura 3.5: Organigrama de la red del Centro de Continuidad de Conexiones R-CCC [Z]

R G H B S

r I D D J I , A:EA , I I DISTRIB.

OPERIICION

1 voz CCAOC

Figura 3.6: Organigrama de la red de Potencia R - C C A O C [2].

45

3.3 Alternativas de solución.

Para dar una adecuada solución a los problemas que presenta la red de comunicación actual, se debe tomar en cuenta que se está utilizando el sistema de radio móvil convencional y que ante la División de Distribución Jalisco, el IIE anteriormente propuso un sistema de radio móvil convencionill que utiliza técnicas celulares (proyecto No. 2332 [2]), cuya aplicación es eficiente para las zonas donde no se requiere un número considerable de canales.

En otro estudio realizado anteriormente (3) se plantearon tres alternativas de solución para la mejor utilización del sistema con sus respectivas ventajas y desventajas. Para analizarlas y decidirse por la más adecuada, se tomaron en cuenta las necesidades de comunicación, el presupuesto disponible y el grado de urgencia de la implantación y mejoramiento de la comunicación. Estas alternativas son:

1. Implan ta r un nue.vo sistema con nueva tecnología

ventajas:

- Confiabilidad del sistema - Comunicación privada - Mejor utilización de los canales disponibles - Cobertura de las necesidades a diez aiios - Cobertura total del área de servicio - Utilización de una banda menos congestionada - Flexibilidad de crecimiento - Reducción en los costos de mantenimiento

desventajas: - Gasto considerable - Resultados a largo plazo - Desuso de la red actual - Problemas de entrenamiento - Introducción súbita de una nueva tecnología

2. Complementar la red actual con un nuevo s is tema

ventajas: - Reestructuración de la red actual

46

- Confiabilidad del sistema - Cobertura de las necesidades a 10 an% - Cobertiira total del área de servicio - Flexibilidad de crecimiento

desventajas: - Gasto considerable - Resultados a mediano plazo - Limitaciones debido a consideraciones de reestructuración

3. Mejorar la red actual con el mismo sistema

ventajas: - Gasto menor - Resultados a corto plazo - Optirnizaci'óii de la red actual - Utilización de los equipos actuales mientras se van adquiriendo los nuevos - Confiabilidad del sistema - Cobertura total del área de servicio - Reducción de las interferencias y las intermodulacioiies

desventajw: - Poca flexibilidad ante la normatividad - Problemas de mantenimiento - Cobertura de las necesidades a 5 años - Satura.ción de frecuencias - Satura,ción de tráfico - Tecnología obsoleta

Con la tercer aitcriiat;va (radio móvil convencionai) se tiene el mismo sistema, sólo que optimieado para solucionar en forma inmediata los problemas actuales. A mediano plazo, esta optimizacióii no va a. ayudar mucho debido a que la tecnología se vuelve o1)soleta y ya no es posible seguirla mejorando para evitar problemas. Por lo ta.nto, no es recomendable seguir esta alternativa.

En la segunda alternativa se tiene el niisrno sistema pero compleriientado con uno niievo. En este caso, se reestructurará la red actual para adeciiarla al nuevo sisteiiia. Esto presenta algunas iiniitaciones debido a las consideraciones de reestructuración:

47

El ancho de banda de RF limitado (aproximadamente 1 MHz) de los equipos existentes.

La falta de frecuencias disponibles en VHF a nivel nacional (banda saturada).

La existencia de frecuencias asignadas inicialmente que no deben cambiarse, restrin- giendo la reutilización de frecuencias en el plan de asignación.

Por lo tanto, tampoco es recomendable esta alternativa.

La primera alternativa implica el diseñar un nuevo sistema con tecnología más avan- zada (radio móvil troncal y simulcast). Considerando los problemas a solucionar se recomienda adoptar esta alternativa como la solución aplicable al problema que se está enfrentando. Aunque presenta algunas desventajas, al efectuar un balance global resulta que un sistema nuevo es lo más adecuado, ya que las necesidades de comunicación móvil en la CFE seguirán existiendo a largo plazo, justificándose en gran parte la adopción de esta alternativa.

3.4 Factibilidad de Aplicación

En esta sección se plantea la factibilidad de la aplicación de alguna de las tres tecnologías descritas en el capítulo 2, de acuerdo a las necesidades de comunicación móvil de la CFE, analizadas en la sección 3.2.

De las necesidades se concluye que la problemática a resolver es la alta concentración de usuarios, que sólo se presenta en la zona metropolitana de la Cd. de Guadalajara, y de acuerdo a la descripción de las redes requeridas se sugiere la utilización de un número considerable de canales, aunque depende del tipo de tecnología por aplicar.

Así, en resumen, los requerimientos de comunicación son que el nuevo sistema trabaje en una banda de frecuencias que no se encuentre saturada, que la asignación de canales sea dinámica para lograr un uso eficiente del espectro, que exista privacidad en la comu- nicación para cumplir con la jerarquización del sistema y con la independencia entre las diferentes redes y grupos de trabajo (sección 3.2), y que opere con la calidad de servicio requerida;de tal manera que se logre un sistema de comunicación rápido, confiable y eficiente.

Por otro lado, de las alternativas de solución tratadas en la sección 3.3, se recomendó implantar un nuevo sistema, por lo que el radio móvil convencional queda descartado

AP

debido a que es el sistema actualmeilte en utilizado en la CFE.

Finalmente, de la comparación de las características funcionales de las tecnologías de radio móvil troncal y simulcast (sección 2.4), las que concretamente se toman en cuenta para la selección de la tecnología apropiada son las siguientes:

o Por el tipo de aplicación, troncal es adecuado para zonas dcnsamente pobladas (urbanas o metropolitanas) con una alta concentración de instalaciones y servicios del usuario; simulcast es adecuado para coberturas de área amplia, incluyendo tanto zonas urbanas como rurales, de otra manera se subutilizm'a este sistema.

o Por función principal, troncal se concibió para el manejo dinámico de flotillas; simulcast sólo permite la localización de un móvil y su intercomunicación con otro o, en algunos casos, un sólo grupo de móviles (flotilla) en un área determinada.

o Por el uso de canales, troncal lleva a cabo una asignación dinámica de canales y con pocos de estos ofrece un buen servicio a un gran número de usuarios (decenas de canales y cientos o miles de usuarios); simulcast asigna un canal dedicado a cada llamada y con pocos canales ofrece un buen servicio a un número reducido de usuarios (menos de 10 canales y cientos de usuarios).

o Por los costos, troncal utiliza equipo con transmisores estándares y requiere de mantenimiento eii periodos muy largos, lo cual resulta en un costo moderado; simulcast requiere de equipo con transmisores con portadoras altamente estables y un nivel más alto de mantenimiento preventivo, lo cual redunda en un costo elevado.

Una vez tomadas en cuenta las necesidades, los requerimientos, las alternativas y las tecnologías, se observa que el sistema de radio móvil troncal es la solución apropiada para la problemática planteada, ya que presenta un gran número de ventajas con respecto a simulcast.

Con la tecnología troncal se cubren tanto las necesidades de comunicación móvil de CFE mencionadas, así como las limitaciones originadas por la tecnología empleada en SU

red actual, especialmeiit,e en áreas donde se concentran la mayoría de las dependencias, instalaciones, actividades 0pera.tiva.s y administrativas (zonas metropolitanas). Así, las necesidades de comunicación de la CFE planteadas en este capítulo y las Características funcionales sobresalientes que la red de radio móvil troncal posee, justifican la aplicación de esta tecnología en la red de comunicación de la CFE en zonas metropolitanas.

49

Capítulo 4

Consideraciones de diseño de sistemas de radio móvil troncal.

Introducción.

I.,os sistemas de r;i,dio móvil troncal oprran en la banda de UHF de 800 a 900 MHz y las freciiciicias de oprración son autorizadas por la SCT, que es el organismo regulatlor cn México. Por otro la.do, una de las característica.s de los sistemas de radio móvil troiical es incrementar ia eficiencia del. espectro radioelktrico manteniendo uti cierto grado de servicio. Para calcular este grado de servicio y conocer que tan eficiente es el sistema se dcbe analizar el tráfico de los canales de voz y del canal de control, para ello se emplea la Teoría. dr Tráfico de Sistemas de Espera.

El ohjetivo de este capítulo es encontrar una ecuación general que interprete el grado de servicio dc iin sistcnia de radio móvil troiical y que permita observar el comporta.miento dd misriio mediante s i i graficacióii. i"a.ra lograr estc objctivo, el capítulo se dividr r ~ i t.rrs partes: consideracioncs de diseño, análisis de tráfico del sistema y análisis del canal de control.

4.1 Consideraciones de diseño.

En términos geiicrales, las principales consideraciones que se tomm en cuenta. p r a <:I dise:iio de u11 sistcirin. de radio móvil troncal son: datos geográficos, parárnetros del sistema, nqiieriniicrtlos de calidad y análisis de propaga.ción. A continuación se describe

50

I brevemente cada una de ellas.

Datos Geográficos.

Aquí se incluyen todos los datos que caracterizan al área de servicio, tales como:

I

e Límites del área,

Perfil topográfico,

Información morfoestructural (tipo de terreno, edificios, etc.) y

e Ubicación de las estaciones (longitud, latitud y altura sobre el nivel del mar).

Parámetros del Sistema.

Los parámetros dcl sistema son aquellos datos que caracterizan el esquema de trans- misión de radio a ser implantado en la red. Los principales son:

e Banda de frecuencia,

Ancho de banda,

Espaciamiento entre canales,

e Número de frecuencias disponibles,

e Densidad de tráfico,

Altura de torres,

Tipos de antenas,

o Ganancia de antenas,

o Potencia de transmisión,

o Sensibilidad del receptor, etc.

Requerimientos de Calidad.

Normalmente se manejan los siguientes tipos de requerimientos de calidad:

51

Calidad d e la transmisión,

0 Grado de servicio,

o Niveles de interferencia

- Co-canal,

- Canal adyacinte,

- Intermodulación, y

o Confiabilidad.

Análisis d e propagación.

El propósito del análisis de propagación es el de calcular la potencia promedio que hay que transmitir para cumplir con los requerimientos de caiidad de transmisión, dentro de una zona de cobertura determinada. Aquí se describe el método tradicional para diseñar enlaces fijos punto-a-punto y punto-a-multipunto. También se utiliza el método de Bullington (201 Únicamente para calcular las pérdidas producidas por obstrucciones en la línea de vista entre enlaces fijos.

Mé todo convencional para calcular la calidad del s is tema de radio [3].

Transmisión Analógica.

El método para calcular la calidad de un enlace consiste en la utilización de una serie de ecuaciones teórico-prácticas para obtener la Razón Señal a Ruido, la cual consiste en la relación entre la señal de entrada y el ruido interno generado en el sistema, incluyendo las pérdidas y las ganancias generadas a lo largo del enlace. A continuación se describirán los factores principales que intervienen para el cálculo de las pérdidas y ganancias de un sistema de radio.

Pérdidas en la trayectoria (Lp). Aunque la atmósfera y el terreno sobre el cual SP propagan las ondas de radio intervienen en la pérdida de una trayectoria de radio, hay una pérdida característica para una frecuencia y distancia dadas. Esta pérdida es conocida como pérdida en e¿ espacio fibre y se define como la pérdida que se obtendría en el espacio libre entre dos antenas isotrópicas, donde no haya ningún tipo de obstrucción. Una antena isotrópica es aquella que recibe o transmite energía uniformemente en todas direcciones. La pérdida en el espacio libre es directamente proporcional a la distancia y a la frecuencia, y se calcula por medio de la siguiente ecuación (211:

52

(4.1)

donde:

L p = Pérdida en el espacio libre (dB). Longitud de la trayectoria (Km). Frecuencia de la portadora (GHz).

d = f =

L~ cantidad 92.4 dB que aparece ai final de la ecuación 4.1, correspoiide a' factor de conversión de las utiidades utilizadas y lo mismo se observará en &3Uilas ecuacioiies posteriores.

Pérdidas en el egttipq (L). Normalmente esta información es proporcionada por el fabricante y consiste en las pérdidas ocasionadas por los conectores utilizados para acoplar los diferentes dispositivos, así como las pérdidas adicioiiales producidas por los fillros, aisladores, duplexores, etcétera. Por regla general, la pérdida total en el equipo no debe ser mayor a 3 dB [221.

Ganancia de las untenaa (G). La ganancia de una antena es expresada en decibeles relativos a la ganancia de una antena isotrópica, la cual es una antena teórica omnidirec- cionai con una ganancia que por definición es unitaria, es decir, O dB. La ganancia puede ser determinada de las especificaciones dadas por los fabricantes.

Fuctor dc Ruido (NF). Es el ruido generado dentro del receptor y se define como la relación entre la potencia del ruido medida a la sdida de un dispositivo y la potencia del ruido que existiría a la salida, si el sistema no tuviese m b fueiites de ruido qlir la agitación tkmica debida a la componente resistiva. de la impedancia. de la fuente, aml>as potencias de ruido sc determinan para una temycratura absoluta de la fuente de 293°K 1211. Los valores típicos de NF son entre 4 y 12 dB.

! R,uido Térmico ( N T ) . Es el ruido que se presenta en todos los equipos de comuni- cacióri debido a la agitación térmica. de los electrones. Se caracteriza por una distribucióti uiiiíorme de energía sobre el espectro de frecuencias. El ruido térmico es directamente proporcional al ancho de banda y a la temperatura, y se obtiene de la siguient,e mallera pi]:

!; i i

53

Figura 4.1: Preénfasis (211.

NT = lologlo (KTB) + 30

donde:

NT = Ruido térmico (dBm). K = T = Temperatura absoluta (290“K). B =

Constante de Boltzmann (1.38 x 10-23jot4~K).

Ancho de banda de rf (Hz).

Preénfasia (P). El ruido siempre está presente en toda la banda de frecuencias y su nivel se acentúa al aumentar la frecuencia, lo cual trae como consecuencia una disminución de la razón sexial a ruido para las frecuencias más altas. Para evitar lo anterior se efectiía el proceso conocido como pwénfasie, mostrado en la fig. 4.1, el cual consiste en amplificar las frecuencias altas de la señal moduladora antes del proceso de modulación (antes de la adición del ruido). Este proceso distorsiona en cierto grado la señal, pero después de la demodulación ne efectúa el proceso inverso llamado deénfasia que reduce las amplitudes de las frecuencias modificadas a sus niveles originales y al mismo tiempo, el ruido que se introdujo en ellas durante la transmisión se reduce a un nivel más bajo que el original. Normalmente se utiliza un valor típico de 6 dB/oct de yreénfasis y -6 dB/oct de deénfasis 1211.

En la fig. 4.1, la gráfica del lado izquierdo ejemplifica el comportamiento del ruido antes del proceso de preénfasis. La gráfica del lado derecho muestra el efecto del proceso

54

de preénfasis, el cual iguala la diferencia de ruido en las porciones de frecuencias alta y baja del espectro de audio permitiendo que la seiial ocupe completamente el ancho de banda asignado.

Por otro lado, un sistema de FM dinminuye el ruido de fondo, o térmico, en proporción al índice de modulación (desviación de frecuencia entre frecuencia modulante). Ya que la desviación es función de la amplitud de la señal modulante y no de su frecuencia, los componentes de banda base de alta y baja frecuencia pueden producir una desviación comparable, así:

las frecuencias bajas (índice de modulación alto) presentan menos ruido de fondo,

los canales de alta frecuencia son más ruidosos que los de baja,

el índice de modulación de los canales altos se incrementa al aumentar su amplitud Y

el proceso de preénfasis (P) sirve para igualar la diferencia de ruido a Io largo de la banda base.

Mayen de desvanecimiento ( MD). El desvanecimiento es un incremento aleatorio en la pérdida de trayectoria durante condiciones anormales de propagación. Durante tales condiciones, las pérdidas pueden incrementarse hasta 10,20,30 dB o más durante periódos cortos de tiempo. Típicamente, el margen de desvanecimiento no debe ser menor de 15 dB y se determina mediante la siguiente ecuación (231:

MD = 3O¿oglo d + iO60g~o (6VV.f) - lologlo (1 - C) - 70 (4.3)

donde:

55

MD = d = U =

Margen de desvanecimiento (dB) Longitud de la trayectoria (Km) Factor que define el tipo de terreno:

4 - plano 1 - promedio (poca rugosidad)

2 5 - montañoso V = Factor para convertir la probabilidad del peor mes

a probabilidad anual: 0.5 - áreas húmedas o calientes, grandes lagos

0.25 - áreas promedio (lejos de la costa) 0.125 - áreas secas o montañosas

f = C =

Frecuencia de la portadora (GHz) Confiabilidad del enlace cuyos valores típicos son: C 2 99% para voz y C 2 99.99% para datos.

Este margen de desvanecimiento se obtiene para un aiio y también puede calcularse para el peor mes haciende V = 1.

Ganancia ¿el sistema (G8). Es una medida útil del funcionamiento del sistema ya que su cálculo incluye parámetros de mucho interés para el dieeñador. En su forma más simple, aplicándose sólo al equipo, es la diferencia entre la potencia de salida del transmisor y el nivel de la portadora recibida para una determinada calidad de la seiial. Su valor debe ser igual o mayor que la suma de las pérdidas menos las ganancias externas ai equipo. Matemáticamente se representa de la siguiente forma [23]:

donde:

Gs = MD = Z p = PF = Pr, =

GT,GR =

Ganancia del sistema (dB) Margen de desvanecimiento (dB) Pérdidas en el espacio libre (dB) Pérdidas en los filtros (0.5 dB) Pérdidas en la línea de transmisión (dB) Ganancias de las antenas transmisora y receptora (dB)

56

Laa pérdidas en la línea de transmisión se estiman por medio de la siguiente fórmula [22]:

p~ = (AT t 15) PC (4.5)

donde:

AT = Pc =

factor 15 =

Altura de la torre (m) Pérdida en el cable (dB/m) se refiere a la distancia promedio en metros que existe entre la torre y la caseta donde está instalado el equipo.

Potencia de Tmnsmisión ( P T ) . Es la potencia requerida para cubrir una determinada zona y se determina por medio de la siguiente ecuación [Zl] :

donde:

PT = Gs =

C M ~ N =

Potencia de transmisión (dBm) Ganancia del sistema (dB) Umbral de recepción o sensibilidad del receptor (dBm)

Valores típicos:

P T = 1 - 6 0 W C M ~ N 5 c > 10dB N,- Conversion:

- 117 dBm (0 .3pV)

dBm = dBpV - 107

57

Razón Señal a Ruido (S/N). La Razón Señal a Ruido expresa en decibeles la cantidad que el nivel de una señal excede al nivel del ruido. Típicamente se maneja un valor de 30 dB para transmisión de voz, de acuerdo a las recomendaciones del CCIR (Comité Consultivo Internacional de Radiocomunicaciones) (391, para un enlace de radio la S/N es igual a 1211:

donde:

Razón Señal a Ruido (dB) Potencia de transmisión (dBm) Ghnancia de las antenas transmisora y receptora (dB) Pérdidas en el equipo transmisor y receptor (dB) Pérdidas en la trayectoria (dB) Ruido térmico (dBm) Factor de Ruido (dB) Preénfasis (dB)

La función de un sistema de radio es la de proporcionar una cantidad de ancho de banda con una cierta calidad. La cantidad es definida en términos del número de canales que se van a manejar y la calidad es definida en términos de la razón S/N de cada uno de estos canales.

4.2 Análisis de tráfico del sistema.

4.2.1 Definiciones.

Para dar inicio ai análisis de tráfico, primero se deben establecer algunas definiciones para comprender el desarrollo del mismo. La palabra tráfico denota el flujo de mensajes a través de un sistema de telecomunicaciones. Por definición, un canal intermitente o continuamente ocupado por un tiempo total t durante un periodo T, lleva t/T erlangs y su carga máxima posible es 1 erlaiig. El flujo de tráfico es aproximadamente igual

58

al número promedio de llamadas que ocurren durante un periodo igual a un tiempo de retención. El tráfico ofrecido (A) se define como el número promedio de llamadas intentadas durante un periodo igual al tiempo de duración promedio de una llamada exitosa. La ecuación empleada para obtener el tráfico ofrecido es 124):

(No. MOvilea) (No. mensajea/rnóuii/hr) (lung. meneuje (aeg)) 3600 aeg. (4.8) A =

El grado de servicio (GS) en un sistema de espera es usualmente expresado en términos de la probabilidad de exceder un retardo máximo especificado. También puede definirse como la probabilidad de que el tiempo de espera sea igual o mayor a la duración promedio de la llamada [26).

El t i empo de retención promedio (h) es definido como la duración de ocupación de una trayectoria de trafico por una llamada, o más comúnmente como la duración promedio de llamada 125).

El t i empo de espera promedio (T) es el tiempo que un usuario espera antes de que le sea asignado un canal para su conversación [ll].

Ahora bien, uno de los objetivos de los sistemas de radio móvil troncal es incrementar la eficiencia del espectro radioeléctrico, el cual se define como el incremento de tráfico por canal proporcionado por un sistema de radio móvil troncal de N canales comparado al tráfico por canal de un sistema convencional multicanal de esos N canales mientras que se incrementa o mantiene el mismo grado de servicio. La eficiencia de los sistemas de radio móvil troncal está basada en dos características fundamentales de las necesidades de comunicación de los usuarios del mismo:

(a) El porcentaje del tiempo que cualquier usuario individual requiere de un canal es muy pequeño.

(b) La probabilidad de que un alto número de usuarios requieran de un canal al mismo tiempo es sumamente pequeña.

Por otro lado, se considera que se tiene un cierto número de móviles asignados a N número de canales y la probabilidad de que cualquier canal esté ocupado, en cualquier tiempo, es p. La probabilidad de que todos los N canales estén ocupados, en cualquier

59

tiempo, es PD, la cual es mucho más pequeña que p en un sistema de múltiples canales, donde N es relativamente grande y p es pequeña. Si un usuario tiene solamente acceso a uno de los N canales, la probabilidad de que será bloqueado (encontrar su canal ocupado) en cualquier tiempo es simplemente pi pero si él tiene acceso a todos los N canales, la probabilidad de que será bloqueado (encontrar todos los canales ocupados) es PD. Por lo tanto, la calidad del servicio se mejora debido a la concesión de acceso a todos los canales para el usuario . La probabilidad de bloqueo (P,) disminuye en un sistema troncalizado a medida que el número de canales se incrementa. En el momento en que el número de canales excede a tres, la ganancia del sistema troncal empieza a ser significativa.

Para llevar a cabo este tipo de análisis, comiínmente se utilizan tres modelos matemáticos para predicción de la eficiencia de los sistemas troncales. Los modelos son:

POISSON, en el cual las llamadas bloqueadas son retenidas en una lista de espera tan grande como la longitud promedio del mensaje (tiempo de retención), posteriormente son enviadas;

ERLANG B, en el cual.las llamadas bloqueadas son inmediatamente borradas y no aparecen como intentos subsecuentes, y

ERLANG C, en el cual las llamadas bloqueadas esperan indefinidamente por el servicio en una lista de espera.

Para el presente trabajo, el modelo más apropiado es Erlang C. Esto es porque existen circunstancias donde se puede tolerar una congestion relativamente alta, debido a que las llamadas pueden esperar el servicio y entonces los cálculos deberán hacerse en base a retardos 191.

El análisis de tráfico de los sistemas de radio móvil troncal se fundamenta en la Teoría de Tráfico. de Sistemas de Espera. Esta teoría es aplicable a sistemas donde el tiempo de duración de llamada es relativamente corto, de modo que una alta proporción de llamadas retardadas pueden ser toleradas sin producir tiempos de espera excesivos. Uno de los parámetros involucrados es la probabilidad de retardo.

4.2.2 Probabilidad de Retardo.

El caso de un grupo de móviles con disponibilidad completa y entrada de tipo Poisson puede analizarse en una forma similar a los sistemas de pérdidas. Para ello se establecen las siguientes consideraciones:

60

(a) Las llamadas individuales y colectivas pueden ocurrir aleatoriamente, de acuerdo con una distribución de Poisson. Esto implica un número teóricamente infinito de usuarios llamando.

(b) Existe un estado de equilibrio estadístico.

(c) Las l imadas originadas, cuando todos los canales están ocupados, esperan por el servicio todo el tiempo necesario y son conectadas inmediatamente cuando un canal empieza a liberarse.

(d) Para simplificar la siguiente comprobación, se considera una distribución del tiempo de retención tipo exponencial negativa, ya que corresponde a tráfico telefónico.

Ahora bien, si N es el número de canales y A es el tráfico ofrecido, es necesario cumplir con la condición de equilibrio estadístico de que A < N ; de otro modo, cuando todos 10s canales estan ocupados, la tasa promedio de llegadas es mayor o igual que la tasa promedio de terminación, por lo cual se obtiene una lista de espera indefinida. Si A < N, todas las llamadas son procesadas, así que no hay diferencia entre el flujo de tráfico procesado y el ofrecido. La ecuación de Erlang C toma en cuenta estas condiciones y su fórmula es la siguiente [24]:

donde:

N = número de canales en el sistema.

A = tráfico total por hora expresado en erlangs.

PD = probabilidad de retardo.

61

TRAFICO. ERLWGS ( A I I I

Figura 4.2: Curvas de Erlang C [9].

Esta ecuación de llamadas retardadas de Erlang, es también conocida como probabilidad d e re ta rdo (probabilidad de no encontrar un canal desocupado en cualquier tiempo) o Erlang C . En la fig. 4.2 se muestran las curvas de Erlang C obtenidas a partir de la ecuación 4.9.

Finalmente, la probabilidad de que todos los canales estén ocupados y existan j Ila- madas esperando se obtiene con la siguiente ecuación [24]: I

(4.10)

4.2.3 Tiempo de espera promedio.

Otro de los parárnetros importantes que debe tenerse en cuenta es el tiempo promedio que una llamada espera por el servicio y corresponde ai tiempo que existe entre la llegada de una llamada y la asignación de un canal. Para calcular este parámetro se debe conocer el número promedio de llamadas en espera en el sistema. El número promedio de llamadas en espera (a) se obtiene de la siguiente ecuación [24]:

A N - A = PO (-) (4.11)

62

en la cual están involucrados: el tráfico ofrecido por el sistema (A), el número de canales (N) y la probabilidad de retardo (P,).

Por otro lado, W denota el tiempo de espera de una llamada (en segundos) promediado sobre todas las llamadas, incluyendo aquellas que no son retardadas; para obtenerlo se utiliza la siguiente ecuación [24]:

pD ) h w = - = ( - - P A N - A

donde:

(4.12)

h = tiempo de duración promedio de llamada.

Por último, la probabilidad de retardo de W (Pa) promediada sobre todas las llamadas es (241:

1 P - a - ( N - A ) (4.13)

4.2.4 Distribución de los tiempos de espera. I

El grado de servicio en un sistema de espera se expresa en términos de la probabilidad de exceder un retardo máximo especificado. Para obtener una ecuación que interprete el grado de servicio de los sistemas de radio móvil troncal se toman en cuenta las consideraciones de los incisos (a), (b), (c) y (d) de la sección 4.2.2.

La disciplina de espera considerada en los sistemas de radio móvil troncal es la de “el primero que llega, es el primero en ser atendido” mejor conocida como FIFO (“first in first out”).

Si todos los canales se encuentran ocupados, la probabilidad de que no ocurra la terminación de una llamada dentro de un tiempo dado t, expresado como un múltiplo del tiempo de duración promedio de llamada (h), es [24]:

,

63

pr = ( e - N t ) (4.14)

la cual correspode a una distribución exponencial negativa donde N t es una constante. Esta distribución es característica de los tiempos de duración de llamada.

Si existe al menos una 1lama.da esperando en el tiempo de la primera terminación, de modo que el canal es inmediatamente reasignado, el intervalo hasta la siguiente ter- minación tiene la misma distribución, dado que es independiente de los tiempos de las llamadas. Así, mientras que todos los canales están ocupados, los intervalos entre las terminaciones tienen una distribución exponencial negativa con un valor medio i / N , de modo que el número de terminaciones en un tiempo dado t tiene una distribución Poisson con un valor medio Nt.

Si una llamada llega cuando los N canales están ocupados y otras j llamadas están esperando, sufrirá un retardo más grande que t y sólo si j o pocas llamadas terminan dentro del tiempo t. Estas.terminaciones incluyen a aquellas llamadas que están esperando cuando la nueva llamada llega, así como también aquellas que ya están siendo atendidas. La probabilidad de retardo correspondiente (P j ) se denota en la siguiente ecuación [24]:

donde:

PJ = Distribución Poisson,

j = Llamadas en espera,

t = Tiempo de espera dado en unidades del tiempo de duración de llamada (h),

N = Número de canales,

Nt = es constante y representa ei valor medio de la distribución.

(4.15)

Coinbinando las ecuaciones (4.10) y (4.15) se obtiene la probabilidad de retardo excediendo el tiempo de espera (t) para todas las j llarnadas. Su ecuación es la siguiente [24]:

64

(4.16)

que es is probabilidad incondicional (llamadas retardadas y no retardadas) de que el retardo sea más grande que t. Así, F(t) se interpreta como el grado de servicio (GS) del sistema, ya que corresponde a la probabilidad de que el retardo exceda el tiempo de espera (t) que en este caso es el máximo tolerable, lo cual ocasiona una degradación del servicio; por consiguiente, como t es expresado como un múltiplo del tiempo de retención promedio (h), es conveniente manejar un tiempo de espera promedio (T). Esto se representa en la siguiente ecuación:

T t = - h (4.17)

donde: T y h están dados en segundos y t en unidades.

En conclusión, la ecuación que nos relaciona el grado de servicio (GS), el número de canales (N), el tráfico total (A) , el tiempo de espera promedio (T) y el tiempo de duración promedio de llamada (h) de los sistemas de radio móvil troncal es:

Todos estos parámetros son los que definen el comportamiento de estos sistemas. La ecuación (4.18) es general, por lo cual no está condicionada ni limitada a ningún sistema o aplicación en particular, y sirve para cuantificar el crecimiento del sistema donde el número de canales disponibles satisface la demanda de los usuarios.

e Para observar el comportamiento de un sistema troncal, la ecuación (4.18) puede

representarse gráficamente. Asignándole valores a esta ecuación para comprobarla, en la fig. 4.3 se muestra un grupo típico de curvas de probabilidad de retardo para cinco canales [24]. La probabilidad incondicional de retardo excediendo un valor específico de T se grafica para un intervalo de tráfico por canal. El tráfico por canal se obtiene dividiendo el tráfico total (A) entre el número de canales (AEaM, = A/N). En esta figura se puede observar el comportamiento de un sistema de 5 canales al relacionar T, Acan,,i y GS. Si se

65

GS

' r t = h

TRAFICO POR

O O.5h l.On I.5h 2.Oh 2.5h I O h T

NOTA:

T = h = T = O Erlang C.

CS = Grado de servicio. Tiempo de espera promedio. Tiempo de retención exponencid negativo.

Figura 4.3: Curvas de retardo para 5 canales (241.

selecciona un valor de T y se va decrementando ACmMl se va obteniendo un GS cada vez mejor. Si se mantiene fijo GS y se incrementa AeDMl se observa que aumenta T. Por lo tanto, se infiere que para un cierto tráfico de canal se debe tomar en cuenta que el grado de servicio que se ofrece al usuario debe ser el adecuado de acuerdo a sus necesidades, pero también hay que tomar en cuenta el tiempo que él va a esperar por el servicio. De lo anterior, se conciuye que existe un compromiso entre estos tres parámetros.

En la fig. 4.4 proporcionada por TRT (Telecomunicaciones Radioeléctricas y Telefónicas de Europa) se muestra el tráfico por canal de acuerdo a una tasa de servicio como una función del número de canales en uso compartido. Esta gráfica se obtiene a partir de la ecuación (4.18), tomando la consideración de que el tiempo de espera promedio es igual al tiempo de duración promedio de llamada (T=h) para N canales.

Adicionalmente, de la fig. 4.3 se puede observar que cuando el tiempo de espera promedio (T) es igual a cero, los valores leidos en el eje vertical corresponden a los mismos de las curvas de Erlang C de la fig. 4.2 para N=5; y cuando T = h, los valores leídos sobre la línea punteada son los mismos que los de la fig. 4.4 para N=5. Por lo tanto, la gráfica de la fig. 4.3 representa el comportamiento de un sistema de 5 canales para diferentes valores de tráfico por canal (Amna,) y de tiempos de espera promedio (T).

I

66

TRAFICO POR CANAL

a I v. 1 v. 10% GS

NOTA: 1T:hI

Tiempo de espera promedio. Tiempo de retención promedio.

T = h =

Figura 4.4: Grado de servicio para el caso de T=h [26].

Para definir cual es el.grado de servicio adecuado de un sistema troncal se establece que el peor caso es cuando el tiempo de espera promedio (T) iguala al tiempo de duración promedio de llamada (h). Por consiguiente, de la fig. 4.4 se observa que el grado de servicio adecuado es del 10 % para un sistema de N canales, con un tráfico por canal de 0.72 E para N=5 y 0.84 E para N=10. Además, Philips Research Laboratories 1271 aporta como resultados que el grado de servicio Óptimo es del 10 % para los canales de voz, que 0.72 E para N=5 es una utilización Óptima de canal, que 0.84 E para N=5 es lo máximo que puede cargarse el canal antes de que llegue a saturación, y que para N=10, 0.84 E es la utilización óptima del canal.

Un estudio estadístico realizado por MOTOROLA [ill proporciona que típicamente se generan 1.9 mensajes por móvil por hora con una duración promedio del mensaje de 15 segundos, obteniéndose ssí 0.008 erlangs de tráfico generado por usuario (ecuación 4.11) durante las horas pico del día con una utilización por canal de 0.72 E para 90 usuarios. La fig. 4.5 ilustra en forma gráfica la probabilidad de acceso al sistema empleando los datos de MOTOROLA, mencionados anteriormente, cabe hacer notar que SCT se basa en ésta información para la autorización de frecuencias de sistemas de radio móvil troncal 151. En esta gráfica se representan 3 configuraciones de sistema.

67

Figura 4.5: Probabilidad de acceso'al sistema (111.

o Repetidor de un solo canal con 60 móviles

Sistema de radio móvil troncal de 5 canales con 90 móviles por canal, es decir 450 usuarios.

Sistema de radio móvil troncal de 20 canales con 100 móviles por canal, o sea 2000 usuarios.

Se considera que estos son los niveles razonablemente más altos de carga por canal.

Para el sistema de un sólo canal de repetidor, el 50% de los usiiarios tiene acceso inmediato y el otro 50% queda bloqueado. Además, el 20% de estos usuarios tendrá que esperar más de 30 segundos. Como se puede observar, los sistemas de radio móvil troncales pueden manejar más unidades por canal y aún así proporcionar un t,iempo mucho más corto de acceso que los sistemas convencionales de un sólo canal. También se puede ver que los sistemas troncales más grandes son más eficientes que los sistemas pequeños.

68

Figura 4.6: Tiempo de acceso al sistema [ll].

En la gráfica de la fig. 4.5 se consideró una duración promedio del mensaje de 15 segundos; sin embargo, es interesante ver que sucede con el tiempo de acceso al sistema cuando se incrementa la duración promedio del mensaje. Esto se ilustra en la fig. 4.6, proporcionada por MOTOROLA 1111, donde considera un sistema de radio móvil troncai de 5 canales; además, la SCT se basa en esta figura [5] que es un caso particular con los valores mostrados, y no en una ecuación representativa de los sistemas troncales como la que se interpretó en este trabajo (ecuación 4.18), la cual es aplicable a cualquier caso. Según MOTOROLA: “Con 90 móviles por canal y una duración promedio del mensaje de 15 segundos; el tiempo promedio de acceso durante las horas pico es de aproximadamente 3 segundos. Observese sin embargo, que si la longitud del mensaje se incrementa de 15 a 20 segundos, el tiempo de espera para accesar el sistema se incrementará a 30 segundos; un incremento de 33% en la longitud del mensaje causa que el tiempo de acceso se incre- mente 10 veces. En este caso, el número de móviles por canal probablemente tendría que reducirse a aproximadamente 65, para mantener un grado de servicio aceptable”. De lo anterior se puede observar que estos datos no concuerdan con la gráfica, por lo que una vez que se interpretaron en forma de ecuación (ecuación 4.18) se verifican cuantitativamcnte y en caso de alguna diferencia se procede a la correción de las curvas; esto se realiza en la sección 5.3.

69

4.2.5 Distribuciones del tiempo de retencicin y tipos de servicio.

Distribución de Orden de servicio tiempo de retención

Exponeiirial FIFO Negativa Aleatorio Constante FIFO

Aleatorio

Existen dos tipos de distribuciones del tiempo de duración de llamada: (a) constante y (b) exponencial negativo; además, hay dos tipos de servicios: 1.- FIFO y 2.- aleatorio. En la fig. 4.7 se muestra la comparación entre las dos distribuciones y los dos servicios. Como se puede observar en esta figura, para un sistema de 5 canales y servicio FIFO se puede obtener un mejor grado de servicio con una distribución de tiempo coiistante (por ej. para transmisión de datos) qiie con la exponencial negativa (por ej. para transmisión de VOZ). Lo mismo ocurre para un canal, pero si el servicio es aleatorio con una distribución constante, casi no hay diferencia entre los dos tipos de servicios y por lo tanto pueden ser empleados cualquiera de ellos indiferenteniente. En la tabla 4.1 se muestra el efecto de las diferentes distribuciones de tiempo de retención y las disciplinas de espera. Se considera la capacidad de un canal con 1 llamada en 100, retardada más de 2.5 seg., para diferentes tipmpos de retención. Se puede observar que para h 2 10 seg., no existe diferencia alguna entre las dos distribuciones ni entre los dos servicios de espera.

Tiempo de retención promedio 0.1 s I s 10 s

0.82 E. 0.10 E. 0.014 E. 0.73 E. 0.10 E. 0.014 E. 0.91 E. 0.40 E. 0.014 E. 0.86 E. 0.33 E. 0.014 E.

Tabla 4.1:.Comparación de las distribuciones del tiempo de retención y orden de servicio (241.

70

NOTA: n.e.f. = ’ Tiempo de retención exponencial negativo, FIFO.

c.f. = Tiempo de retención constante, FIFO. c.r. = Tiempo de retención constante, servicio aleatorio. C S = Grado de servicio.

T = Tiempo de espera promedio. Tráfico promedio por canal = 0.5 E. en todos los casos.

Figura 4.7: Efecto de la distribución del tiempo de retención y del orden de servicio [24].

De lo anterior, se concluye que para. el análisis de tráfico de los canales de voz se deben tomar en cuenta las siguientes consideraciones:

o Un número infinito de usuarios.

o Las llamadas ocurren aleatoriamente.

o Los tiempos de retención son distribuidos en forma exponencial negativa alrcdedor de un valor mrdio.

El sistema de espera empleado es FIFO.

o Las llamadas bloqueadas son retardadas y puestas en el sistema de espera.

o El grado de servicio Óptimo es del 10 %.

o La utilización óptima del canal es 0.72 E para N=5 y 0.84 E para N=10.

71

4.2.6 Prioridades.

Una de las características de los sistemas de radio móvil troncal es el manejo de niveles de prioridad, en donde la demanda puede ser manejada de acuerdo a la prioridad, sin importar su orden de Ilegsda. La prioridad puede ser predictiva o no predictiva, de acuerdo a si una llamada puede o no interrumpir a otra de más baja prioridad. Enseguida se exponen tres casos típicos.

CASO 1:

Considerar un canal sencillo con algún número de 1, 2, ..., k clases de prioridad no predictivs; /a clase k-i torna prioridad sobre la clase k. Se considera una entrada tipo Poisson.

El tiempo de espera promediado sobre todas las llamadas en la clase k ( T k ) es [24]:

donde:

A = Trafico total A k = h k =

h =

c =

Tráfico en clase k Tiempo promedio de retención para la clase k Tiempo de retención promediado sobre todas las clases Coeficiente de variación de h (razón de desviación estándar a la media)

E1 número promedio de llamadas en espera de la clase k ( q k ) es (241:

(4.19)

(4.20)

CASO 2:

72

Cohen (24) analizó el caso de N canales con 2 clases de prioridad no predictiva, dis- tribución de tiempo de retención exponencia.1 negativa y entrada Poisson. La probabilidad de que una llamada en cualquier clase siendo retardada es, por supuesto, PD(AI + A l ) . Considerando que ambas clases tienen el mismo tiempo de retención, el número promedio de llamadas en espera de las clases 1 y 2 son (241:

Y

(4.21)

(4.22)

Los tiempos de espera promediados sobre las llamadas retardadas en las clases 1 y 2 son [ 24) :

1. N - Al

TI =

Y

(4.23)

(4.24)

De este modo, el ticmpo de espera promedio para la clase 1 es el mismo como si fuera una clase única de llamada. Esto generalnieiite no es cierto para sistemas de prioridad no predictiva con otras distribuciones de tiempo de retención. En el caso de prioridad predictiva, sin embargo, la clase más alta se comporta con respecto a las demás como si fuera de clase Única, para cualquier distribución de tiempo de retención. La prioridad

73

predictiva es aplicable tanto a sistemas de pérdida pura (Erlang B) como a sistemas de retardo (Erlang C).

CASO 3:

Wagner [24] dio con los sistemas de prioridad no predictivos con capacidad de espera limitada. Un caso especial de prioridad no predictiva surge cuando las llamadas conges- tionadas son perdidas o retardadas de acuerdo a sus recursos. Por ejemplo, un grupo de canales pueden ser compartidos por operadores manuales quienes pueden observar continuamente el estado del tráfico, conectar una llamada cuando un canal esté disponible y que los suscriptores marquen en forma directa, quienes sólo reciben un tono de ocupado durante la congestion. Para entender el comportamiento de este sistema, es necesario considerar dos casos limitantes, como sigue:

o - Considerar que las clases 1 y 2 denoten las llamadas con y sin facilidades de retardo, respectivamente. Suponer que la clase 2 consiste de un número muy grande de llamadas muy cortas. Si todos los canales están ocupados, algunos o todos por las llamadas de la clase 2, una nueva llamada en la clase 1 recibe prácticamente servicio inmediato. Por lo tanto, la presencia de llamadas de la clase 2 tienen un efecto despreciable en las llamadas de la clase 1. Por lo que el sistema se comporta con respecto a las llamadas de la clase 1, como si ellas fueran el único tráfico; las llamadas de la clase 2 lo pueden ocupar solamente cuando no son requeridas por las llamadas de la clase 1.

o - Suponer, por otro lado, que la clase 2 consiste de un número muy pequeiío de llamadas muy largas. Si z canales están ocupados por las llamadas de la clase 2, esta condición persiste por un tiempo largo, durante el cual, desde el punto de vista de la clase 1, el sistema se comporta como un sistema de retardo puro de N - z canales. Si N - z es menor que el tráfico de la clase 1 en erlangs, no habrá equilibrio y la .espera crecerá indefinidamente.

Pratt [24] determinó la probabilidad de pérdida para las llamadas de la clase 2, considerando una distribución de tiempo de retención exponencial negativa y una entrada Poisson. El cálculo se facilita por el hecho de que, en la práctica, los límites superior e in- ferior, correspondientes a estos dos casos extremos, son imparcialmente cerrados al mismo tiempo. Si ambas clases tienen el mismo tiempo de retención, se obtienen las siguientes expresiones:

Probabilidad de Bloqueo PBD (pérdida o retardo) es [24]:

74

(4.25)

donde PB es la probabilidad de bloqueo de Erlang 'B'. El retardo (D) promediado sobre todas las llamadas con facilidades de retardo y expresado en términos del tiempo de retención promedio (h), es [24]:

D = PED N - Al (4.26)

La probabilidad de retardo promedio ( P b ) excediendo t tiempo de retención para una llamada con facilidades de retardo, es [24]:

Gosztony [24] trató con un sistema de pérdida-retardo similar con un número de fuentes de tráfico limitado y capacidad de espera limitada.

En conclusión, las ventajas que se tienen al utilizar prioridades es que los usuarios de más alto nivel esperan menos y además se tiene un número menor de usuarios en el sistema de espera. Para lo cud, el Caso I se ajusta bien al sistema de radio móvil troncal que se está diseñando, pero hay que tomar en cuenta las siguientes consideraciones:

(a) que los tiempos de retención sean iguales para cualquier nivel de prioridad,

que por consiguiente, (b) el tráfico en cualquier nivel de prioridad es también el mismo,

por lo que, (c) el coeficiente de variación es cero (C = O). Entonces F k se puede obtener de la ecuación (4.22), tomando en cuenta estas consideraciones:

(4.28)

y si se tiene un sistema de N canales con un canal de control dedicado, entonces de la ecuación (4.28) se obtiene finalmente el tiempo de espera promedio de la clase k (ti&), representado en la siguiente ecuación:

(4.29)

Por consiguiente, sustituyendo IÜk en la ecuación (4.20) se llega a la ecuación f ind del número promedio de llamadas en espera de la clase k (nk):

(4.30)

En resumen;las ecuaciones planteadas en esta sección del análisis de tráfico del sistema se utilizan posteriormente para la estimación del tráfico del sistema de radio móvil troncal aplicado a'la CFE en la zona metropolitana de la Cd. de Guadalajara, Jal. (sección 5.3).

4.3 Análisis del canal de control.

El acceso al sistema de radio móvil troncal es a través del canal de control, el cual es responsable de varios aspectos del manejo del sistema. Una de s u s funciones es el procesamiento de las llamadas. Es importante conocer el tiempo que un usuario espera antes de que pueda tener el acceso a la unidad de control vía el canal de control, para ello se debe tomar en cuenta si el canal de control es dedicado o no dedicado (281.

76

eeeicaeo

09: 30%

N

gura 4.8: Eficiencia del espectro para un canal de control dedicado y uno no dedicado

Los sistemas con pocos canales ( 5 a io) no necesitan un canal completo para seña- lización, o sea un canal de control dedicado. Por consiguiente, se asigna temporalmente un canal libre, lo que significa que habrán cambios de señalización desde un canal a otro (no dedicado), con la ventaja de que en el caso de canales defectuosos o con interferencia la señalización siempre será posible. Si un incremento en el número de canales (N > 10) hace que el volumen del tráfico de señalización aumente, es posible reservar la capacidad completa de un canal fijo (dedicado) 1291. En la fig. 4.8 se hace una comparación entre los sistemas con canales de control dedicado y no dedicado para un grado de servicio del 30 %.

Las efiriencias de ambos sistemas decrecen gradualmente para números grandes de canales, aunque para los sistemas no dedicados es más pronunciado que para los sistemas dedicados. La diferencia que existe entre ambos sistemas es que el canal de control no dedicado necesita un ciclo de búsqueda extra, que empieza a ser tan grande conforme el número de canales aumenta. La reducción de eficiencia para los sistemas dedicados es causada por el retardo extra debido al alto grado de ocupación del canal de control El efecto puede ser mejorado incrementando la tasa de bits de señalización y/o la adaptación de los protocolos de sefialización. Si la eficiencia del espectro sirve de medida para elegir entre los dos sistemas, e1 punto de cruce en la fig. 4.8 está situado alrededor de 11 canales [29]. Por otro lado, normalmente los proveedores venden sistemas de radio móvil troncal que operan con un sólo canal de control dedicado, previendo siempre un futuro crecimiento de los sistemas.

77

PMNCPDDE AUMA q” RANURAS DE TIEMPO LLAMADA A DESTINO

FYI K COWMRSA- N w l D L C RLPETI- AStONACION W CANAL CION I

I

I REPETIUON I I 1 I I k FASE 2 I ’

_I- 1

I I ,BUSO,üEOA I

I I

PERKlOO DEL MANEJO DE ESPERA

FASE I

PERIODO DE A C E S 0

Figura 4.9: Procedimiento de señalización en el canal de control [29].

4.3.1 Protocolos de señalización.

La señalización sobre el canal de control generalmente tiene lugar a 1200 Lps utilizando FFSK (“Fast Frequency Shift Keying”.- Manipulación por desplazamieiito rápido de ire- cuencia, también conocida como MSK: “Medium Shift Keying”.- Manipulación por des- plazamiento mínimo) [30]. Cada mensaje ocupa una ranura de tiempo de 100 ms y es codificada para protección contra errores utilizando un código de chequeo de redundancia cíclica (63,47). La probabilidad de que ocurra un error y el paso sin detectar dicho error es menor de I X ~ O - ~ por mensaje.

Muchos algoritmos de control de contención se han propuesto. Uno de estos es el Aloha de Longitud de Trama Dinámica, que es una extensión del Aloha ranurado 1291. El procedimiento se muestra en la fig. 4.9 y consiste en que la trama aloha empieza con un mensaje de siiicronización transmitido a intervalos para indicar que las n ranuras siguientes están disponibles para que los usuarios envien sus solicitudes (nuevas soiici- tudes o retransmisiones). Las solicitudes están contenidas dentro de tramas de tiempo conocidas. El número de ranuras disponibles es controlado dinámicamente utilizando un algoritmo de control de retroalimentación basado en el número de ranuras recientes ob- servadas ya sean colisionadas, vacías y exitosas, y en una estimación de la tasa de llegada de llamadas. Este método es más eficiente y estable. Por consiguiente, el objetivo de la estrategia es atender tan rápido como sea posible el número máximo de llamadas peiidi- entes. Las llamadas no exitosas, como resultado de la contienda con otras solicitudes o errores de propagación, reciben oportunidades adicionales en los siguientes periodos aloha. Un mensaje transmitido exitosamente es reconocido por el procesador central por medio de un mensaje de reconocimiento en la ranura de tiempo inmediatamente después de la solicitud. La última contiene, además de su propia dirección, la dirección del destino. La

78

ACANALIE) ;vTT:cZo NO DeDICAOO

O IO 2 0 N

&A,VAL = Tráfico por canal en erlangs. N = No. de canales.

Figura 4.10: Tráfico de voz para los sistemas ideai, dedicado y no dedicado (311.

solicitud puede comprender también una llamada de flotilla (29).

Existe otra versión llamada Aloha de Trama Dinámica con Traslape, que es una versión mejorada de la anterior (291. Este protocolo utiliza una serie de tramas Aloha traslapadas para reducir el gasto de sefzalización y así mejorar los tiempos de acceso. También provee más flexibilidad tomando precauciones para una comunicación libre de colisión inmediata desde un sólo usuario, elegido por la computadora central del sistema. Así, Is comunicación de un sólo usuario puede ser incluida dentro de un protocolo multi- usuario.

La capacidad de estos esquemas de señalización se puede evaluar comparando e1 tráfico de voz que puede ser manejado por cada uno, para un grado de servicio dado. La fig. 4.10 muestra las curvas para un sistema densamente cargado con un grado de servicio definido de modo que el 30 % de los usuarios exitosos tuvieron que esperar por más de 20 seg. para que fuera establecida una llamada, la duración de llamada promedio fue de 20 segundos. La tasa de transmisión de datos fue de 1200 bps (modulación FFCK) y las ranuras de tiempo fueron de 100 ms de duración. Se introdujo el ensombrecimiento lognormal con una desviación estándar de 6 dB, los móviles se distribuyeron uniformemente sobre una área de servicio circular y se consideraron niveles de señal bajos (un nivel de señal media de alrededor de 1 pV en la orilla). También muestra el tráfico que podría ser procesado para el mismo grado de servicio mediante un sistema de espera ideal que no requiere tiempo para seidización de modo que existe un canal de re-asignación “infinitamente rápido”; la diferencia la representan los encabezados de señalización de un sistema real. Así, para sistemas grandes se necesita un protocolo más rápido que utilice el canal de control más eficientemente.

La fig. 4.11 compara la capacidad de los sistemas troncales que utilizan Aloha de Lon-

79

- - - -_ -

I A~~~~ ( € 1

1.0’ DEAL . ESTANDAR

0.5

r I I I I I 1 I I IO 20 30 4 0 1 1 O

I ACANAL = Tráfico por canal en eriangs. N = No de canales

Figura 4.11: Tráfico de voz para los sistemas ideal, Dedicado de Acceso Rápido y dedicado estándar [31].

gitud de Trama Dinámica (Estándar) y los de Aloha de Trama Dinámica con Traslape (Acceso Rápido), ambos con canaies de control dedicado. Las condiciones de la com- paración son las mismas que en la fig. 4.10. Se puede observar que el sistema de Acceso Rápido puede sostener más tráfico de voz que el sistema estándar y que no hay declinación en la capacidad llevando Coz por arriba de los 35 canales. El protocolo de Acceso Rápido también provee tiempos de espera más cortos con la misma carga de canal.

La fig. 4.12 muestra el grado de servicio (probabilidad de retardo) para llamadas exitosas en los sistemas Dedicado de Acceso Rápido y Dedicado Estándar de 15 canales, cada uno procesando 0.6 E de tráfico de voz (que es el 60 % de la ocupación de voz por canal). El sistema de Acceso Rápido tiene un mejor funcionamiento, particularmente para retardos cortos. También se muestran el grado de servicio para un canal convencional (no troricalizado), que es peor que para los troncalizados; el tiempo de espera medio e8 33.5 seg. comparado con los 2.5 seg. para el sistema troncal estándar. Esto ilustra los beneficios que pueden obtenerse con un sistema troncal eficiente.

Por otro lado, un sistema troncal se puede requerir para proporcionar una respuesta rápida del sistema, cuando un usuario presiona su tecla de solicitud de llamada. En este caso se requerirá una tasa de transmisión de datos más alta. La fig. 4.13 muestra el grado de servicio para un sistema troncal de Acceso Rápido con un canal de control dedicado y 19 canales de voz, llevando un tráfico de voz total de 12 E. La tasa de transmisión fue de 2400 bps y se utilizaron ranuras de tiempo de 60 ms. En esta figura se presentan dos curvas: una de ellas muestra una situación idealizada en la cual los mensajes de seiialieación no son corrompidos por ruido, aunque los errores ocurren cuando chocan 2 o máa mensajes; la otra incluye errores de propagación. En el último caso, algo de seiiaiización tiene que repetirse cuando las mensajes son corrompidos y por lo tanto es necesario más tráfico de seiialización para establecer las llamadas [31].

80

CONVENCIONAL

SISTEMA DEDICADO

SISfENA DEDICADO

.

O 4 I2

NOTA: N = 16canalei.

h = 10 meg. ACANAL = 0.6 E.

Figura 4.12: Grado de servicio para los sistemas troncalizados Dedicado de Acceso Rápido y Dedicado Esthdar [31].

O 2 4 6 1 iSü$

N = 1Ocanalei.

h = 20 scg.

NOTA:

A ~ A N A L = OBE.

Figura 4.13: Grado de servicio para el sistema troncalizado Dedicado de Acceso Rápido [311.

81

La fig. 4.14 muestra el tráfico que se puede procesar en un sistema troncal con un protocolo de alto desempeño; con un tiempo de procesamiento mínimo (tp,i,) de 300 ms y uno máximo (tp,..) de 500 ms para un grado de servicio del 10 %. El gasto a 20 canales para el sistema dedicado es menor de 0.1 E/canal y hay una ganancia mínima por señalización más rápida. Además, no hay declinación en la capacidad de acarreo de voz arriba de los 35 canales.

1.0'

&e, 0.7. 06.

ag.

as. 44. 03- a?- 0.1

La fig. 4.15 muestra el tráfico que puede ser manejado cuando se utiliza un protocolo menos sofisticado; con un tiempo de procesamiento mínimo de 600 ms y uno máximo de 900 ms para un grado de servico del 10 %. El gasto del sistema dedicado tiene un mínimo de 0.15 E/canal a 17 canales, que es donde el desempeño comienza a declinarse, debido a que los canales son liberados a una tasa más rápida que SU aeignación por el canal de control .

IDEAL

I40 OEDiCADO

rpfminr-0.3 se9. qma~irodsep.

- 1

La fig. 4.16 muestra la desventaja de la señalización muy lenta; con un tiempo de procesamiento mínimo de 1 seg. y uno máximo de 1.5 seg. para un grado de servicio del 10 %. Para 20 canales, la mitad de la capacidad del sistema se ha gastado, porque ahora hay congestionamiento e n el canal de control y una reserva de usuarios pendientes. El gasto del sistema dedicado tiene un mínimo de 0.2 E/canal a 11 canales.

Figura 4.14: Tráfico de voz para un grado de servicio del 10 % (@,,,in = 0.3 8 , tp,,, = 0.5 6 ) [32].

a2

I a IDEAL QB- a? cs. a5- a4- a3- Q2- 0.1

OEMCAOO

NO DEDICADO -

O S t l O U Tp(mmkO.6 8.9. Tp(manr0.s bep. -

1

Figura 4.15: Tráfico de voz para un grado de servicio del 10 % (tp,i, = 0.6 6 , tp,.. = 0.9 s) [32].

I ACANALE)

ad 1 O 2 4 6 8 IO I2 1 4 1 8 1 8 2 0

N

I A ~ A N A L = Tráfico por canal en erlangs. N = No. de canales.

Figura 4.16: Tráfico de voz para un grado de servicio del 10 % (tp,,,;,, = 1.0 s, tp,., = 1.5 s) [32].

Las figuras 4.1774.18 Y 4-19 muestran las probabilidades de retardo (PD) de sistemas no dedicados de 1 ,5 y 10 canales, para ilustrar la diferencia entre las técnicas de bloqueo

‘B’) Y espera (Erlmg ‘c’). LOS resultados se muestran para un nivel de tráfico fijo de 0.55 E/canal y con tiempos de reasignación fijos, tiempo de procesamiento mínimo de 600 ms Y máximo de 900 ms. Las tres gráñcaa muestran la ventaja de utilizar la técnica de espera. En la fig. 4.17 se observa que para un canal, la técnica de espera tiene una mínima ventaja sobre la técnica de bloqueo. En cambio, en la fig. 4.18, el 8.4 % de las llamadas tienen que esperar por más de 20 seg. en el sistema de bloqueo, contra 3.3 % en el sistema de espera. Sin embargo, bajo ciertas condiciones, el orden de servicio aleatorio incrementa la oportunidad de acceso rápido en un sistema de bloqueo, a costa de incrementar la probabilidad de retardos largos. Esto se ilustra mejor en el caso de 10 canales de la fig. 4.19, donde la tasa de llamadas al sistema es suficientemente alta que existe poca capacidad perdida debido al retardo entre un canal llegando a estar libre y un usuario que espera enviando una petición. Esto tiene el efecto de dar una ligeramente mejor oportunidad de acceso rápido en el sistema de bloqueo (90 % de las llamadas para bloqueo y 88 % para espera, ganan acceso dentro de 4 seg.). Sin embargo, la oportunidad de retardos largos se incrementa; el 1.1 % de las llamadas tienen que esperar más de 30 segundos en el sistema d e bloqueo, contra menos de 0.1 % en el sistema de espera. Las gráficas 4.17, 4.18 y 4.19 también ilustran las ganancias en grado de servicio que pueden realizarse por troncal; con un nivel de tráfico constante de 0.55 E/canal, las probabilidades de retardo mayor que 20 seg. (sistemas de espera) son 40 % Para 1 canal, 3.3 % Para 5 canales y 0.5 % para 20 canales, respectivamente.

Los protocolos de señalización deben tomar en cuenta los siguientes problemas que se pueden presentar durante el funcionamiento del sistema:

1.- Control de contención.

Uno de los problpmas en sistemas de radio móvil troncal es que muchos usuarios pueden intentar accesar el sistema al mismo tiempo. Este intento de acceso puede col- isionar y en la ausencia de cualquier control, puede introducir una situación inestable donde las solicitudes continúan chocando y no se reciben exitosamente. Los protocolos de multi-acceso controlado son utilizados para resolver este problema de contención, imponiendo una disciplina en 10s usuarios que intentan ganar el acceso. El nivel de sofisti- cación del protocolo de multiacceso elegido determina la eficiencia máxima del mensaje, la cuai tiene un efecto directo sobre la eficiencia del sistema.

84

1

I Figura 4.19: Probabilidad de retardo para un sistema no dedicado de 10 canales [32].

lo-& I CANAL TRAFICO OE VOZ : 55E/CANAL n: 20 erg Tp min: 0.6 #ag. ~pmor.ro.9 sag.

2 ' io- r

3' 10

0 0 10.0 2ao so0 400 io0 600T iSeg) .

85

4 CANALES TRAFICO DE VOZ: 0.55 EKANAL

-

El control de contención puede tomar la forma de un esquema sencillo como el Aloha Puro 0 Aloha ranurado, O puede ser más sofisticado y utilizar un control de retroalimentación para evitar inestabilidad. Es difícil preveer las comparaciones de funcionamiento cuantitativo de estas opciones en un sistema de radio móvil, así el algoritmo de contención es incluido en los protocolos de señalización y es especificado en el sistema. El modo confiable de evaluar el funcionamiento del protocolo es mediante la simulación del sistema específico bajo consideración.

2.- Tolerancia de errores por propagación.

Mientras los mensajes de datos modulados necesarios para establecer las conversaciones son enviados entre móviles y base, las señales de RF son atenuadas por pérdidas en la trayectoria, desvanecimiento y ensombrecimiento; entonces los errores de datos pueden ser causados por ruido en el receptor. Los errores también pueden ser introducidos por interferencia co-canal y por el ruido de ignición de los vehículos. Se necesita el uso de protocolos de retransmisión selectiva, códigos de detección y corrección de errores, y modems con un funcionamiento adecuado al ruido. Un diseño pobre perderá eficiencia del sistema debido a un grado de servicio pobre de los móviles en la o d i a del área de servicio.

3.- Establecimiento de una llamada sin asignación de canal.

Si se inicia una llamada a una unidad individual se hace una comprobación de que el móvil llamado esté encendido, dentro del área de cobertura y que no esté ocupado con otra conversación, antes de que un canal sea asignado. La falla conducirá a la pérdida de la capacidad del sistema a medida que los canales de voz son asignados innecesariamente.

4.- Reconocimiento del Fin de Conversación,

La capacidad también puede ser desperdiciada al fallar en reconocer que la conver- sación ha terminado, así, se tiene que contar con un “tiempo de inactividad” antes de que el canal pueda ser reasignado. Se necesita un diseño de móvil en el cual los operadores se animen a colgar o indiquen de alguna otra manera cuando una conversación ha terminado, de modo que el controlador del sistema pueda saber que el canal está libre.

En conclusión, existen algunos aspectos importantes de diseño de un sistema de radio móvil troncal, los cuales tienen un efecto directo sobre su eficiencia espectral. Un diseiio eficiente tiene [32]:

1. Señalización de reasignación rápida.

2. Un canal de control no dedicado para sistemas pequeños y uno dedicado para sis-

86

temas grandes.

3. Espera en vez de bloqueo.

4. Un algoritmo probado de control de contención.

5. Tolerancia de errores de propagación.

6. Establecimiento de llamada sin asignación de canal para llamadas selectivas.

7. Reconocimiento confiable de “fin de conversación”.

De las gráficas niostradas anteriormente se concluye que el protocolo de Acceso Rápido es el más eficiente para sistemas grandes, debido a que como su nombre lo indica el acceso al sistema es muy rápido y puede manejar un número mucho mayor de canales (hasta 40). El protocolo Aloha de Longitud de Trama Dinámica es muy eficiente para sistemas pequefios ( 5 - 10 caiiales) que no requieren de una sefialización muy rápida.

4.3.2 Manejo del sistema de espera y asignación de canal.

Una solicitud de Ilmnada, que llega, al inicio del sistema de espera (“cola”) es examinada por el procesador central para criterios tales como prioridad, destino ocupado o no, etc., después de lo cual dicha llamada llega a su destino. Este recibe confirmaciones y entonces el procesador central envía un comando de “ir a canal”. El usuario y el destinatario se cambian a este canal y la conversación puede empezar. El comando “ir a canal” está dado en tres tiempos, de acuerdo al incremento de confiabilidad en condiciones de propagación pobre [29]. La fase de asignación de canal toma 300 ms para llamadas de grupo y 500 ins para llamadas selectivas. Cada vez que las solicitudes de llamada exceden el número de canales de voz, el canal de control es asignado como canal de voz y el próximo canal de voz libre se convierte en canal de control. Un periodo de 300 ms se permite a los móviles para encontrar y sintonizarse al nuevo canal de control. Cuando no se necesitan mensajes a ser repetidos, el tieriipo de seiialización total que se requiere para establecer una llamada es de 600 ms para una flotilla y 800 Ins para una llamada selectiva [ lo] . Además, si una llamada fracasa en su destino, debido a condiciones de propagación, se repite una vez más, y si ia repetición vuelve a fallar, entonces se envía un mensaje de “no disponible” al usuario. También, si una llamada de flotilla llega al inicio del sistema de espera, un comando de “ir a canal” se da directamente, sin una llamada a destino. Lo mismo ocurre para enviar un mensaje corto de datos sin conversación. Finalmeiite, cuando la conversación finaliza se envía un mensaje de “fin de conversación” vía el canal

87

m

'CANAL (E) I -

8 O

CANAL DE CONTROL NO DEDICADO

3 s 7 0 U N I

A C ~ N A L = ' Tráfico por canal en erlangs N = No. de canales.

Figura 4.20: Eficiencia del espectro [33].

de voz. Este es liberado y los móviles iiivolucrados cambian otra vez a búsqueda del canal de señalización 1291.

En la fig. 4.20 se muestra la eficiencia del espectro, relacionando el tráfico por canal o la utilización de un ca.nal de radio para transmitir voz con un grado de servicio dado y el número de canales, con un canal de control no dedicado. Se graficaron 4 ejemplos:

(a) GS = 30 % (T = h) y GS 5 5 % (T = 4h),

(b) CS = 60 % al 10 % Sobrecargado,

(c) GS = 5 % (T = h ) y GS 5 0.5 % (T = 4h), y

(d) GS = 10 % ai 10 % sobrecargado.

Para un grado de servicio del 30 % (curvas a y b) el criterio de sobrecarga (b) llega a ser dominante cuando el número de canales excede 5 Ó 6 determinando la cantidad de tráfico permisible. Para 9 canales, por ejemplo, la utilización del canal es 0.77 erlailgs, mientras quc para un canal es dc 0.48 erlangs si el grado de servicio permanece sin cambio. Por lo tanto, la ganancia de espectro es 1.60.

Las curvas c y d muestran la situación para un grado de servicio del 5 %. En este caso, la ganancia de espectro para 9 canales es 0.65 / 0.13 = 5. En la interpretación de esta figura se debe tener en cuenta, sin embargo, que el número de canales no puede incrementarse

08

%ANAL

0.8

0 7 -

0.6 - CANAL DE CONTmL NO DEDICADO

GS:JO% h.20s

O 3 -

0.4 ' ' I I I I I I

O 2 4 6 8 IO N

I %ANAL I

I

0.8

0 7 -

0.6 - CANAL DE CONTmL NO DEDICADO

GS:JO% h.20s.

0.3 -

0.4 ' ' I I I I I I

O 2 4 6 8 IO N

Figura 4.21: Eficiencia del espectro para diferentes porcentajes de tráfico telefónico PABX 12%

indefinidamente porque la utilización del canal comienza a decaer ligeramente debido al aumento en el tráfico de señalización 1331.

4.3.3 Interconexión telefónica.

Es deseable que los sistemas troncales puedan ofrerer posibilidades de manejo de tráfico tdefóiiico con sistemas PABX (Conmutador Automático Privado para inteconexión telefónica). Para un sistema con interconexión telefónica se debe tener en cuenta que una porción del tráfico time otras características que el tráfico considerado para radio troncal y que e1 tiempo de conversación promedio del tráfico PABX ea aproximadamente de 120 seg.

La fig. 4.21 sólo es válida para n n grado de servicio del 30 %. Para un valor pequrño de N (N < 7) el tiempo de espera total es prácticamente determinado por la espera de un canal de voz libre, y los tiempos de espera son proporcionales al tiempo de retención promedio. Por consiguiente los tiempos de espera para O % de tráfico telefónico PABX son más cortos que para 5 % de tráfico PABX, los cuales también 8on más cortos que para 10 % de tráfico PABX. Esto significa que el tráfico de voz permisible es más alto para O

-- - .... . ~ . .

% de tráfico telefónico PABX. Ahora bien, para un valor grande de N (N > 9) el tiempo de espera total es determiiiado por la espera para señalización. Así, para O % de tráfico PABX, un tráfico de señalización seguro significa menos tráfico de voz que para 5 %. Por lo tanto, el tráfico de voz permisible es más grande para 10 % que para 5 %. Bajo las condiciones antes mencionadas, con un número de canales excediendo aproximadamente 9, empieza a ser ventajoso mezclar tráfico PABX con tráfico de radio móvil troncal. Esta conclusión enlaza muy bien con la convicción de que ciertamente el tráfico PABX debe hallarse entre las facilidades provistas por un sistema de radio móvil troncal [29].

En conclusión, en esta sección se llevó a cabo el análisis del canal de control, incluyendo sus protocolos de señalización y su eficiencia en el uso del espectro de frecuencias; además, se consideró i s opción de interconexión telefónica.

90

. -.. . . . .. -.

Capítulo 5

Diseño de un sistema de radio móvil troncal aplicado a la CFE en ]La zona metropolitana de la Cd. de Guadalajara, Jal.

Introducción.

Como ya se mencionó, la aplicación adecuada de los sistemas de radio móvil troncal es en zonas densamente pobladas y la Cd. de Guadalajara, Jal., es una zona metropolitana con una alta concentración de instalaciones de CFE, que tiene problemas en su sistema de comunicación debido a la saturación de su espectro de radiofrecuencias.

En este capítulo, se realiza el diseño del sistema de radio móvil troncal para la Cd. de Guadalajara, Jal., toinando en cuenta el análisis teórico del capítulo 4 y la siguiente metodología de diseiio.

5.1 Metodología de diseño.

En esta sección se propone una metodología para el diseño del sistema de radio ni¿vil troncal. Dicha metodología se dividió en ires puntos principales:

91

El análisis de las necesidades de comunicación, que ion establecidas por el usuario.

El diseño del sistema a partir de la alternativa de solución elegida, la cual depeiiderá del grado de urgencia de la implantación del nuevo sistema así como del presupuesto disponible.

La implantación del sistema que se desarrollará mediante un plan de equipamiento por etapan de acuerdo con las prioridades de comunicación proporcionadas por el usuario.

Metodología para el diseño del sistema de radio móvil t roncal .

1. Comparar con otras tecnologías.

2. Analizar las necesidades de comunicación móvil.

Definir el número y el tipo de redes que comprenden el sistema.

s Definir los servicios de comunicación que se requiren. Dvfinir el grado de calidad requerido (coiifiabilidad, grado de servicio, porcentaje de cobertura, niveles de interferencia, calidad de la transmisión, etc.).

Considerar el crecimiento a futuro (normalmente se considera a 10 años debido al rápido avance tecnológico).

Tomar en iuenta la infraestructura existente.

Describir la operación del sistema actual y futuro.

3. Analizar las alternativas de solución (ventajas y desventajas).

Implantar un sistema nuevo con nueva tecnología.

Complementar la red actual con un nuevo sistema. Mejorar la red actual con el mismo sistema.

4. Factibilidad de aplicación del sistema.

5. Consideraciones de Diseiio.

Datos geográficos (ubicaciones, topología, entorno, etc.).

Parámetros del sistema. Requerimientos de calidad. Análisis de propagación (método convencional).

92

o Metodología de diseno.

6. Diseñar el sistema:

Especificar y seleccionar el área total de cobertura. Especificar la vigencia de la red.

Especificar el número de usuarios y estimar su crecimiento. Definir los servicios de comunicación

- tipos de servicios. - condiciones actuales del servicio - horario de servicio - duraciún promedio de la llamada - número promedio de llamadas por hora por usuario.

0 Estimar el trafico para determinar el número de canales requeridos (actual y

o Ubicar las estaciones (base de datos).

o Elaborar y analizar los perfiles topográficos de todos los enlaces. o Desarrollar el análisis de propagación utilizando el método apropiado (enlaces

futuro) .

críticos).

o Calcular la altura de las antenas. o Definir la confiabilidad requerida del servicio (equipo, propagación, sistema,

o Estimar la calidad de la transmisión (razón seríal a ruido, eti.). Análizar el canal de control.

o Plan de asignación de frecuencias:

etc.).

. - Lista de las frecuencias disponibles (autorizadas por SCT). - Distancia de reuso. - Separación entre canales adyacentes. - Análisis de intemodulación.

Cumplir con las regulaciones nacionales e internacionales (SCT, UIT, CCIR y

Pruebas de campo (enlaces críticos). WARC).

- Definir el equipo necesario incluyendo herramienta. - Calibrar el equipo de medición. - Ajustar el equipo de transmisión y recepción.

93

- Caracterizar la antena. * Medición del patrón de radiación. * Cálculo de la ganancia. * Cálculo del ancho del haz. * Cálculo de la relación de intensidad de campo hacia el frente y hacia

atrás. - es arrollar un protocolo de pruebas (transmisión y recepción), - Organizar las cuadrillas de medición (transmisión y recepción). - Definir 10s enlaces que se van a medir (cdticos).

Ajustar el sistema (comparación teórico-pr&ica). Consideraciones operativas y de administración.

7. Especificaciones del sistema.

O Especificación y características del sistema. O Especificación y características de los equipos:

- Especificación técnica. - Especificación mecánica. - Especificación de suministro de potencia. - Especificación ambiental.

8. Implantación del sistema.

O Clasificación de prioridades. O Plan de equipamiento por etapas. O Asignación de equipos por niveles. O Capaeitación del usuario.

Mantenimiento preventivo y correctivo (manudes). - Mantmimiento del equipo.

* cálculo del tiempo promedio entre fallas (MTBF). * cálculo del tiempo promedio de reparación (MTTR).

- Estimación del tiempo fuera de servicio por mantenimiento preventivo. - Cálculo de la indisponibilidad de un enlace de radio debido a fallas. - Determinación del número de repuestos (Erlang B). - Reporte de fallas.

O Estimado del costo del sistema (proveedores).

9. Conclusiones y recomendaciones (documentación del diseño).

94

5.2 Diseño de radioenlaces y coberturas.

Para el desarrollo de este punto, primero se establecieron íos datos geográficos y para ello se partió de la ubicación de la región en la cual se aplicará el sistema, dicha región es la zona metropolitana de la Cd. de Guadalajara, por lo que se utilizaron‘las cartas topográficas de INEGI’ de esta zona (F13-D-65 y F13-D-66, escala: 1:50,000). Para el diseño de los radioenlaces se eligió un punto en el centro de la ciudad, debido a que la mayoría de las instalaciones de la CFE se encuentran ahí y a que la estación central del sistema de radio móvil troncai se debe ubicar al centro del área de cobertura. Desde este punto se trazaron oclio radiales (un radial cada 45”), que son los m’nimos que especifica SCT partiendo del radial de O“ en dirección del norte real (no magnético) y girando en sentido de las maiiecillas del reloj; además, se trazaron 6 radiales más que fueron considerados como críticos porque presentaron obstrucción.

En segundo lugar se establecieron los parámetros del sistema de radio y por último se Iiizó el cálculo de los radioenlaces a través del “Método convencional para calcular la calidad de un sistema de radio” (ver sección 4.1). Para ello se contó con la ayuda del paquete H2A de diseño por computadora, el cual esta basado en dicho método. Los valores de los parámetros que se consideraron para el diseño de los radioenlaces se muestran en la tabla 5.1 y corresponden a los datos de entrada del paquete.

Como se puede observar en la tabla 5.1 se introdujo una pérdida adicional de - 8 dB que corresponde a la consideración de ensombrecimiento lognormal de - 6 dB por tratarse de un ambiente urbano y - 2 dB de obstrucción adyacente ai móvil (Método de Bullington [20]). Esta consideración se tomó a partir de la condición de que los móviles se encuentran distribuidos con una densidad uniforme sobre una área de servicio. La frecuencia de transmisión se encuentra en la banda de 806 a 821 MHz, por lo cual se estableció en 818 MHz. Se mencionan las características de las antenas móvil y fija (altura, ancho del haz, ganancia y tipo de polarización), la longitud de la línea de transmisión tanto del transmisor como del receptor, la potencia del transmisor (que es la adecuada para obtener una señal de recepción de por lo menos 39 dBpV en la orilla del area de cobertura, que es la que especifica SCT), la sensitividad del equipo receptor, tres tipos de márgenes de desvanecimiento, el factor climático y la temperatura anual promedio de la zona. Con respecto a las antenas, las más comúnmente utilizadas son: la antena tipo “taco de billar” o colineal para los repetidores, la antena tipo “yagi” para las estaciones base o fijas; y la antena tipo “chicote” o de de longitud de onda para los vehículos.

Llnstituto Nacional de Estadística, GeograGa e Iiiformatica.

95

Por otro lado, del paquete se obtuvieron dos tipos de resultados:

fijos y

0 variables.

LOS resultados fijos son aquellos que para cualquier enlace se mantuvieron iguales y estos resultados se muestran en la tabla 5.2. En ella se obtuvieron las pérdidas en la línea de transmisión tanto del transmisor como del receptor, las pérdidas en la transmisión y en la recepción (considerando pérdidas en los conectores de 0.5 dB), el margen de desvanecimiento compuesto (que es la suma en potencia de todos los margenes de desvanecimiento mencionados en la tabla 5.1), la potencia efectiva radiada (la cual debe ser 5 330 watts aparentes como lo especifica SCT), la temporada de desvanecimiento, la confiabilidad, la pérdida de propagación anual y del peor mes.

interferencis de canal

de transmisión del sitio

Tabla 5.1: Valores de los parámetros de diseño.

96

- .

misión en el receptor Pérdidas en la transmisión Pérdidas en la recepción Margen de desvanecimiento

Los resultados variables son, como su nombre lo indica, los que variaron para cada uno de los enlaces. Estos resultados están resumidos en la tabla 5.3, la cual muestra primero los enlaces y después los parámetros que variaron. En la parte de los enlaces se muestra el nombre de cada estación, su longitud, latitud y azimuth correspondiente. La estación Centro se considera como una estación fija y las demás como estaciones móviles. Del lado de los parámetros se muestran: la distancia del enlace, las pérdidas de espacio libre, la potencia de recepción y el margen de desvanecimiento. El parámetro principal fue la potencia de recepción en dBpV, ya que SCT especifica que en las orillas del contorno de cobertura del repetidor, la potencia requerida de la señal debe de ser por lo menos 39 dBpV, por lo cual se analizaron los enlaces ajustando su distancia hasta que cumplieran con este requisito.

- 0.5 dB - 0.6 dB 16.23 dB

annd-(nn sólo sentido) Tiempo fuera de operación del peor mea (un sólo sentido)

misión en el transmisor Pérdida en la línea de trans-

0.22 min

compuesto I Potencia radiada efectiva . 1 128.28 w H

Tabla 5.2: Resultados del diseño.

Ahora bien, revisando las tablas 5.2 y 5.3 se puede observar que cada uno de los enlaces cumple con las especificaciones establecidas por SCT, con lo cual tomando la distancia de cada enlace se definió el área de cobertura del sistema y se trazó en el mapa de la fig. 5.1. En el apéndice B se presenta un ejemplo de diseño por computadora para un radioenlace típico, que corresponde al enlace Centro-Sn. Martin de las Flores.

Una vez que se obtuvo la cobertura del sistema se procede a desarrollar la estimación del tráfico del sistema.

97

D = Dinlands del enlace. L~ = PCrdida de espacio Libre. pRx = Potencia de recepc ik MD = Msrgcn de deivsnccimknto.

Y I d b v ) - -

44.05 - 43.73 - 40.02 __ 38.14 - 42.88 __ 44.16

43.40 - 46.16

43.63 __ 42.79

40.08 __

40.57

Tabla 5.3: Resultados del Análisis.

98

Figura 5.1: Cobertura del sistema de radio troncal para la Cd. de Guadalajara.

5.3 Estimación del tráfico del sistema.

En esta sección se lleva a cabo la estimación del tráfico del sistema de acuerdo al análisis de tráfico presentado en la sección 4.2 y a los parámetros técnicos de la CFE-DDJ mencionados en la sección 3.2.

Utilizando las ecuaciones (4.8), (4.9) y (4.18) se obtienen las tablas 5.4 y 5.5. La tabla 5.4 es para un sistema de 5 canales y se utiliza para corregir gráficamente la curva de T = 3 de la fig. 4.6 de la sección 4.2.4; y la tabla 5.5 es para un sistema de 10 canales cuyos resultados se grafican superpuestos en la fig. 5.2 junto con la corrección a la curva de T = 3 para N = 5.

Esta figura (5.2) nos sirve para observar el comportamiento de los sistemas de 5 y 10 canales bajos las mismas consideraciones. El procedimiento para estimar el tráfico en estas tablas es el siguiente:

99

1. Con las ecuaciones (4.9) y (4.18) se obtiene el tráfico total (AT) del sistema para un GS = 10 % (T=h) y N número de canales.

LOO -

2. Con este valor de (AT) y haciendo T=O (caso de Erlang C) en la ecuación (4.18) se obtiene un GS resultante de la ecuación (4.9), que corresponde a un caso ideal cuando el usuario no tiene que esperar para accesar el sistema.

3. Se calcula el trafico por canal (Aconn[) dividiendo (AT) entre N y empleando la ecuación (4.8) se obtiene el número de móviles por canal utilizando el valor de 1.9 tx/hr/usuario, proporcionado por la CFE.

4. Se mantiene fijo el valor de GS calculado en el punto (2) y se vana el valor de T (por ejemplo: 3, 10, 30, etc), de la ecuación (4.18) se obtiene un nuevo valor de (AT) y se repiten los puntos 3 y 4 sucesivamente hasta obtener las curvas deseadas.

13.83

- N 5; tx./moi - -

h 15 20 30 40 50 60 70 80 90

- &.

Mov . /canal 98.26 72.51 47.47 35.25 28.02 23.25 19.87 17.34 15.39

. . Aeonm~ (E)

0.77 0.76 0.75 0.74 0.73 0.73 0.73 0.73 0.73 0.73

PD & Probabilidad de retardo ACaM1' = T a c o por canal

__ - hr. =

3.88 3.82 3.75 3.72 3.69 3.68 3.67 3.66 3.65 3.65

- - AT(E)

- - )

': T = 3 sep. - - po 0.51 0.48 0.46 0.45 0.44 0.43 0.43 0.43 0.42 0.42 N: - -

41.03 41.03 41.03 41.03 41.03 41.03 41.03 41.03 41.03 - -

Mov./canal 99 73 48 36 28 24 20 18 1 6 14

To. de canales GS = Grado de servicio h = Duración de llamada

Tabla 5.4: Resultados de la corrección de la curva de T = 3 de la fig. 4.6.

100

Figura 5.2: Corrección a la curva de T = 3 para N = 5 y curvan de T = 3, 10 y 30 para

112.08 83.18 54.77

118.11 87.47 57.25

122.75 91.28 60.03

- N = 10.

16 20 30

15 20 SO

15 20 30

N = 10; ti

0.84 =,-(El

- - T h O

3 3 3

10 10 10

30

30 T

-

30 - -

106.10 15 0.84

0.88 0.87 0.86

0.93 0.92 0.90

0.97 0.96 0.95

I

Tiempo de espera promedio P, = Probabilidad de retardo AcSnol = Táfico por canal

- mov./h .~

8.40 8.4

8.87 8.78 8.67

9.35 9.23 9.06

9.71 9.63

= 1.9 ..

. 9.50 N =No. de canales ___ - GS = Grado de servicio h = Duración de llamada

Movfcanal

112 84 55

119 88 58

123 91 60

Tabla 5.5: Resultados de las tres curvas de T = 3, 10 y 30 para N = 10 de la fig. 5.2.

101

Por otro lado, para llevar a cabo el análisis de tráfico se elaboraron tres tahlas de crecimiento considerando tres tiempos de duración de llamada (11) d' iferentes:

o h = 15 seg. que es el valor mínimo considerado (tabla 5.6).

h = 20 seg. que es el valor promedio considerado (tabla 5.7).

o h = 30 seg. que es el valor máximo considerado (tabla 5.8).

Para elaborar estas tablas también se utilizaron las ecuaciones (4.8), (4.9) y (4,18), tomando en cuenta las consideraciones de diseño de la sección 4.1 y las del análisis de tráfico Para 10s canales de VOZ mencionadas en la sección 4.2.5. Bajo estas consideraciones se malizaron las tablas de crecimiento. El grado de servicio del 10 % se considera para el Peor Caso cuando el tiempo de espera promedio es igual al tiempo de duración de llamada 1261 *

Con respecto a cada tabla se tomó en cuenta el número de móviles a partir de diciembre de 1990, con base en el Último inventario de equipo de telecomunicaciones proporcionado por la CFE-DDJ a diciembre de 1987 (tabla 3.1) y considerando un crecimiento anual de 5.5 % para la Cd. de Guadalajara, Jal., según los datos estadísticos también proporcionados por la CFE-DDJ de su Última encuesta 121. Se obtuvo el tráfico total y se dividió entre el número de canales para obtener el tráfico por canal. Este último nos indica que tan cargado se encuentra el canal, por lo que sólo se extendió la tabla hasta donde el tráfico por canal es igual a 1 (saturado). El tráfico generado por móvil se obtuvo de la ecuación (4.8) tomando los datos estadísticos proporcionados por la CFE 121.

En la tabla 5.6 se puede apreciar que para un sistema de 5 canales con un grado de servicio del 10 % aproximadamente corresponde a 10 años, con la garantía de que el sistema no presentará problemas de saturación. Si se quiere cargar un poco más el canal antés de aumentar el número de canales, se puede garantizar una degradación en el servicio por lo menos hasta 3 años más que corresponde a GS = 28 % y una carga de canal de 0.84 erlangs. El sistema de 10 canales esta garantizando su funcionamiento óptimo para 26 años con un grado de servicio del 10 '% aproximadamente.

En la tabla 5.7 se muestra el crecimiento considerando un tiempo de retención dr 20 seg. Para el sistema de 5 canales se estiman 5 años de funcionamiento Óptimo respetando un grado de servicio del 10 % aproximadamente, pero si todavía no se quieren agregar canales, el sistema puede ser degradado 3 años más con un GS = 30 % que corresponde a un tráfico por canal de 0.85 erlangs. El sistema de 10 canales se estimo para 20 años con un grado de servicio de aproximadamente 6 % y con una carga de canal de 0.80 erlangs.

102

- Año

O 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 I5 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

-

- -

TABLA DE CRECIMIENTO h = 15 Tráfico No. de

Móviles 263 (Dic/SO; 277 292 308 325 343 3U2 382 403 425 448 472 498 525 554 584 616 650 686 724 764 806 850 897 946 998 1053 1111 1172 1236 1304

- Total (E) 2.10 2.21 2.33 2.46 2.60 2.74 2.89 3.05 3.22 3.40 3.58 3.77 3.98 4.20 4.43 4.67 4.92 5.20 5.48 5.79 6.11 6.44 6.80 7.17 7.56 7.98 8.42 8.88 9.37 9.88 10.43

iota: A,, = 0.008 E. tx./mov./hr. = 1.9 crecimiento anual = 5.5 %

Tráfico por canal E & 0.44 0.46 0.49 0.52 0.54 0.57 0.61 0.64 0.68 0.71 0.75 0.79 0.84 0.88 0.93 0.98 1.04

0.22 0.23 0.24 0.26 0.27 0.28 0.30 0.32 0.34 0.36 0.37 0.39 0.42

0.46 0.49 0.52 0.54 0.57 0.61 0.64 0.68 0.71 0.75 0.79 0.84 0.68 0.93 0.98

0.44

1 1.04

T = tiempo de espera promedio GS = grado de servicio

__ - -

( N = 5 0.39

0.72 0.98 1.34 1.85 2.57 3.58 4.99 6.99 9.83 13.85 19.83 28.47 41.50 60.58 89.71 134.65

__ - 0.53

- __

N = no. de canales

= h 0 N = 10 2.69 E-6 4.58 E 6 7.89 E 4 1.36 E-5 2.38 E 5 4.17 E 5 7.30 E-6 1.27 E 4 2.23 E-4 3.91 E-4 6.31 E 4 1.18 E 3 2.09 E-3 3.68 E 3 6.55 E 3 0.01 0.02

0.06 0.12 0.22 0.42 0.78 1.48 2.80 5.40 10.55 20.81 42.06 85.77

0.03

ir9.35

Tabla 5.6: Tabla de crecimiento para un tiempo de retención de 15 seg.

103

__ - P I ' i O E PE'l8 8 9 ' l i Lp'LE 18'11 10'8 EI'E E 0 1 SEO BP'O 92'0 E l ' O L O O EO'O ZO'O 10'0 IO0

'3 OP'L -3 OI'P -3 OE'1 3 F9'L 3 Q C , -3 EI 'L -3 8E' I -3 IO'S -3 l@P

F& 2 -

- _.

98 ' iE I 88'80 18'98 1O9I BB'OE PVIE EVtl 9P'OI l r L PE.9 9L'E I l 'C BB'I 1=N

rrsn 'p U$.!,

S O L 06'0 PB'O 08'0 98'0 ow0 81'0 EL0 88'0 IB'O 18'0 89'0 99'0 29'0 0 P ' O LP'O Pp'O Z I ' O op'o 8E'O 8C'O IC'O ZE'O OE'O 82'0 12'0

01 = N

!> = ,I, 1p=q __

IO1 06'0 I60 08'0 # S O 08'0 81'0 ZL'O u90 P S O 18'0 89'0 99.0 = N

866 8t6 168 098 nos PO1 I21 888 098 918 I89 t 9 9 9c9 S6I ELP SIP 9ZI COI ZBE L8E CIC 9EE 80E 202 1 1 2

oa/a!a) ESZ "1!'PW 'P ' O N

. .. - - 9c i e ce ze

oe 12

01 81 11 81 91 I1 E l Z 1 I1 01 8 8 L 8 9 P E E I 0

E!.-

TABLA DE CRECIMIENTO h = 30 TlUfiCi , I_

0.87 0.92 0.97 1.02

- Ario

O 1 2 3 4 5 6 7 8 9

10 11 1 2 13 14 15 16 17 Ola:

-

- -

.” 0.43 37.96 0.46 55.31 0.48 81.70 0.51 122.31

No. de MUvilcs

263 (Dic/gO) 277 292 308 325 3+3 362 382 403 425 448 472 498 525 554 584 616 650

= 0.0158 E. tx./mov.lhz. = 1.9

3 4.15 4.37 4.61 4.86 5.13 5.41 5.71 6.03 6.36 6.71 7.07 7.45 7.66 6.29 8.75 9.22 9.73

10.27 __ __

1 0.54 1 0.57 0.60

0.67 0.03

0.70 I o::: I 1 0.62

0.87 0.92 0.97 1.02

11 = diiracijn d. la Usrnnds r = ticntpo dc GC = grado de servicio N = no. de canales erecimicnro anual x 5.5 %.

= h m- N = 10 3.20 E-3 5.70 E-3 0.01

0.03 0.05 0.10 0.19 0.36 0.67 1.25 2.35 4.51 8.68

17.16 34.06 69.25

144.26

o.ni

Tabla 5.8: Tabla de crecimiento para un tiempo de retención de 30 seg.

2ú nos indica el tiempo de espera promedio de una. llamada promediado sobre todas 1a.s llamadas (retardadas y no retardadas) independientemente de T, que aplicado a este caso nos indica, el tiempo de espcra máximo tolerable; r j nos indica el tamaiio o longitud del sistema de espera; 2úk nos indica el tiempo de espera del nivel k y q k el número de usuarios del nivel k eii espera.

Observando el comportamiento de la tabla 5.9, el análisis para 11 = 30 no se consideró, debido a que el sistema de 5 canales se encue,ntra sa.tnrado desde su inicio, además de que ya es .un tiempo máximo de conversación. Por otro lado, en base a la expericiicia se ha observado que un mensaje típico en la CFE [2] comprende 4 transmisioiies de aproximadamente 3.5 segundos promedio de duración y 2.0 segundos de “pausa” entre cada una, resultando un total de 20 segundos de duración promedio del mensa,.k. Por consiguiente, tamhi& se descartí, el análisis para h = 15 porque considerándolo para CFE, es un tiempo corto para la conversación. Entonces sólo se consideró el análisis de li = 20 porque es un tiempo promedio que correspoiide a llamadas cortas para dar órdenes o instrucciones, recibir confirmaciories y además cumple con la duración de un mensaje típico de la CFE.

105

T = 'Tiempo Promedio dc Espera pera ~ C C C ~ ~ I el ,i.icma. iu = Tiempo Promedio de Espero sobre toda, lar Uamsdas N = No. de canales

h = Duracidn de Uamads G S = Grado de servicio k = nivel de prioridad (1 > 2 > 3)

incluyendo aqucUas que no son retardada. (independienic de T).

a = Longitud del sisieme de crpera.

Tabla 5.9: Talda comparativa entre los sistemas de 5 y 10 canales.

Para el sistema de 5 canales se tendrá un buen funcionamiento durante 5 años con un grado de servicio del 10 % (óptimo) y hasta 6 Ó 7 años (dependiendo de T = 3 ó 10, respectivamente) con un gmdo de servicio degrada,do. Para T = 3 seg. (óptimo) el tiempo de espera promedio de una llamada, será de 8.66 seg. y la longitud del sistema de espera será de 33 solicitudes de llamada. Si el sistema considera 3 niveles de prioridad, su comportamiento será que el nivel 1 teridrá un tiempo de espera de 7.78 seg. (que es mennr a a), el nivel 2 esperará 0.17 spg. más que el nivel 1 y el nivel 3 esperará 0.34 seg. más que el nivel 1. Para T = 10 seg. habrá que esperar casi 14.89 seg. por el servicio y el tamaño del sistema de espera será de 62 solicitudes de llamada. Como se puede aprecia.[ la capacidad del sistema de espera subió casi al doble al igual que el tiempo de espera. EII este caso para los 3 niveles de prioridad se tiene que el nivel 1 esperará 8.42 seg. (menor que a) , el nivel 2 esperará 0.18 seg. más que el nivel 1 y el nivel 3 esperará 0.37 seg. mas que el nivel 1. Así mismo, una mayor ventaja al usar prioridades se observa en el número de usuarios en espera con prioridad ( q k ) que es mucho menor que si no se manejaran prioridades ( q ) . Además, como los tiempos de procesamiento son muy rápidos para este sistema, no se tendrá ni un usuario de difereiicia en espera entre cada nivel de prioridad.

106

Parámetro Longitud de mensaje promedio Tiempo promedio de espera Tráfico por móvil Grado de servicio Tiempo en operación Tiempo de espera máximo tolerable No. de usuarios en espera Niveles de prioridad Tiempo de espera del nivel 1 No. de usuarios en espera con prioridad 1

5 canales 20 seg.

3 seg. 0.01055

10 % 5 años

8.66 seg. 33.37

3 7.78 seg.

7.49

10 canales 20 seg.

3 seg. 0.01055

10 % 20 años

11.04 seg 97.90

3 8.95 seg.

39.68

Tabla 5.10: Sistema recomendable para CFE.

Analizando el sistema de 10 canales con T = 3 seg. se tiene que el tiempo de espera promedio será de 11.04 seg. y el sistema de espera tendrá una longitud de casi 98 solicitudes de llamada. Manejando 3 niveles de prioridad, para el nivel 1 el tiempo de espera será de 8.95 seg (menor que U), el nivel 2 espera 0.19 seg. más que el nivel 1 y el nivel 3 espera 0.39 seg. más que el nivel 1. Para T = 10 seg. , el servicio tarda.& casi 21 seg. y habrán casi 196 solicitudes de llamada en espera. Para los 3 niveles de prioridad se tiene que el nivel 1 esperará 9.38 seg. (menor que U), el nivel 2 esperará 0.2 seg. más que el nivel 1 y el nivel 3 esperará 0:41 seg. más que el nivel 1. Para este sistema se tendrá i usuario de diferencia en espera entre cada nivel de prioridad y también el número de usuarios en espera con prioridad es mucho menor que a.

El análisis da el funcionamiento del sistema en términos de tiempos de espera promedio, probabilidades de retardo y número de llamadas falladas, etc.

En la práctica, lo normal es instalar u n número pequeño de sistemas y monitorear cuidadosamente su funcionamiento en el periodo inicial, durmte el cual los prohlemas pueden ser detectados y corregidos. Por lo cual, es recomendable iniciar con un sistcma de 5 canales porque se ajusta a las necesidades iniciales de CFE hasta por un periodo de 5 años. U n a vez que los primeros 5 canales cumplan con el tiempo estimado se deberán agrega,r otros 5 canales y el sistema se dehe analizar como uno de 10 canales para un periodo de 20 años (6 15 años más, despues de los 5 aiios del sistema de 5 canales). Los resultados obtenidos en la tahla 5.9 nos indican que el análisis de ambos sistemas para T=3 seg. tienen un comportamiento óptimo! Adecuando estos resultados a las necesidades de CFE io recomendable es el análisis para T=3 seg. con lo cual las características del sistema se muestran en la tabla 5.10.

107

En esta sección se llevo a cabo la estimación del tráfico del sistema de radio móvil troncal en la Cd. de Guadalajara, Jal. y se finalizó con un sistema recomendable para CFE, el cual se muestra en la tabla 5.10. A continuación se procede a realizar el diseiio del canal de control.

5.4 Diseño del canal de control.

Para diseñar el canal de control se toma en cuenta la información proporcionada en la sección 4.3. Los protocolos de señalización analizados son:

1. Aloha de Longitud de Trama Dinámica

2. Aloha de Trama Dinámica con Traslape (Acceso Rápido)

De este análisis se concluye que el protocolo Aloha de Longitud de Trama Dinámica es el adecuado para el sistema de 5 canales diseñado para CFE en la sección 4.3.1, ya que es muy eficiente para sistemas pequeños (5 - 10 canales) y además no requiere de una señalización muy rápida.

Por otro lado, del estudio de la eficiencia del espectro (fig. 4.20) se tiene que para CFE es adecuado un grado de servicio del 30 % para el canal de control, porque se puede utilizar éste canal con un volumen de tráfico más alto (0.77 E), que para un grado de servicio del 5 % con un tráfico por canal de 0.65 E (canal subutilizado); esto, con un canal de control no dedica.do aplicado a un sistema de radio móvil troncal con pocos canales (5 a 10). Sin embargo, se recomienda un sistema con canal de control dedicado, debido a que normalmente los proveedores venden este tipo de sistema, previendo siempre un futuro cretimiento.

Ahora bien, puesto que la unidad de control es responsable sólo del procesainieiito de llamadas es ra.zonahle asumir que el retardo tolerable es muy largo comparado con el tiempo de servicio promedio (en el caso de que pueda ser alcanzada una alta ocupación de canal), de modo que la disciplina. de espera y la. distribución de tiempos de retención tengan un efecto pequeiio. El tiempo medio de procesamiento de una llamada no se espera que exceda 1 segundo, por lo cual es aceptable un retardo máximo tolerable de 5 a 10 segundos (281.

108

Considerando e1 tiempo de procesamiento (tp) como sigue:

0.90

tpi = 5 seg. (Típico) y

tpa = 1 seg. (Peor caso)

5143

se obtiene el siguiente trafico por móvil para cada uno de los tiempos de procesamiento de la ecuación (4.8):

Ai = 1.75x1W4 erlangs y A2 = 5.27x10-' erlangs

respectivamente.

0.72 4114

No. Mov.

Tabla 5.11: No. de móviles que puede soportar el canal de control.

Para hacer una comparación ciitre los dos tiempos de procesamiento se elaboró la tabla 5.11, donde se puede observar que de acuerdo a la cantidad de móviles con que cuenta CFE y a su crecimiento, CFE toleraría un tiempo de procesamiento de 1 seg., aunque se recomienda un tiempo de procesamiento de 5 de seg., el cual se logra comúnmente con los equipos existentes en el mercado actualniente y además ofrece un mejor grado de servicio con menores tiempos de espera para accesar el sistema. También, en la misma tabla se consideraron 3 casos para el tráfico del canal: (1) 0.5 E que corresponde a un 50 % de la carga del canal, ( 2 ) 0.72 E que corresponde a una carga Óptima del canal [27] y (3) 0.9 E que corresponde a un canal casi saturado. De lo anterior, para el primer caso el canal esta subutilizado y para el tercer caso el canal se satura a muy corto plazo, por lo que el segundo caso es el recomendable. En sistemas grandes (arriba de 7700 móviles) el tiempo requerido de un móvil para buscar y encontrar el canal de control llega a ser tan grande, que es más eficiente dedicar un canal como canal de control [lo].

109

Para la aplicación a CFE, se recomienda un sistema que cuente con un canal de control dedicado que soporte un tráfico de señalización de 0.72 E, con tiempos de procesamiento de llamada de 1/3 seg.

Finalmente, del análisis correspondiente a la opción de interconexión telefónica del sistema de radio móvil troncal (fig. 4.21), se recomienda como máximo un 5 % de tráfico telefónico (PABX) para el caso de 5 canales para CFE.

Con esto se concluye la parte de diseño del sistema de radio móvil troncal aplicado a la CFE en la zona metropolitana de la Cd. de Guadalajara, Jal. En las siguientes dos secciones se presenta la información sobre la operación del sistema.

5.5 Consideraciones operativas y de administración.

El funcionamiento del sistema de radio móvil troncal se describió en la sección 2.2 y la operación del equipo se da en los manuales del proveedor. Así, esta sección se enfoca principalmente en la estación de control, la formación de grupos de trabajo (flotillas) y la asignación de equipo por niveles de prioridad.

Estación de control.

Con respecto a la estación de control que es el corazón del sistema, se divide en las siguientes partes:

1. Supervisor Troncal

2. Unidades Lógicas Móviles

3. Unidades Lógicas de la Estación de Control

4. Canal de Control del Sistema

El supervisor troncal es el controlador del sistema y debe ser lo bastante inteligeiite para operar el equipo de radiofrecuencia, para comunicarse con las unidades lógicas de la estación de control y las de radio móviles, para recibir y procesar todas las solicitudes y supervisar y registrar las actividades de la red. Debido al alto nivel de inteligencia requerido por esta unidad de procesamiento, se necesita una mini o microcomputadora.

110

Las unidades lógicas móviles, aparte de la habilidad para transmitir/recibir y seleccionar su frecuencia de operación, también requieren de un nivel de inteligencia que permita a los vehículos iniciar o recibir Ihmadas, bajo el control del supervisor troncal. Esta inteligencia puede ser provista por un microcomputador.

Las unidades lógicas de la estación de control son un punto de despacho para el sistema. Se necesita un microprocesador para proveer iiiteligeiicia para la coordinación de los despacliadores con los radios móviles y el supervisor troncal. El canal de control dedicado se utiliza para las funciones de control del sistema. Por medio de este canal el supervisor troncal se comunica con las unidades lógicas móviles y los puritos de despacho del sistema 1.34).

La administración del sistema de radio móvil troncal diseñado se llevará a cabo a través del Departamento de Comunicaciones de la dependencia RTOC. Es necesario contar con una habitación en la azotea del edificio y con aire acondicionado, ya que en ella se localizarán los repetidores, filtros, un regulador de voltaje y un sistema de alimentación automático. En el techo de esta habitación se debe instalar una soia antena transceptora con su torre de retenidas. También debe localizarse otra estancia en la planta baja del edificio donde se este monjtoreando el sistema, además puede funtionar como oficina para dar servicio al usuario. Ambas habitaciones deben estar comunicadas y tiener acceso restringido. En la figura 5.3 se muestra un ejemplo de como sería la configuración de una &ación de control. Además, la conipiitadora supervisa, a,iializa la información y ehbora una estadística sobre la duración de llamada, no. de llamadas, tiempos de espera, etc.

Formación de grupos ¿e trabajo.

Por otro lado, para lograr u n uso eficiente del sistema se deben formar grupos y subgrupos de acuerdo a las necesidades de comunicación de CFE. Para ello, se toman en cuenta los niveles de jerarquización y los diagramas de las redes de CFE (Figs. 3.4, 3.5, 3.6 y 3.7) de la sección 3.2. A continuación se muestran los niveles de jerarquizacióii de la CFE, los cuales son válidos pa,ra cualquier región de la misma. En la tabla 5.12 se presentan cuatro niveles de jerarquización para llevar a cabo las actividades relacionadas con la operación y el mantenimiento de la red eléctrica; en la tabla 5.13 se muestra la jerarquización del área administrativa y en la fig. 5.4 se ilustra como se lleva a cabo la comunicación entre los niveles antes mencionados.

De todo lo anterior se tienen los siguientes puntos:

1.- 4 dependencias: DDJ, CCAOC, RTOC y RGHBS

2.- 4 redes: OA, DDJ, CCC y CCAOC

111

Ea2 . . .& ... &...d... k .!. w

I I I I I

I I IT I

I I I I I I DESPACMOR COMPUTADORA CWORA IMPRESOIUI

REO TELEFONIU PUBUU

Figura 5.3: Ejemplo de una configuración de una estación de control [34].

112

OPERACION Personal Dependencii

CCA DD

RGH RT

CCA DD

RGH RT

CCA DD

RG RT

CCA UD

RGII KT

~ ~ ..-.

Jefe Area de Control. Gerente de Distribución. Superintendente RGH. Superintendehcia General Regional. Superintendente de Oueración. Subgte. de Distribución; Jefatura de Operación de Distribución; Supttes. de Zonas de Distribución. Jefe de Departamento Regional Generación. Supttes. Regionales de Especialidad; Auxiliar Técnico Regional; Supttes. Generales de Zona; Suyervisorrs Regionales. Jefes de Departamento. Jefe de Operación Area; Jefe de Subestaciones de Distribución; Jefe de Subtransmisión; Jefe de Sector en Zona Metropolitana; Jefes dr Deptos. de Distribución en Zonas. Supttes. de Centrales Generadoras. Supttes. de Especialidad Zonas Restantes. Resto. ingenierus de campo de especialidad; Cuadrillas; Subestaciones de Distribución. ingenieros de campo y cuadrillas. Inspectores de Transniisión y cuadrillas; Subestaciones de Potencia.

Tabla 5.12: Jera,rquisación de operación [2]

113

- JERARQUIZACION DE LA RED

DE RADIOCOMUNICACIONES PARA LAS DEPENDENCIAS DE C.F.E.

A

I I

Figura 5.4: Jerarquización general [2].

ADMINISTRACION Nivel I Personal

A I Gerente de Distribución; Subgerente Comercial; /I I Administrador General;

de Zona de Distribución.

I Administradores de zonas y sectores. C I Administradores de Agencias; H

U I Cuadrillas de Conexiones.

Tabla 5.13: Jerarquización de administración. (21

Se formará un grupo por cada dependencia y cada grupo se dividirá en subgrupos de acuerdo a sus funciones. Esta planeación de grupos se muestra en la tabla 5.14

114

Grupos

Nombre DDJ

CCAOC

RTOC

RGHBS

Miembros

Nombre __ No. G . l . l - -

G.1.2

- G.1.3

- G.2.1

G.2.2 _.

G.3.1

_.

G.3.2 G.4.1 __

__ G.4.2 _. -

OA

DDJ

ccc

CCAOC

Mantto.

RTOC

Mantto. RGHBS

Mantto.

SE’s de Distrib. Móviles y portátiles DDJ Depto. de S.E’s de Distribución Sectores

Oficina de Zona Agencia y sucursales Sectores

Oficina de zona Sectores

RGHBS RTOC DDJ OA Depto. de S.E’s de Distribución S.E’s de Distrib. Cuadrillas de subtransmisión Depto. de Comunicaciones de ZTJ Cuadrillas Depto. Regional de Generación Centrales Generadoras Cuadrillas

- sub- -

No. ~ -

G . l . l . l G.1.1.2 G.1.1.3 G.1.1.4 -

G.1.2.1 G.1.2.2 G.1.2.3 G.1.2.4 -

G.1.3.1 G.1.3.2 G.1.3.3 G.1.3.4 ___

- ___

- __

- __ -

bgrupos Miembros

Hidalgo Juárez Libertad Oriente

Hidalgo Juáree Libertad Oriente

Hidalgo Jubree Libertad Oriente

Tabla 5.14: Planeación de grupos.

115

Cantidad 1

263

Tabla 5.15: Inventario de equipo.

Descripción Estación de Control Móviles 17 para el Nivel 1 10 para el Nivel 2 7 para el Nivel 3 (coordinadores)

225 para el Nivel 3 (cuadrillas)

Asignación de equipo por niveles de prioridad.

El inventario de equipo de la tabla 5.15 cumple con la jerarquización de CFE mencionada en esta sección. La cantidad de móviles que se esta dando es a Diciembre de 1990 y la cantidad de equipos de radio que se proporciona por niveles de prioridad fue estimada en forma unitaria por cada puesto de trabajo del personal y tomada de la jerarquización de CFE tanto de operación como de administración. Sólo se modificó un poco la de op- eración, ya que el nivel A y B tendrán el nivel 1 de prioridad, el nivel C tendrá el nivel 2 y el nivel D corresponderá al nivel 3; y para la de administración, el nivel A tendrá el nivel 1 de prioridad, el nivel B tendrá el nivel 2 y el nivel C corresponderá al nivel 3.

Los tres temas tratados en esta sección comprenden la operación y administración del sistema, que como se puede observar es necesario desarrollarlos para ia organización del sistema posterior al diseño. Finalmente, se presenta una metología para las pruebas de campo en la siguiente y última sección de este capítulo.

5.6 Procedimiento de puesta en servicio.

El procedimiento de puesta en servicio para sistemas de radiocomunicaciones se enfoca principalmente en las pruebas y ajustes del sistema. Así, una vez que se ha desarrollado todo el análisis teórico del diseño del sistema, el siguiente paso es el de efectuar las pruebas de campo, cuyo resultado permitirá conocer la confiabilidad del método analítico empleado. La realización de dichas pruebas se puede facilitar siguiendo los pasos de la metodología que se enumeran enseguida:

116

Metodologia pam las pruebas de campo.

1. 1. Definir el equipo necesario para las pruebas.

2. 2. Realizar la caracterización de la antena que se utilizará para las pruebas.

3. 3. Desarrollar un protocolo de pruebas.

4. 4. Organizar las cuadrillas de medición.

5. 5. Definir los enlaces que se van a medir.

6. 6. Comparación Teórico-Práctica.

7. 7. Documentar los resultados obtenidos.

5.7 Especificación del sistema y del equipo.

Una vez realizado el diseño del sistema, con base a éste, se procede a la especificación final del equipo y del sistema. La especificación del sistema se refiere a los datos que se utilizan para describir dicho sistema, así como las características que lo definen, tales como la calidad de la transmisión, el tráfico, la confiabilidad, la disponibilidad, el área de cobertura, etc. Así, en las tab1a.s 5.16 y 5.17 se muestra la especificación completa del sistema de radio móvil troncal aplicado a. la CFE en la zona metropolita.na de la Cd. de Guadalajara, Jal., diseñado en este capítulo; por lo que estas tablas contienen los valores de los parámetros de diseño considerados en las secciones 5.2 y 5.3, incluyendo los datos de aquellos parámetros que tienen que cumplir con la n0rmativida.d mcional e interna.cional (CCT, CCIR y UIT), los valores típicos comúnmente utilizados por los proveedores de los equipos actualmente en el mercado y los datos recomendados en base a la experiencia obtenida en la preparación para la realización de este trabajo. Cabe h c e r notar, que los datos mostrados entre corchetes corresponden a las recomendaciones de la CCIR.

11.7

ESPECIFICACION Cdidad de la señal (SIN, SINAD.) PoknPs de transmisión ScnUMlidsd de recepción Tipo de tranimiddn Tipo de señales Clase de emisidn Modo de comunicsción Bsndi de freeuuidaa No. de canales Modo de operación Are- de cobertura No. de ce1d.s Radio de Is celda Forms de 1 i celds Porcentaje de cobertura Probnbüidad de p M d a (Contorno de Is celda) Nivel de señal recibida No. de ususrios (m6rUei J portátiles) DcRcimcis anud Grado de servicio TniReo del sirtcms,canal, usuario Tipo dc lrálico Tiempo promedio de la llamada No. prom. de transmisiones/br/usumino No. de Mov/canal No. de -pos No. de sub-grupos No. de subsubgrupos Tiempo prom. de Usmads para PABX Tiempo Rera de operación a n d Tiempo Iuera de operación dcl peor mes Creeidenlo a n d Tiempo de resbastecimiento dc rcpucatoa No. de repuestos Delecdón de errores

EL SISTEMA 30 dB, 30 dB

(-117 dBm (0.3 pV) [ZpV]"' Analógica, Digital Von. Dato. F3E (UIT) dncrono UHF: 800 - O00 MHI. 6 a 20 (Máximo) memiduplex ver fig. 4.23 1 a 12.42 Km. Tendencia a circolar

(B, M) 2 a i W, (P)? 3W-

2 99 % 5 6 % SCT: 39 dBuV (Contorno de la eeldab 2!33(Dic/9ó) ' 5 2 % i l O % 2.92 E, 0.68 E, 0.01066 E. Sistema de eapcrs (Erlang C) 20 ieg. 1.9 (N=S) 73, (N=10) 84.' 4 8 11 110 .eg. 0.88 Mn. 0.2a min. 6.6 96 872 k. 32 Código de chequeo dc redundancia Ueücca reducida (53,47)

torsi6n. SINAD = (S t N + D)/(D t N) dondc D = < tt ( 8 ) Bme, (M) Móvil, (P) PorUtil, [CCIR], N = No. de csndei.

t 0.16 pV 20 dB SINAD, 0.36 pV 20 dB SINAD, 0.12 pV sensibilidad i<iuelcb.

Tabla 5.16: Especificación del sistema.

118

ESPECIFICA( Mdtiplcxsjc Formato de la trnmn M u l t o . prevoltivo y correctivo Eficiencia de tronsmi.idn saisü.acion Sincronización Confiabiiidod Margen de desvanecimiento Marga de desasibiihci6n Msrgen del siitema Redundancia del proceasdor ccntrd Disponibilidad (MTBF, MTTR) Maniio. preventivo y corrwtivo Ruidoa ( N n N r i N p ) P6rdid.s por coneciorn Tipo de terreno Tipo de entorno Msrgen de entorno Conilsnte de propsgacidn Tipo de antena

Ganinds de la antena Altura de Is anlens Tipo de torrc Tipo de cable Atcnusción del sable Impedancia del cable PCrdida de inserción por ffltm de cavidad Ubieaci6n dc I s base ropologh de la red ConfigurnUón del sistema Regulaciones Probabilidad de error (BER) Dcsvisci6n estándar remperatura

ON DEL SISTEMA (coot.) FDM Aloha de Longitud de Trams Didmica

83.3 % [ZlOOO bpi (pars la00 bps)] Cand de control dedicsdo Bit por bit

1 6 . 3 7 dB 5 3 d B 3 - 20 dB recomendable ("hot-sisndby")

n t+ñ0

2 99.999%

2 99 % (16.180 hr, 17.8 hr.) Yer sec. 6.2 -130 dBm, - 1 2 1 dBm, 8 dB 5 0.6 dB plano ( d e = 1) urbano 6 dB (urbano) 4.0 (urbano) (E) Colineal, (M) c h i ~ o i c 114 long. dc ondo (E) 2 11 dBi. (M. P ) O dBi (E) 56.8 rn. (M) 1.6 m retenids eoarid RG-BU (R), RG-SüU(M) 0.074 dB/m (RG-BU), 0.22 dB/m (RG-68U) 60 n 0.6 dB

Centro de Guadalajara catretia íjeroirquisads) Ce"trslisid0 Ver ayéndice "A" 5 10-4 6 dB

Tabla 5.17: Especificación del sistema (cont.).

Además, en la tabla 5.18 se incluye uiia especificación complementaria con respecto a la redundancia, debido a que en la tabla 5.17 se recomienda una redundancia tipo "hot-standby" del procesador central.

Así mismo, en la tabla 5.19 se presentan las características principales del sistema desde el punto de vista de operación del mismo. Esta tabla contiene las consideraciones de diseño del sistema, incluyendo algunas recomendaciones identificadas en dicha tabla.

119

U ESPECIFICACION D E REDUNDANCIA

Confiabilidad Tiempo promedio de falla (MTTF)

99.999999 % 52,632 hr (6 años)

Probabilidad de éxito (conmiitador) I Tiempo promedio de falla (MTTF) 1 50,000 hr (6.7 años)

99.9Q9619 % 0.9

Tabla 5.18: Especificación de redundancia.

U CARACTERISTI( n Z'iDO de servicio

Tipos de comunicación Niveles de prioridad Comunicación privada implantación por etapas Máxima cobertura Tipo de llamadas Contingencia Capacidad de crecimiento Unidad de grabación Impresora Modem Sistema de espera

ulriterconexi~n-telefónica - * . mininio iecoiiiendablr

-- ..

Troncal y convencional 3 Selectiva, cifrado Recomendable 100 % aprox. Selectiva y flotilla Reagrupación dinámica a 10 años Disco flexible (34 pul&)* Matris de puntos' V.24* Autxnático PABX

Tabla 5.19: Características del sistema.

120

Por otro lado, la especificación de la estación central se describe en la tabla 5.20 en forma independiente, debido a que es el corazón del sistema. Además, esta especificación contiene la del canal de control y la del sistema de espera, que son las partes principales del funcionamiento de la estación central; los datos presentados corresponden a los resultados del diseño de las secciones 5.3 y 5.4.

Despachadores Microcomputadora Temperatura de operación Interface a periíéricos

Tipo de canal de control ESPECIFICACION

Banda de frecuencias Modo de operación Protocolo . Velocidad de Transmisión Modulación Código de detección y corrección de errores Duración de ranura de tiempo Probabilidad de exxor Grado de servicio Tiempo de procesamiento No. de usuarios Tráfico por usuario

Tipo de servicio ESPECIFICACION

Localidades de memoria Niveles de prioridad

Tiempo promedio de espera (T) No. de usuarios en espera (q ) Tiempo de espera máximo tolerable (13)

LA ESTACION CENTRAL Unidad de tarjetas intercambiables 1 - 4 (consolas) Monitoreo del sistema (PC compatible) -30"Ca + 6OoC KS232 EL CANAL DE CONTROL Dedicado 800 M H s Duplex Aloha de Longitud de Txama Dinnmica

FFSK Código de Redundancia Cíclica

100 ms 1 E -6 /mensaje 30 % 113 seg 4114 máximo

1200 bps

(63,471

1.75 E -4 erlangs EL SISTEMA DE ESPERA FIFO > 512 3 (ver tabla 4.10 ) [I.- Alta, 2.- Media; 3.- Baja] 3 seg. 33.37 8.66 seg.

7.70 seg.

Tabla 5.20: Especificación de la estación central.

121

También, en la tabla 5.21 se muestran las características de la estación central desde el punto de vista de funcionamiento.

__ ' CARACTERISTICAS D E LA E Recuperación automática de llamadas

-- TACION CENTRAL Si

En forma amigable con el usuario restringido Sistema, equipo Sumario estadístico Impresora, disco flexible A failari ligeras Microprocesador ordenada y flexible flexible automático o p c i o u a I

Tabla'5.21: Características de la estación central.

Con respecto a la especificación del equipo transceptor, en la tabla 5.22 se proporciona la información necesaria que debe tomarse en cuenta para la adquisición del equipo, tal como la potencia del transmisor, la sensibilidad del receptor, etc. Dicha especificación comprende tanto la del transceptor en forma general, como la del transmisor y el receptor en forma independiente, incluyendo la de la antena. La información mostrada en esta tabla corresponde a los datos de los parámetros de diseño considerados en las secciones 5.2 y 5.3, los recomendados, los típicos y los regulados, donde los Únicos parámetros que no se consideran en el diseño son los típicos, cuyos valores se obtienen de las especificaciones de equipo de los proveedores. Esto es debido a que la característica de los filtros, las emisiones ármonicas y espurias, la selectividad y el rechazo de imagen y espurias sólo definen la respuesta de los filtros pasa banda, a que el índice de modulación es para banda angosta y a que el VSWR máximo (Voltage Standing Wave Ratio.- Razón de onda estacionaria de voltaje) indica la cantidad de señal reflejada en el cable coaxial entre el transmisor y la antena.

Además, en la especificación del equipo se recomienda incluir las especificacioiies mecánica, de suministro de potencia y ambiental.

122

.

ESPECIPICACI GEP

T i m dc modoladón Modo de opezd¿n Bands de frecuencia. No. de canales Jhpadsmiento entre eandcs Fnpaciamicnto Duplex Ancho de banda del canal Indice dc modulación Eslibiüdad de la Irecuenda Caractdstics de los ffltros h c n t e de &enladón

Tcmpersturo de operación Cielo de trabajo Modulsción dc iríidimdón VU0cid.d de Iranimiaión

TRAN! Potencis de soüds Desviación de la Irecuencis Prc-¿nfa.ia h n c d w c i a de sidida Emisionei ormónicai y capurias

Sensibilidad Selectividad

RECE

Figun de mido De-énfasis Rediaso de imagen y ~ S & M

Inlermoddadón Silcndsmitnlo úriDcdsncia de cntrads Aceptanda de modulación EIA

G*"Mcii AN1

Pdsrizsción Patrón de radinción normoüsado Campo d¿ctrico m/inimo

Ancho del has Rcladón Ircntc-atr& VSWR m6ximo Impedancia de cntrada '[CCIR].

Y DEL EQUIPO U L FM hand. angosta (16F3) Semiduplex UHF: 800-800 MHs 6 ~ 10 (Mhimo) 25 KHs 18 MHc [UHF: 6MH1)' 16 KH. 116 KHsI 0.6

$1 i a VDC, tic& neg. (P) bateda recargable 11 VDC -3O'C D t60°C Continuo FFSK 1200 bDa (CCITT V.231 - 9600 bpi (CCITT V.&) ISOR (6, M) 2 11 W, (P) 2 3 W. [ f6 KHs] t 6 dB/ocl. 50 n -86 dB

5 -117dBm(O.3pV) [1 pV] -80 dB 1-70 dB1 8 dB -6 dB/oct. -100 dB [-70 dB] -80 dB (-70 dB] 10 dB SINAD (0.36 pV)

i 7 KHs IA (B) 2 11 dBi. (M.P) O dBj ser l i d omnidirectional 5 2 pV/m (contomo de Is celda) omnidirrcdonal omnidirccdonal 1.9 : 1

roR

60 n

so n

Tabla 5.22: Especificación del equipo.

123

Por Último, en la tabla 5.23 se presentan las características principales del equipo desde el punto de vista de funcionamiento, con algunas características opcionales para el usuario.

Programable Comunicación privada Reasignación de grupos Transmisión de voz digitalisada Compartición de canales Conexión con red telefónica Unidades tipo enchuíable y desprendible Capacidad de operación a manos libres Control remoto Capacidad de inhibir radios Indicación de llamada (claxán y luces) Implementación digital Contingencias

CARACTERISTICAS DEL EQUIPO Sintetizado I si

local, cable selectiva, cifrado flexible opcional si opcional

opcional

opcional opcional si

opcional opcional Botón de emergencia

Tabla 5.23: Características del equipo.

En conclusión, estas tablas representan las especificaciones del sistema y del equipo, correspondientes al diseño del sistema de radio móvil troncal aplicado a la CFE en la zona metropolitana de la Cd. de Guadalajara, Jal., las cuales se utilizan para la adquisición del equipo en el concurso de proveedores. A continuación se mencionan los mantenimientos para este sistema diseñado.

5.8 Mantenimientos.

El mantenimiento en una red de comunicaciones implica una serie de acciones llevadas a cabo por personal encargado de dicha. activida.d, con la finalidad de supervisar y obtener un funcionamiento óptimo del sistema. No es necesario que el persona.1 involucrado conozca a fondo los detalles del diseño, sino que se deberá guiar por indicadores para que una vez que detecte alguna irregularidad, su trabajo se limite a seguir las instrucciones marcadas en los ma.nuales de funcionamiento.

124

5.8.1 Mantenimiento del equipo.

A continuación se describe el mantenimiento del equipo de la estación central y del equipo móvil.

MANTENIMIENTO DEL EQUIPO DE LA ESTACION CENTRAL.

Los sistemas de radio móvil troncalizados dependen de la correcta operación de la estación central para el funcionamiento del sistema, es por esto que es esencial el mantenimiento y la alta confiabilidad de estas estaciones. Así, la planeación de un nuevo sistema requiere la utilización de equipos cuyo valor de MTBF (tiempo promedio entre fallas) sea alto, lo que implica una alta confiabilidad; ésta última también puede iiicre- mentarse mediante la utilización de equipo redundante.

La caraterística que presentan los equipos troncaies es que se componen de tarjetas o riiodulos intercambiables, por lo que permiten remover y reemplazar fácilmente las partes daiiadas si es necesario.

Otra característica es que la estación central siempre esta. monitoreando el siskma, por lo cual a través de ella se puede observar el comportamiento de algunos parámetros que pueden ayudar a localizar y prevenir la falla del equipo.

La alta confiabilidad de un sistema depende de lo siguiente:

Un programa continuo de mantenimiento preventivo y pruebas cualitativas confiables.

Respuestas rápidas a reportes de falla por parte del personal de servicio debidamente entrenado.

Durante el mantenimiento preventivo es necesario detectar la degradación de los parámetros del equipo, antes que decaigan más allá de un valor mínimo aceptable para su correcta operación. Sin embargo, las visitas frecuentes pueden también ocasionar fallas, debido a la dificultad de verificar un sistema completo, ya que se puede introducir una falla involuntaria. Por esta razón, las inspecciones regulares deberán restringirse en lo posible a lecturas y pruebas que puedan realizarse sin desconectar la fase de servicio del equipo. En particular, es importante no causar disturbios en las conexiones de la antena, especialmente cuando involucran “diplexers” multiacopladores, debido a que estos pueden introducir pérdidas y reflexiones en la potencia, ocasionando que la potencia de transmisión se encuentre abajo de los requerimientos.

125

En la mayo& de 10s equipos es posil>le registrar y ajustar la potencia de salida y el manejo del voltaje en varias etapas del transmisor. Los dispositivos de medición de potencia deberán estar permanenlemeIite conectados en línea, para que pueda observarse la potencia reflejada del sistema de antena. Puede esperarse que la línea de tierra o conexiones de enlace tengan puntos de prueba, donde el alineado del audio puede llevarse a cabo. La modulación es mejor verificarla por conexión desde una toma permanente instalada en la línea de transmisión.

El componente más difícil de probar sin ocasionar disturbios es la sensibilidad del receptor, por lo que es necesario tener una conexión que permita interconectar el instru- mento de medición. Un punto específico para esta conexión es el conector BNC, el cual es más seguro que el punto de conexión de la serie N normalmente fijado para este propósito, y este Último es preferible para la medición de los residuos de los componentes del sistema de antena.

Los mantenimientos preventivos deberán ser programados en periodos de mínima probabilidad de tráfico, ya que usualmente es necesario interrumpir el servicio del sistema.

La rapidez en la respuesta a los reportes de falla involucra una continua disponibilidad del personal, las herramientas y los instrumentos. Si el equipo es modular y similar a todas las estaciones, es adecuado tener un suministro de módulos (repuestos) que puedan utilizarse en las reparaciones. La variedad en el tipo de equipo puede requerir de módulos o partes de repuesto en cada lugar. Sin importar el tipo de visita que se realice a la estación central, deberá realizarse un procedimiento estricto de inspección antes de dejar el sitio y realizar pruebas para determinar que el equipo está trabajando normalmente.

MANTENIMIENTO DEL EQUIPO MOVIL.

A pesar de que una falla en el equipo móvil tiene un efecto menor en el sistema, para el usuario de ese equipo sí representa un problema debido a que no tendrá comunicación; es por esto que el mantenimiento de estos equipos es importante.

En la actualidad, la elección del equipo representa un puuto relevante para tener buena confiabilidad del sistema. Los equipos móviles de regular calidad tienen una baja razón de aparición de falla, que es aproximadamente de 0.3 fallas por equipo por año, 10 que repercute en la confiabilidad del sistema.

Es conveniente que se tengan grupos periféricos entrenados en mantenimiento tales como:

Problemas en la batería de sumiiiistro.

126

0 Problemas en la antena y el cable.

o Problemas en el micrófono y el cable.

Las visitas de mantenimiento preventivo pueden restringirse a una cada 3 años, en las cuales los técnicos pueden moverse dentro de una área de operación para revisar y ajustar, donde sea necesario, las unidades móviles en masa.

El mantenimiento correctivo será la principal actividad para el equipo móvil. Durante este mantenimiento normalmente se utilizan los repuestos para sustituir en el campo la unidad que falla, la cual se lleva al taller para su reparación; una vez reparada esta unidad, se regresa al usuario recuperando el equipo de repuesto.

El equipo de prueba necesario para los mantenimientos deberá tener las siguientes características: tendrá que poderse utilizar en el campo, deberá iricluir pruebas de niveles de audio, mediciones de atenuación, respuesta en frecuencia, pruebas de continuidad y niveles de señalización en línea de tierra o conexiones del enlace de radio, frecuencia, modulación y medidas de'la potencia del transmisor, pruebas de antena e integridad del cable, sensibilidad del receptor y medidas de la distorsión con o sin tonos de señalización subaudibles y, mediciones del suministro de energía y del estado de la batería.

Una vez visto lo referente a mantenimientos, se procede a definir la indisponibilidad del sistema.

5.8.2 Indisponibilidad de un enlace de radio debido a fallas.

La forma de medir la confiabilidad de un sistema se realiza en función de la disponibilidad y de la indisponibilidad del sistema, las cuales están relacionadas de la siguiente manera [3F]:

I = 1 - D

donde:

I = Indisponibilidad D = Disponibilidad

127

La indisponibilidad de un enlace de radio dedibo a fallas, se define como la fracción de tiempo durante la cual el enlace está fuera de servicio, debido a la realización de mantenimiento correctivo y se calcula por medio de la siguiente ecuacióii 1361:

AfTTR AfTTR t MTBF I-

donde:

MTTR = MTHF =

Tiempo promedio de reparación. Tiempo promedio entre fallas.

E1 MTTR se define como el tiempo liri~medio de restablecimiento de la funcionalidatl del bloque. Está. comprendido por un tiempo a.ctivo de reparación más UII tiempo adini- nistrativo y logístico, incluyendo el tiempo de viaje y el tiempo necesario para encontrar la parte de repuesto,

El MTBF es el tiempo promedio entre dos fallas o el tiempo promedio de operación continua.

El cálculo de la iiidispoiiibilidad está phriteado para u n canal bidireccional y si se desea haccr cl cálculo para un canal simple, el resultado se divide entre dos.

A continuación se describe el método apropiado para calcular el número de equipos de repuesto necesarios para el sistema.

5.8.3 Determinación del número de repuestos.

El cálculo del número de equipos de repuesto es necesario para garantizar el funcionamiento continuo del sistema.. Hay thrs métodos basados en distribuciones proba- bilísticas cuyas condiciones son:

1. Los repuestos son sustituídos al final del tiempo de operación.

2. Los repuestos sOn sustituídos ta,n pronto como las partes fallada,s son reparadas.

3. Los repuestos son sustituídos tan pronto como las partes falladas son repa.radas y las reparaciones son independientes.

128

Se decidió utilizar el tercer método porque tiene la ventaja de que los repuestos son sustituidos por cualquiera de las partes que haya sido reparada. El cálculo se hace asu- miendo las siguientes hipótesis:

Las fallas y las reparaciones ocurren en condiciones de equilibrio estadístico,

Las partes falladas son enviadas a reparación de inmediato y cualquiera es reparada y enviada de regreso independientemente de las otras,

Cuando íos repuestos no están disponibles, no se prevee ningiin procedimiento especial de abastecimiento y las partes en reparación deben esperar.

Bajo tales hipótesis, el número de repuestos a suministrar se calcula por medio de la siguiente ecuación [36]:

donde:

P = N = R =

MTBF = S = Número de repuestos.

Probabilidad de que falten repuestos. Número de unidades operando en el sistema. Tiempo promedio de reparación. Tiempo promedio entre fallas.

El tiempo promedio de reparación se define como el tiempo entre el instante en el cual un repuesto es utilizado y el instante en que la parte fallada regresa después de repararse. La ecuación anterior es conocida como la flrmula de Erlang B, por lo cual se pueden utilizar las tablas para realizar dicho cálculo, donde (S i - 1 ) equivale al número de canales y el flujo de tráfico equivale a m. N R

En resumen, en esta sección (5.8) se tratan los mantenimientos, la indisponibilidad dcl sistema y el método apropiado para calcular el número de equipos de repuesto necesarios para el sistema. Así, con respecto a la CFE el horario de operación de sus equipos es (en promedio) [2] de la siguiente manera: I s estación central trabaja las 24 horas del día, 10s equipos móviles 24 horas al día al igual que los portátiles. Todos éstos durante los 365

129

días del año (ciclo de trabajo continuo). Además, sus mantenimientos preventivos son (en promedio) [Z] como sigue: la estación central, los móviles y los portátiles requeren

sección 5.8.3 al diseño del sistema para la CFE (sección 4.2), se obtuvo que se requieren 18 repuestos (equipos móviles), donde los parámetros fueron los siguientes:

de 2 mantenimientos al año de 8 horas cada uno. Finalmente, aplicando el método de la 1

N = 263 MTBF = 8760 hrs.

R = 88.48 Iirs. P = 0.1 %

Como Último punto de este capítulo, se realiza un estimado del costo del sistema.

5.9 Estimado del costo del sistema.

Una de las etapas en la elaboración de un sistema es la de realizar un estudio económico en el que se determine, a partir de las características técnicas dadas, el costo del equipo, el costo de instalación, operación, mantenimiento y, si se desea, el tiempo de recuperación de la iiiversión.

El estudio de costos para la puesta en marcha del sistema se puede dividir en tres partes:

Costos de construcción.

rn Costos de operación.

o Estudio de rentabilidad (flujo de inversiones) cuando lo anierite.

Las tablas 5.24 y 5.25 muestran los conceptos que deberá englobar los costos de cons- trucción y operación respectivamente, así como los valores típicos de ellos. Los resultados se basan en un estudio realizado por la TDS (Telephone and Data System) a 7 mercados diferentes (371. Los valores presentados son el promedio de los 7.

Para la tercera parte que es el estudio de rentabilidad se mencionarán algunos factores a considerar. La razón por la cual se puede prescindir de este estudio es porque este sistema no será de aplicación en general sino que esta restringido al Sector Eléctrico. Los conceptos a considerar son:

130

Concepto Terreno Estación central Antenas y cables Equipo de prueba Repuestos, mantenimientos y herramientas Muebles para oficina y equipo Ingeniería e instalación Alimentación Y baterías Contingencias

___ - costo 18674

106083 15000 24857 20000 40000 67286 27357 88017

- -

- - Tabla 5.24: Costos de construcción (Dólares).

1. Indices inflacionarios.

2. Costo de servicio a dientes por unidad.

3. Rentas.

4. Salarios.

5 . Anuncios.

6. Costo de circuitos telefónicos.

7. Utilidades.

Con esto se pretende dar una idea de los costos que implica la puesta en marcha del sistema y puntualizar los conceptos que se habrán de considerar para una estimación real del costo.

En la evaluación económica los tipos de costos que deben considerarse son costos de capital y costos de operación. Básicamente, los costos de capital son todos aquellos relacionados con la inversión realizada en el sistema para proporcionar un servicio durante nn número de años y no se consideran como gastos. Por el contrario, los costos de operación se refieren a los gastos realizados para mantener al sistema en operación.

131

U Concepto I costa 1 Administración global y técnica 1 35000 Secretarias Ventas y mercadotecnia Apoyo administrativo Costo de circi~it.~s telefónicos Sistema de alumbrado y clima Capacitaciones

21000 20000 21000 46857 5714 6857

Publicidad y otras ventas

Tabla 5.25: Costos de operación (Dólares).

73050

Para un sistema de radio troncal las principales características que deberá tener el servicio son una buena calidad de la transmisión y del servicio, en función de la disponibilidad y confiabilidad, lo cual se logra en el diseño del sistema.

Para el caso de la presente aplicación sólo se consideró el costo del equipo, el cual es el más significativo de los mencionados anteriormente y en base a éste se determinó el costo total del sistema. Se obtuvieron las cotizaciones en doláres (tabla 5.26) de los diferentes equipos basándose en un solo proveedor: MOTOROLA, debido a que este proveedor es el líder en la venta de equipo para sistemas de radio móvil a nivel nacional y además es el principal proveedor que vende equipo para sistemas de radio móvil troncal en México. Posteriormente se obtuvo el costo total del sistema, para el caso crítico de que el plan de equipamiento se efectúe sin considerar la. infraestructura existente. La estimación del costo del sistema se muestran en la tabla 5.27.

Costo del Servicio.

La venta del equipo la realiza la empresa proveedora (MOTOROLA) y el servicio de comunicación lo proporciona otra empresa concesionada por la SCT (Autofon de México, S.A.). Así, el costo del servicio de comunicación es:

Cuota base mensual por equipo Minuto de consumo (a partir del primer minuto) Estos importes no incluyen I.V.A.

$ 70,000.00 MN 250.00 MN

132

Equipo Estación Central

--r-- - - Equipos

Estación Central' Móviles

Portátiles Costo total

incluye: computadora con monitor de color gráfico y teclado, módulos de interface de radio (RIM) con cables de conexión, y software. Controlador central Modem de R.F.(I repetidor o canal) Sistema de antena (filtros, cable) Torre (retenida) Impresora

rota1 Estación Vlóvil ncluye: accesorios de montaje,

micrófono y antena Coazial. (3m) Software

Cota1 póvil 'ortátil

con interconexión telefónica sin interconexión telefónica sencillo soft ware

Equipos MOTOROLA 1 235,372.94

200 619,393.00 63 85,637.91 264 940,403.85

~~~ ~

otal portátil sencillo .- Costo de cable coaxial por metro =

Proveedor MOTOROLA

11,907.94 176,769.00 4,883.00 21,481.00 800.00

1,000.00 215,840.94

3,085.89 7.80

655.00 3,748.69

2,661.00 2,394.00 1,351.57 489.00

1,840.57 i.60

Tabla 5.26: Costos unitarios del equipo (Dólares).

II Tinos de I No. de 1 Proveedor

133

El tipo de cambio que se manejó al elaborar el presente documento fue:

1 dóllar = $ 3,085.00 pesos mexicanos,

CETES = 14 % anual, y

el salario mínimo del D.F. es de $13,328.00 pesos.

Peritaje y trámites de autorización ante SCT.

Este sistema de radio troncal se define oficialmente (SCT) como:

1.- Servicio de Radiocomunicaciones de Flotilla Especializada Trunking (servicio permi- sioiiado y/o privado).

2.- Servicio Radiotelefónico móvil de Portadora Común mediante Sistemas Troncales (trunking](servicio concesionado y/o privado).

Se solicita la autorización del servicio permisionado a la Dirección General de Políticas y Normas de Comunicación de la SCT mediante la solicitud para el servicio radio telefónico privado (especificando trunkiiig).

El Perito avala la memoria técnica de diseño realizando un análisis por cada enlace, el costo del peritaje es de aproximadamente $220,000.00 M.N. por hora más aparte los gastos de viáticos. Además se proporciona una cuota anual a SCT por uso del espectro radioeléctrico de aproximadamente $2,000,000.00 M.N. por cada frecuencia y una cuota por inspección de aproximadamente $1,000,000.00 M.N. por cada inspección que se realice, la cual puede hacerse una sola vez o en promedio una al aiio. Si se requiere una frecuencia de servicio especializado se cobra una cuota adicional. SCT verifica la existencia de problemas de interferencias mediante un rnonitoreo, en caso de que existan interferencias el perito realiza un estudio del espectro.

Cabe mencionar que el proveedor cuenta con una Dirección de Relaciones Guberna- mentales y aunque no cuenta con peritos, tienen trato directo con SCT. Más aún, cuando se necesita un sistema o rquipo especial para alguna aplicación especial, pueden tramitar la autorización ante SCT.

Por otro lado, ya esta disponible el Reglamento de Telecomunicaciones de la SCT [38] (Torre de Telecomutiicarioiies, Anexo ‘A’, sección Publicaciones), el cual fue piibli- cado en el diario oficial de la Federación del 29 de octubre de 1990 y contiene toda la

134

reglamentación de radiocomunicacioiies a nivel nacional (en particular, la de radio móvil troncal).

En conclusión, en este capítulo se realizó el diseño de un sistema de radio móvil troncal para la zona metropolitana de la Cd. de Guadalajara, Jai. Además, se proporciona la especificación, los maiitenimientos y los costos del equipo y del sistema de radio móvil troncal para esta zona, con lo cual se finaliza este trabajo cumpliendo con el objetivo inicialmente planteado, quedando sólo por mencionar las conclusiones del mismo.

135

Capítulo 6

Conclusiones, recomendaciones y trabajos futuros.

6.1 Conclusiones.

En este trabajo de tesis se llevó a cabo el diseño y la especificación de un sistema de radio móvil troncal aplicado a la CFE, en la zona metropolitana de la Cd. de Guadalajara, Jal., de acuerdo a sus necesidades de comunicación móvil y a su infraestructura actual. Debe tomarse en cuenta que hasta ahora (1992) no se ha instalado ningún sistema de radio móvil troncal en la CFE. Las conclusiones del trabajo realizado en esta tesis, de acuerdo a su orden de importancia, son:

(a) La tecnología de radio móvil troncal cumple ampliamente con las necesidades de co- municación móvil de la CFE para zonas metropolitanas, debido a sus características sobresalientes (sección 3.4).

(b) La iiiterpretación del grado de servicio de los sistemas de radio móvil troncal eii lorma de una ecuación general (ecuación 4.18), la cual permitió cuantificar el crecimiento del sistema de acuerdo a la demanda de usuarios.

(c) La obtención de los resultados pa.ra un sistema de 10 canales (tabla 5.5), que se graficaron superpuestos en la fig. 5.2, que contiene las curvas para 5 canales y la corrección gráfica a la curva correspotidiente a un tiempo de espera promedio de 3 segundos para uti sistema de 5 canales. Esta, corrección surgió de verificar las curvas de la fig. 4.6 proporcionada por MOTOROLA (tabla 5.4) utilizando las ecuaciones (4.8), (4.9) y (4.18).

136

(dl La Planeación de grupos de trabajo (flotillas), donde se propone formar cuatro grupos para que el sistema opere eficientemente (uno por dependencia: DDJ, CCAOC, RTOc Y RGHBs), 10s cuales x subdividen en subgrupos de acuerdo a SUS funciones (operativa, administrativa y mantenimiento) Y ubicación (tabla 5.12).

(e) La estimación de la cobertura del sistema de radio móvil troiical para la Cd. de Guadalajara, Jal. (fig. 5.1), considerando todos los enlaces y paránietros de diseño necesarios (tablas 5.2 y 5.3), donde el parámetro principal fue el nivel de señal de recepción en dBpV, ya que SCT especifica que en las orillas del contorno de cobertura del repetidor, este nivd de señal requerido debe ser por lo menos 39 dBpV, por lo cual se analizaron los enlaces ajustando su distancia hasta que cumplieron con este requisito (sección 5.2).

( f ) AI hacer la comparación de los sistemas de 5 y 10 canales (tabla 5.9) se concluyó con un sistema recomendable para la CFE (tabla 5.10), con las siguientes características.

1. Inicialmente se propone el sistema de 5 canales cuyo tiempo de operación es de 5 años (0.72 E/canal) y posteriormente, un sistema de 10 canales que operará 15 años más (0234 E/canal).

2. La duración promedio de la llamada es de 20 seg.

3. El tiempo promedio de espera es de 3 seg. 4. El tráfico por móvil es de 0.01055 Erlangs.

5. El grado de servicio para los canales de voz es del 10 % para el caso donde el tipmpo promedio de espera es igual a la duración promedio de la llamada o tiempo promedio de reteiiciún (T = h).

6 El tiempo de espera máximo tolerable es de 8.66 seg. para un sistema de 5 canales y para el de 10 canales es de 11.04 seg.

7. La longitud del sistema de espera es mayor a 33.37 usuarios en espera para u n sistema de 5 canales y para el de 10 canales, es mayor a 97.9.

8. El sistema de espera maneja 3 iiiveles de prioridad. 9. Las llamadas bloqueadas son retardadas y puestas en el sistema de espera.

10. El orden de servicio del sistema de espera es del tipo FIFO 11. El tiempo de espera del nivel I es de 7.78 seg. para un sistema de 5 canales y

12. El número de usuarios en espera dcl nivel 1 es 7 49 para un sistema de 5 canales para el de 10 canales es de 8.95 srg.

y para el de 10 canales es de 39.68.

137

(9) El canal de control propuesto tiene las siguientes características:

1. El sistema utiliza un canal de control dedicado estándar. 2. El grado de servicio del canal de controles del 30 %, porque se puede utilizar

el canal con u n volumen de trá.fico de seiíalización más alto (0.72 E), que para un grado de servicio del 5 % (0.65 E, canal subutilizado).

3. El tiempo de procesamiento de llamada es de 1/3 de seg (tabla 5.11).

4 . Teoricaniente el canal de control es capaz de atender solicitudes de llamada de hasta 4114 inóviles (tabla 5.11).

5. El protocolo de señalización que se utiliza es el Aloha de Longitud de Trama Dinámica, porque es muy eficiente para sistemas pequeños (5 a 10 canales) y además, no requiere de una señalización muy rápida (sección 5.4).

6. El sistema, cuenta con la opcióii de interconexión telefónica con un tiempo de conversación promedio de 120 seg. vía un PABX, donde se recomienda como máximo un 5 % de tráfico telefónico para el caso de 5 canales (fig. 4.21).

(11) La asignación de equipos por niveles (le prioridad (talila 5.13), se propone de acuerdo a la jerarquización de la CFE (seccihi 5.5) y al inventario de equipo.

(i) En la sección 5.7 se proporcionan las especificaciones del disefio del sistema, las cuales se recomienda que se utiliccri para la adquisición del equipo en el concurso de proveedores.

(j) El costo estimado del sistema diseñado es de $ 940,403.85 dólares (E.U.A) con base eii el costo del equipo (tabla 5.25). Además, se proporciona el costo del peritaje Y del trámite de autorización ante SCT, debido a que deben tomarse en cuenta en el costo del sistema.

138

6.2 Recomendaciones.

Para obtener un mejor aprovechamiento del sistema se dan las siguientes recomendaciones:

1. En la práctica, se recomienda instalar un sistema pequeño y monitorear cui<ladosa- mente su desempeño en el periodo inicial, durante el cual los problemas pueden ser detectados y corregidos; donde el número m’nimo de canales puede ser de 3 [28], pero geiieralmente los proveedores venden sistemas múltiplos de 5 canales.

2. CFE podrá tolerar un tiempo de acceso al sistema de hasta 10 segundos, con la ventaja de que el sistema se degradaría en esperar más de los 3 segundos iniciales y podría operarse de 1 a 2 años más, aunque continue creciendo el número de móviles.

3. CFE podría tolerar un tiempo de procesamiento de 1 seguido, debido a que con este valor el canal de control puede soportar hasta 1385 solicitudes de llamada (Tabla 5.11) y CFE está muy por debajo de esta cantidad.

4. CFE podría utilizar un canal de control no dedicado debido a que su sistema sólo puede crecer hasta 10 canales (sección 5.4).

5. Para un sistema troncal de 10 canales se recomienda hasta un 10 % de tráfico telefónico (Fig. 4.21).

6. En cuanto al costo del equipo, ya que normalmente el precio es directamente proporcional a la calidad del equipo, se recomienda la utilización de equipos que cumplan con la especificación que surgió del diseño del sistema, sin la necesidad de utilizar equipos más sofisticados Y más caros.

139

6.3 Trabajos futuros.

Como continuación a este trabajo de tesis se propone:

1. Desarrollar un programa de computadora que se base en la ecuación (4.18) y en el procedimiento para la estimación de tráfico (sección 5.3), con el cual se obtengan varios juegos de curvas para diferentes valores del número de llamadas promedio por hora por usuario, de tal manera que cada usuario consulte el juego de curvas apropiado de acuerdo a su comportamiento operacional.

2. Analizar la factibilidad de interconectar estos sistemas con los de radio móvil convencional VHF y UHF para tomar en cuenta la infraestructura actual de radiocomunicaciones de la CFE.

3. Analizar la opción de múltiples áreas para diseñar sistemas con mayor área de cobertura (zonas metropolitanas y rurales).

4. Llevar a cabo la instalación de un sistema piloto de radio móvil troncal en la zona metropolitana de la Cd. de Guadalajara, Jal., para evaluar su desempeño de acuerdo al comportamiento operacional real de la CFE y tomando en cuenta sus necesidades de comunicación móvil.

5. Y fiiialmexite, proseguir con la investigación de la tecnología de radio móvil troncal digital.

140

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144

Apéndice A

Regulaciones nacionales e internacionales.

Normas oficiales Nacionales e Internacionales con respecto a Radiocomunicaciones eii

las bandas de VHF y UHF.

Resumen de los principales lineamientos de S.C.T. sobre la transmisión de radio en las bandas de VHF y UHF.

TRANSMISION ANALOGICA.

1. S.C.T. basada en UIT, CCIR y WARC’

2. Separacióa duplex: 3 MHz (VHF) y 5 MHz (UHF).

3. Banda de VHF: saturada (excepto el Sureste).

4. Banda de 400 MHe: D.F. (saturada).

5. Banda de 800 MHz: radio troncal

6. 150 a 174 MHe: voz y datos.

7. 450 a 470 MHz: voz y datos

8. Estación base: 25 K m (cobertura) + 25 Km (protección co-canal).

*Conferencia Radioadministrativa Mundial.

I

(16F3) 4 . 5 K H z 4 5 K H z A 1 6 K H z

2 5 K H z F __i

+

TRANSMISION DIGITAL.

1. Banda de VHF: voz y datos.

2. Banda de 400 MHz: datos (mayor demanda).

3. Radiomodem FSK.

4. F3 radiotelefonía.

5. D = datos (telemedida).

6. Fb 5 9800bps (calidad de servicio adecuada).

7. PT = 2 - 5 W (mayor alcance).

8. 450 - 470 MHz:

baja densidad de tráfiro

e bloques de datos e mayor compartición

voz

9. Enlaces fijos:

e punto-a-punto e punto-a-muitipunto

10. Ancho de banda:

2KHz I ,A;; 8 5KHz

I 12 5 K H Z I Fbc4üOObps

4 5KHz

.,4 voz

- 11. Separación de bases: 2 5 Km.

12. Telemetn'a - digital - 100% comunicación.

13. 406.1 - 430 MHz: datos, B = 25 KHz, Pt = 30 WA y F = 421.5125 (ejemplo).

S C T PLAN DE FRECUENCIAS

Servicio radiotelefónico móvil de portadora común mediante sistema troncales (trunking).

Bandas de 806-821/851-866 MHz.

Bloque C Bloque D Bloque E

= LO0 canales duplex = 199 canales duplex = 200 canales duplex

N O T A S

Uso en la franja territorial de 110 km a partir de la línea fronteriza:

México puede utilizar todos los canales del bloque C, excepto el canal No. 200 (811.~00/8'56.000 MHz) de dicho bloque.

México NO puede utilizar ninguno de los 199 canales del bloque D.

hléxico solo puede utilizar los 100 canales NONE2 del bloque E, a saber, canales 401, 403, 405, etc..

IV

B L O

808.800)854.775 808.826/864.826 808.850/854.860 808.875/864.876 808.800/864.800

[email protected]/854.875

810.060/865.050

809.826/864.825 808.850/864.850

8i0.000/856.000 810.026/866.025

810.076/856.076 810.100/855.100 810.125/865.126 810.160/865.150 810.176/866.176 810.200/865.200 810.225/866.225 810.260/856.250 810.176/866.275 810.300/866.300 810.316/866.325 810.360/856.350 810.376/866.375 810.400/866.400 810.426/855.426 810.460/865.450 810.476/866.476 810.600/856.600 810.626/866.515 810.650/866.560 810.576/865.575 810.aO0/856.800 810.826/866.826 810.860/866.660 810.875/865.675 810.700/865.700 810.725/856.726 810.760/866.760 810.776/866.776

810.826/855.825 810.850/855.860 810.875/865.875 810.900/855.900

810.950/865.9SO 810.876/855.9í5 811.000/850.000

~io.~oo~s5~.800

810.825/866.825

-

__ __ No. de CMd

1 2 3 4 6 8 7 8 8 10 11 12 13 14 15 18 17 18 18 20 21

23 24 25 18

28

30 31 32 33 34 36 38 37 38 38 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50

- -

za

a7

a8

- - ,

Frecn. (MHE)

808.06~861.06~ 808.076/861.07t soa.ioo/85i.ior aos.ias/s5i.izs 808.160/854.16t 808.176/851.176 808.200/85i.176 808.226/861.226 808.260/861.260

808.300/86i.300

808.376/861.375

808.4a6/8.51.425

808.276/851.175

808.325/861.326 806.350/861.350

808.400/861.400

808.450/861.450 808.476/861.475 808.600/851.500 808.626/851.625 808.560/86i.560 808.676/851.676

808.826/861.626 808.850/861.850 808.876/861.675

808.725/86i.726 808.760/851.760 808.175/86i.776

808.826/851.825 808.860/861.850 808.876/861.875

8oe.eoo/861.eoo

808.700/851.700

808.8oo/n61 .80n

808.800/861.800 8o8.8a6/86i.ez 808.860/861.850 808.876/851.975 807.000/852.00li

sor.oso/8sz.oso 807.016/862.025

807.076/852.075 807.100/852.100 807.125/862.126

807.176/862.175 807.200/862.200 807.226/862.225

807.160/862.160

807.250/852.250

- - No. da c a d

61 61 63 64 66 68 61 58 58 80 81 81 83 84 66 88 87 88 88 70 71 72 73 74 76 78 77 78 78 80 81 82 83 84 86 88 87 88 88 80 81 82 83 84 86 88 87 98 99 100

-

_. -

(aoo CANA Frcci. (MHsI

807.376/862.375 807.400/862.400

807.460/862.460 807.476/862.476

807.625/862.626 807.660/852.660 807.675/862.676

807.825/862.615 807.850/862.860 807.876/862.876 807.700/862.700 807.725/862.716 807.750/862.760

807.800/862.800 807.826/852.826

80~.4~6/86a.4~6

807.600/852.600

8or.aoo/86z.eoo

8or.n5/85a.775

807.860/852.~60 807.876/862.876 807.800/862.900 807.8a5/851.926 807.860/862.860 807.B76/852.876 808.000/863.000 808.025/853.026 808.060/863.050 808.075/853.076 808.100/863.100 808.116/863.126 808.160/863.160 808.176/853.176 808.200/863.200 808.225/863.226

808.276/853.275 808.300/853.300 808.325/863.325

808.376/853.376 808.400/863.400 808.426/863.426

80n.a60/853.~60

808.350/R53.360

808.460/863.4s0 808.475/863.475 808.500/863.600

- m i DUP No. de

101 101 103 104 106 108 107 108 108 110 111 112 113 114 115 118 117 118 118 izo

- __ C M d __ -

i a i iza 123 124 125 118

128 128 130 131 132 133 134 135 138 137 138 138 140 141 141 143 144 145 148 147 148 149 150

117

- __

808.660/863.560 808.676/863.676 808.800/863.800

808.860/863.860 808.87&/863.876 R08.7Cml/863.700

808.750/863.760 808.776/863.776 808.800/863.800 808.825/863.826 808.860/863.850 808.876/863.876 808.800/863.800 808.816/863.826 808.960/863.850

8OD.O00/864.000

808.616/863.826

808.7~5/e.~.3.7a5

808.876/853.876

8orJ.o26/864.oa6 808.060/864.060

808.ia6/854.1~5 808.160/864.160 808.176/864.176

8oe.aa5/864.zi5 809.a60/864.250 808.276/864.276 808.300/864.300 809.315/864.325

809.076/864.076 809.100/854.i00

808.200/864.200

808.360/864.350 808.376/864.376 808.400/864.400

808.450/864.460 808.476/864.476 808.600/854.600

808.660/864.560

80~.4a6/8~.4a6

808.626/864.616

808.675/864.576 80~.8oo/864.800 809.816/864.815 809.850/864.660 809.875/864.875

808.725/854.725 808.760/864.750

808.700/854.700

__ __ No. de C a d

161 162 163 154 166 158 167 168 158 180 181 182 163 184 185 188 187 188 188 1 70 171 172 173 174 176 178 177 178 179 180 181 182 183 184 I86 188 187 188 189 180 181 192 183 184 186 188 187 198 199

- -

aoo - -

V

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I

L,

21 11 31

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18 38

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30 10

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21,61, 101,141,181 11,61, 81, 131 y 171

21. 61, 101,141 I 182 11,61, 81, 131 y 172

23,83,103, 143 y 183 13, 63. 83, 133 y 173

24, 84. 104. 144 Y 1.94 . . 14. 64. 84.134 v 114 11

26,86, 106,146 y 186 16 , 66, 86, 136 J 176

26, 66, 106, 148 y 186 18, 68, @0? 138 y 178

27,67, 107,147 y 187 17.67. 87.137 i r r 37, 77, 117, 167 y 187

8. 48. 88.128 v 188

28 ,88 , 108,148 J 188

Grvpo toc

20, eo, 100,140 y 180

18, 68, 89, 138 J 178 38, 78, 118. 168 y 188

10, 60, 80, 130 y 170 30, 70, 110, 160 y 180

40. BO, izo, 160 y aoo

VI

20: 20: 20<

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201 1lC 211

213 214 216 218 217 218 218 220 221

223 224 226 128 217

229 230

a01

aof

a i 1

zza

a m

a31 231 233 234 236 238 237 238 239

241

143 244 246 248

248 248

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a42

a47

811.06~868.os1 81 1.076/866.071 811.1001866.1ac

811.176/868.176

81 1.3¶6/868.326 811.360/860.360 811.376/860.376 811.400/860.400

B L O

I_ 811.4a6/8~ma6 811.460/860.460 81 1.476/866.476 811.600/866.600 81 1.626/86S.S26 R I 1.660/868.660 81 1.575/868.675 81 1.800/86ü.800 81 i.ea6/868.ea6 811.860/858.860

81 1.7a6/86e.716

811.076/868.075 811.700/868.700

811.760/866.760 811.776/860.776 81 i.800/866.800 811.8a6/868.8a6 81 1.860/858.850

811.926/868.926

811.876/868.876 81 l.W30/868.@00

811.950/868.960 811.976/868.875 8i2.000/857.000 812.026/867.026

812.076/867.076 812.100/867.i00

812.150/867.160 812.176/867.176 81 2.200/867.200

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a71 a73 a74 276 278 277 278 279 280 281

283 284 286 288 287 288 289 290 291

293 284 286 288 287 298 289 300

ma

m a

__ __

812.476/867.476 812.600/867.600

812.926/867.826 812.950/867.950 81 2.976/867.876 813.000/858.0W

813.050/868.060 813.076/868.076 B13.100/868.1M> 813.126/868.126 813.160/868.160 813.176/858.176 Bi3.200/868.200

B13.260/868.260 813.276/868.276

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813.500/868.500

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513.426/868.4a5

913.475/858.476

J E D n i DUP

canal 301 301 303 304 306 308 307 308 308 310 311 312 313 314 316 316 317 318 319 320 321 322 313 324 326 328 327

329 330 331 332 333 334 336 330 337 338

340 341 342 343 344 345 348 347 348 349 360

- Ñrz - -

318

338

- __

813.676/868.676

813.826/868.825 813.060/868.860 813.076/858.876 813.70(3/858.700

813.760/868.750 813.776/858.775 813.800/868.800 813.825/868.826 813.860/868.860 Bl3.876/868.876 813.800/868.800 813.826/868.816 913.860/858.950 813.976/858.976 914.Oai/868.000

914.060/868.050 914.076/868.075 314.100/868.100 $14.1%/868.116 914.160/868.150 314.176/868.176 914.2M)/868.100

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813.7a6/868.7as

~14.0~6/86e.oa6

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i14.460/868.460 314.475/868.476 314.600/868.600 314.626/868.626 314.550/859.660 314.676/858.676 314.800/868.600

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n4.416/8~8.4a6

314.8a6/869.826

__ - No. di canal

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373 374 376 370 377 378 378 380 381

383 384 386 388 387 388 388 300 381 392 393 394 386 388 397 398 390

- __

37a

ma

__ -

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814.896/868.925 8 14.860/869.860 814.876/859.876

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814.m/86e.mo

816.oo0/8ao.GQO

8i6.aoo/8eo.ano 816.az6/a60.1a5 816.260/880.260 815.275/880.276 816.300/860.300 815.326/860.326 815.360/880.360 816.375/860.376 816.400/880.400

816.460/880.460 816.476/880.476

ais.ras/creo.a26

816.M)0/880.600 81s.~z6/880.6a5 816.660/880.560 816.676/880.676 816.800/880.800

815.860/880.660 816.876/880.876 B16.700/880.700 816.726/880.725 816.760/8R0.760 815.776/800.776

8 i ~ . e 1 ~ / ~ 8 0 . 8 a 6

816.800/880.800 eis.aa6/sso.ezs 816.850/880.860 816.876/880.876 816.800/860.900 816.826/860.826

816.876/880.876 816.860/880.850

VI1

i

224 214 234

aos aas a i 6

a06 aaa

235

218 238

207

217 ai7

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a08 228 218 238

208 229 218

214.254, a94. 334 y 374 234, a74, 314, 364 y 384

Grupo 6D 205, 246, 386, 316 y 386 225, a86,906,346 y 386 216, a s s , a95,33~ y 376 136,276, 316, 365 y 396

206,746,a88, 328 y 308 zae. 206.30~. 348 y 388 218, a 6 6 298,338 y 378 236, ara, 318,368 y 388

207,247,287,317 y 387

a i 7 , 2 s í , 297,337 y 377 237. 277, 317,367 391

208,248, 288,328 y 3.38

a i8 ,268 , 208, 338 y 378

Grupo BD

Grupo 7D

227, 207,307,347 y 387

GNPO 8 0

228, 288. 308. 348 y 388

238,178,318, 368 y 388 Grupo 9D

209, 248, 289, 328 y 309 a m . aeg,3os, 349 y 389 219, 158, 289, 339 y 379

230, 270, 310, 360 y 390 BXl, 200. 300, 340 y 380

VI11

II E L 0

40 4Q 40: 40, 40! 404 40: 40f 401 41( 411 411 413 414 416 418 417 418 418 420 421 422 423 424 426 426 427 418 418 430 431 432 433 434 435 438 437 438 438 440 441 442 443 444 445 446 447 448

818.060/881.061 816.076/881.071 816. 100/881.104 816.1 aslsei.iar 818.160/861.151

8ie.zas/8ei.azs 816.260/861 .ase

816.3i61881.3as

8 16.376/861.375 ni6 ao/88i.wo

818.175/861 17f 818.100/861.2W

816.276/861.275 Rl8.3W/86i .30C

8 I8.350/861;3GU

816 416/881.415 816.4601881.460 816.476/8SI ,476

818.516/881.626 8 i~.soo/s6i.sou

RI~.s~o/~~I.E.~o 816.S75/881.575 8I8.6OO/88I .600 818.625/881.826 8 I6.860/88l.660 ~18.676l881.875 818.700/861.700 8 16.7lSl861.726 S I R 760/8R1.750 818.775/881.776

818.826/881 815

816.876/881.875

Ri6.8oo/s~l.8ou

aia.8óo/881.8so

8 46.800/881.800 816.Qls/861.825 816 850/8aI.9su

ni7.nno/882 MO 8 1 7.026/8~a.ozs 81 7.060/88~.050 817.076/86a.u7s

R17 12€./8el.I25 817.1~0/88a.150 sI7.l7s/se2.175 Y I7 200/882.100

818.976/881.875

01 7.100/881.iOU

~ - No. d C M d

451 461 46: 46: 461 466 46f 451

468 480 481 482 483 484 486 466 487 468 468 470 471 472 473 474 476 478 477 478 479 480 481 482 483 484 486 488 487 488 488 480 481 482 493 484 486 488 487 498 499

- -

45e

- __

(200 CANA fiecs. (MHs)

81 7.300/882.30< 817.326/882.326 817.360/882.36C 81 7.376/862.375

817.426/882.426 817.460/862.45(1 817.476/882.476 817.600/862.600 81 7.626/882.625 817.660/862.GSO 817.676/862.676

817.626/882.626

817.676/881.876 817.100/882.700 817.725/862.726 817.760/862.T60 817.775/862.776 817.800/861.800 817.8ZS/SS2.826 817.850/882.860

81 7.400/88a.40~

811.800/882.8ai

81l.eso/s8a.860

si7.8i5/8az.876 817.eoo/86z.ew 817.816/86~.8as

~is.ooo/~s3.ooo BI~.O~S/~LU.O~S %18.050/883.050

817.860/862,ü60 817.876/862.876

818.076/863.076 318.100/863.100 818.126/883.126 %18.160/863.160

318 200/883.200 318.226/863.226 318.260/863.260 %18.275/883.276 %18.300/863.300 318.325/863.316 118.360/883.360

318.400/863.400 318.426/863.426 318.460/863.460 318.475/883.476

%18.176/883.175

%18.375/883.375

- m ‘DUP _.

No. d< C 8 n . I

50í 601 602 603 504 506 608 607 608 608 610 611 612 613 514 616 616 617 618 619 620 621

623

625 526 617 528 628 630 631 532 633 634 636 638 637 638 6 38 640 641 642 643 644 646 646 647 648 648

_. __

6aa

sa4

- -

,X) Frees. (MHs). Móvü/baac

818.600/883.50í 818.616/883.62! 818.660/863.661 818.676/883.675

818.826/W3.8a6 818.860/883.850 818.676/883.675 818.7W/863.700 818.726/863.726

818.775/883.776

818.826/883.816 818.860/883.860 81 8.876/883.876 818.800/863,800 818.826/863.826 818.860/883.850

818.W/884.000 818.026/864.025 818.060/884.060 818.076/884.075 819.iCQ/884.100 818.126/884.126

818.176/884.176 319.200/864.200

118.260/864.160

318.3W/884.300

119.360/864.360 118.376/884.376 li8.400/884.400

118.460/884.450 319.476/884.475

318.625/864.525 118.550/884.660 119.676/884.575 118.800/884.600

el8.6W/883.8oo

818.760/883.760

818.80o/~e3.8oo

818.875/883.876

S18.150/884.160

~19.m/884.m

118.a7~/884.276

318.316/864.326

i11~.4a6/864.42~

~18.sw/884.snn

318.626/884.626 iie.860/884.860

319.700/864.700 3lR.676/8B4.675

118.725/864.726

__ m c s d

66C 661 662 663 654 656 568 567 668 558 660 661 682 683 584 685 686 667 668 669 6 70 571 672 6 73 674 576 678 677 678 6 79 680 681 682 683 684 686 688 687 688 688 Se0 591 692 683 684 686 686 697 698 689

-

_. __

8 18.800/8e4.801 819.826/881.R2l 818.850/864.8hl

8is.wo/ae4.no1 818.8a6/864.8ai

819.875/884.81i

819.8761884.871

818.860/884.851

820.W0/865.W4 820.026/865.014 820.060/865.061 820.076/886 .07t 820.100/886.1Ul 820.116/865.12f

820.100/886.20c

820.150/865.15C 810.176/866.175

820.325/885.225 820.260/866.25C 810.276/866.275 820.300/865.30ü 520.326/866.325 820.360/886.36(1 %20.375/886.375 szo.400/886.4no %20.416/886.426 320.460/886.460 120.476/865.476

320.626/886.626 12U.660/886.66U 120.676/866.576

~ Z O . ~ O O / R ~ ~ . W J O

32o.eool88s.eoo 120.826/866.626

n0.8~6/8e6.675 ~20.700/866.70u

110.860/886.660

120.726/866.725 320.750/885.750 320.775/885.775 l20.800/866.800 320.8~6/865.8a6

3ao.eoo/sss.ano

I Z O . ~ ~ ~ I / ~ ~ S . V ~ U

120.850/885.850 320.876/866.875

120.925/865.925

IX

i

I

n B L O Q U E E N DE FRECpUENCIAS

Gru o l E 401.441.481, 521 y 661

411 431

401 422

432

403 423 413 433

404 424 414 434

405 426 415 435

406 426 416 436

407

417 437

408 428 418 430

409 429 419 439

410 430

412

427

421 461 501

423, 463, 503, 643 y 583 413. 453, 483, 633 y 573

126, 466. 506, 646 y 686 416, 466, 496, 636 y 676

429, 469, 509, 648 7 I88 410, 468,489, 639 y 579

430, 470, 510, 650 y 580 410 460 500 640 580

X

Resumen de Informes y Recomendaciones de l a CCIR [Se].

Rc. 393-4

Rc. 395-2 I. 288-2 Rc. 478-3

Rc. 331-4 Rc. 332-4 ANEXO 1 Rc. 594 I. 930 I. 376-4 I. 614.2

1. 533-1

Rc. 399-3 I. 612-1 I. 613.2 Rc. 400-2

Rc. 453 Rc. 369-3

I. 563-2

I. 721-1

1.882 1.338-4

Rc. 338-2

Potencia de ruido admisible, factor de carga, ponderación (CCITT Rc. P.53). Ruido (long. de enlace), ruido de intermodulación. Ruido (equipo múltiplex). Esperificación de móviles (asignación de frecuencias). Sensibilidad, SINAD. Ruido, Setisi bilidad, Definiciones. Selectividad, Intermodulación, Definiciones. N F , sensibilidad, S,". Bits erróneos admisibles: (i%), (0.05%). Objetivos de calidad: IO-' ( O . O l % - O . i % ) . Diversidad, combinación. Patrón de radiación de la antena (lóbulos, ganancia, ancho del has. Medición de ruido. Medición de características del ruido, ruido de intermodulación Medición de bits erróneos. Tipos de canales, ancho de banda. Variación del índice de refracción (altura). Indicc de refracción (fórmula), unidad-N. Datos radiometeorológicos (índice de refracción, gradiente, presión del vapor de agua, distribución de las gotas de lluvia, indisponibilidad por lluvia). Atenuación por lluvia (tasa de lluvia, factores de polarización, indiponibilidad por lluvia). Dispersión por lluvia. Datos de propagación (radio modificado de la tierra, desvanecimiento, diversidad, atenuación, polarizacih, transmisión arialógica y digital). Ancho de banda, velocidad de transmisión.

XI

Resumen de los principales reglamentos de la UIT [40].

1. Para la asignación y el empleo de frecuencias, evitar causar interferencia perjudicial.

2. No hay autorización para frecuencias de socorro: 500 KHz, 2.182 MHz y 156.8 MHz

3. Ver el cuadro I1 del apéndice 283 para las potencias.

(F3).

4. Notificación: de 3 años a 3 meses antes de la fecha de puesta en servicio, diagrama a escala Y solicitud por telegrama con acuse de recibo.

5. Ver el apéndice l3 para las características esenciales apropiadas que se especifican.

6. Asignación del servicio después de 6 días sin quejas de interferencia perjudicial,

7. Las estaciones transmisoras se ajustarán a las tolerancias de frt-cuencias del apéndice 33, a las radiaciont-s no esenciales del apéndice 43 y a la anchura de banda del apéndice 53, (niveles más bajos de transmisión).

8. Ubicación de las estaciones, antenas directivas, clase de emisión con el mínimo de interferencia, mínimo ancho de banda y eliminación de interferencias perjudiciales por emisiones no esenciales.

9. Determinar la procedencia y característica de la interferencia.

10. Datos relativos a la interferencia: ver el apéndice 83.

11. Distintivo de llamada: nombre geográfico (base) y notación del vehículo (móvil).

12. Identificación de la estación llamada, identificación de la estación que llama, llamar 2 veces, después de 5 minutos llamar otra vez y después de 15 minutos volver a llamar.

13. Para la banda de 156-174 MHe ver el apéndice 1B3.

14. De móvil a base: dar todos los datos. De base a móvil: solicitar situación, derrotero, velocidad y próxima escala.

15. Radiotelefonía duplex.- por pares de frecuencias y ver el apéndice 173 (rev.).

16. Duplex o semiduplex: P _< 25 W.

17. Banda de 100 a 470 MHz: 3Reglamenlos de le UIT.

XI1

. Estación fija: P 5 50 W Tolerancia de frecuencia = 50ppm 1, P 2 5 O W I, = 20ppm

Estación base: P 5 5 W 1, = 50 ppm P > 5 w Y> = 20 ppm

Estación móvil P 5 5 W 1% = 50 ppm

37

.~ = 20 ppm 71 P > 5 w n

18. Emisión no esencial.- de 30 MHz a 235 MHz: P > 25 W P(emisión no esencial) = Pfc - 60 dB 5 1mW P 5 25 W P(eniisión no esencial) = Pfc - 40 dB 5 25 pW

19. Ancho de banda: fórmulas, CCIR y mediciones (telefonía comercial F3):

Bn = 2M + zDK

donde:

Bn = M = D =

Ancho de banda necesario (Hz) [36,000] Frecuencia máxima de modulación (Hz) (3,000] 15,000 = mitad de la diferencia entre los valores máximo y mínimo de la frecueiicia instantánea (es la velocidad de variación de la fase, fd. Hz.) [15,000] Factor (emisión, distorsión admisible), [>1] K =

20. Especificación: FM, preénfasis = 6 dB/oct., íd(iOO% de modulación) = f 5 KHz., tolerancia de frecuencia = LO ppm, polarización vertical, audio = 3 KHz, P(audio) - < 1 W, estabilidad de frecuencia = it 2 IIz a f 5 Hz (15 min.), diferencia de tiempo de propaEación (retardo diferencia) = 3 mSeg., tono de referencia: 1 KHz [A 1 KHz] = -10 dBmo [k 0.5 dB].

21. Toda notificación de asignación de frecuencia debe ser hecha por la administración del país en cuyo territorio esté situada la estación de que se trate.

'2". Distribución de frecuencias entre:

servicios .- atribución = allocation zona o países .- adjudicación = allotment estaciones .- asignación = assignment

23. Separación entre canales = 25 KHz (156-174 MHz), Desviación máxima = 5 KHz.

XI11

24. Medidas contra la interferencia (cap. IV3 - Art. 12): Características técnicas relativas a los equipos y a las emisiones.

~~~

*Reglamentos de la UIT

XIV

Apéndice B

Diseño por Computadora de un radioenlace típico.

(Centro - Sn. Martin de las Flores)

C O N T E N I D O

I. Glosario de terminología.

11. Listado del resultado por computadora.

xv

I. Glosario de Terminología.

Debido a que los resultados del paquete de programa de computadora HZA se imprimen en inglés, se consideró necesario reaiisar este glosario que coiitiene los términos más relevantes en español.

MAP ANALYSIS .- Análisis de mapas.

DD.MMSSss .- Formato para grados (D), minutos (M), segundos (S) y fracciones de segundos (s).

AZIMUTH .- Azimuth de la estación 1.

REVERSE AZIMUTH .- Azimuth de la estación 2.

MAP CROSSING POINTS .- Puntos de cruzamiento de mapas.

PATH DATA SUMMARY .- Resumen de datos de la trayectoria.

AMSL .- Altura sobre el nivel del mar.

AGL .- Altura sobre el nivel del suelo.

CLEARANCE CRITERIA .- Criterio dc libramiento.

e IIPBW .- Ancho del haz de media potencia.

TILT .- Inclinación.

o DISCR .- Discriminación.

DECOUPLING LOSS .- Pérdida de desacoplamiento.

TERRAIN DATA POINTS .- Puntos de datos del terreno.

e D(n) .- Distancia. I

E ( i i ) . Altura (AMSL).

o TERRAIN CLEARANCE ANALYSIS .- Análisis de libramiento del terreno.

TREES .- Arboles (simula edificios).

CLRNC .- Libramiento.

REFLECTION ANALYSIS .- Análisis de reflexión.

XVI

i

ANNUAL PROPAGATION OUTAGE .- Tiempo fuera de operación anual.

WORST MONTE PROPAGATION OUTAGE .- Tiempo fuera de operación del

INTERMODULATION PRODUCTS .- Prodktos de intermodulación.

'I

I peor mes.

RECEIVING RANGE (S) .- Rangos de recepción.

INTERMODULATION PRODUCTS IN RANGE .- Productos de intermodulación I

en el intervalo de frecuencias.

XVIII

!

I 11. Listado del resultado por'computadora. I

Note: All geographical coordinates are in DD.MMSSss format.

From CENTRO (20.400810 North 103.204800 West) Vertical grid crossing proportion:

5.0-min grid 0.02700 of distance north of 20.4000 line 0.498 centimeters north of 20.4000 line 0.196 inches north of 20.4000 line

Horizontal grid crossing proportion: 5.0-min grid 0.16000 of distance west of 103.2000 line

2.779 centimeters west of 103.2000 line 1.094 inches west of 103.2000 line

To Sn. MARTIN DE LAS FLORES (20.370081 North 103.172794 West)

7.430 centimeters north of 20.3500 line 2.925 inches north of 20.3500 line

8.567 centimeters west of 103.1500 line 3.373 inches west of 103.1500 line

Vertical grid crossing proportion: 5.0-min grid 0.40270 of distance north of 20.3500 line

Horizontal grid crossing proportion: 5.0-min grid 0.49313 of distance west of 103.1500 line

Distance 5.075 international miles 8.168 kilometers

Azimuth 134.83 degrees Reverse azimuth 314.85 degrees

Map crossing points (DD.Mi4SSss) and distances:

20.392360N 103.2000W 1.943 kilometers from CENTRO

......................................................................

Vertical grid crossing proportion: 5.0-min grid 0.87666 of distance north of 20.3500 line

16.212 centimeters north of 20.3500 line 6.383 inches north of 20.3500 line

20.4000N 103.2039351 0.353 kilometers from CENTRO Horizontal grid crossing proportion:

5.0-min grid 0.13116 of distance west of 103.2000 line 2.278 centimeters west of 103.2000 line 0.897 inches west of 103.2000 line

xx

Frequency

Clearance criteria:

Antenna HPBW (degrees)

Path geometry (degrees) Normal K ( 1.333) K = 1/2 (subrefractive) K = 2/3 (subrefractive) K = 1 (true earth) K = 6/5 (mountainous) K = 4/3 (temperate) K = 8/5 (humid) K = infinity (flat earth) K = -1 (superrefractive)

818.000 "2

0.300 first Fresnel zone radius Plus 0.0 meters At K = .6666

90.0

Tilt +O. 153 +0.107 +O. 125 +O. 144 +O. 150 +O. 153 +O. 157 +0.180 +0.217

Discr +o. O00 -0.046 -0.028 -0.009 -0.003 +o.ooo +O. 005 +0 .028 +O. 064

a360.0

Tilt Discr LOSS Decoupling

-0.208 +o.ooo 0.0 dB -0.254 -0.046 0.0 dB -0.235 -0.028 0.0 dB -0.217 -0.009 0.0 dB -0.211 -0.003 0.0 dB -0.208 +o.ooo 0.0 dB -0.203 +0.005 0.0 dB -0.180 +0.028 0.0 dB -0.144 +0.064 0.0 dB

XXI

XXII

E

5 5.50 1580.0 6 5.75 1590. O 7 6.72 1600.0 8 7.00 1610.0 9 8.10 1620. O 10 8.17 1620.0

Terrain Clearance Analysis

12-10-1991 16: 15: 19

Site names CENTRO Sn. MARTIN DE LAS FLORES Antenna AMSL (meters) 1595.8 1621.5 Antenna AGL (meters)’ 55.8 1.5

Path distance Frequency

Clearance criteria:

D(n) 0.00 2.10 3.45 3.85 4.30 5.50 5.75 6.72 7.00 8.10 8.17

--------------- E(n) Trees

1540.0 0.0 1540. O 0.0 1550. O 0.0 1560. O 0.0 1570.0 0.0 1580. O 0.0 1590. O 0.0 1600. O 0.0 1610. O 0.0 1620. O 0.0 1620. O 0.0

8.17 kilometers 818.000 MHZ

0.300 first Fresnel zone radius Plus 0.0 meters At K = .6666

---------- Clrnc +55.8 +53.7 +46.6 +37.8 +29.2 +23.7 +14.8 +9.6 +1.1 -0.3 +1.5

.- -_ ___- - - _ _ - [email protected] +o. O000 +0.0208 +0.0316 +0.0414 +O. 0569 +0.0650 +0.1225 +0.1715 -0.1749 -0.0255 +o.oooo

-__--_____-_ K@O. OF1 +o. O000 +0.0160 +0.0225 +0.0272 +0.0332 +O. 0348 +O. 0457 +O. 0449 +o. 0820 +0.0336 +o. O000

[email protected] +o. O000 +0.0108 +0.0141 +0.0159 +O. 0178 +0.0177 +o. 0198 +0.0177 +0.0202 +O. 0058 +o. O000


8.17 kilometers 818.000 MHZ

Clearance criteria: 0.300 first Fresnel zone radius Plus 0.0 meters At K = .6666

Reflection Point Analysis for K = Normal K for this path: Path distance: Reflection point distance: Reflection point elevation: Fresnel zone at reflection: Reflection delay: Grazing angle at reflection point:

From CENTRO: Antenna height Tilt angle Discrimination angle

From Sn. MARTIN DE LAS FLORES: Antenna height Tilt angle Discrimination angle

+1.333 +1.333 8.17 kilometers 3.227 kilometers

1548.3 meters +4.49

+0.832 degrees to each site 2.7 nanoseconds

1595.8 meters AMSL -0.854 degrees to reflection poin -0.854 degrees for normal K

1621.5 meters AMSL -0.865 degrees to reflection poin -0.865 degrees for normal K

Obstruction Analysis

12-10-1991 16: 15: 38

Site names CENTRO Antenna AMSL (meters) 1595.8 Antenna AGL (meters) 55.8


Sn. MARTIN DE LAS FLORES 1621.5

1.5

8.17 kilometers 818.000 MHz

D(n) 2.10 3.45 3.85 4.30 5.50 5.75 6.72 7.00 8.10

E(n) 1540. O 1550. O 1560.0 1570. O 1580. O 1590. O 1600. O 1610.0 1620.0

Trees 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0 . 0 0.0 0 . 0

Clrnc +60.9 +54.7 +46.0 +37.4 +31.4 +22.3 +15.8 +6.9 +1.2

Clrnc /l.OFl +2.55 +2.03 +1.68 +1.37 +1.22 +0.89 +0.76 +0.36 +0.25

Knife Edg Loss

+o.o +o.o +o.o +o.o +o.o +o.o +o.o -1.8 -3.1

Empiri- Spheri- cal Loss cal Loss

+o.o +o.o +o.o +o.o +o.o +o.o +o.o +o.o +o.o +o.o +o.o +o.o +o.o +o.o -2.8 -6.5 -5.1 -9.7

Path length: 8.17 kilometers

For segment 0.00 to 8.17 kilometers from CENTRO ( 8.17 to 0.00 kilometers from Sn. MARTIN DE LAS FLORES)

Average path segment elevation 1568.8 meters Median path segment elevation 1561.6 meters Standard deviation of elevations 27.4 meters Interdecile range of elevations 71.7 meters 10% of elevations are greater than 1611.7 meters 10% of elevations are less than 1540.0 meters

CENTRO antenna height above average terrain +27.0 meters sn. MARTIN DE LAS FLORES antenna height above average terrain +52.7 met

Transmitter site: CENTRO Antenna not sDecified. User SDeCified aain. Antenna vertically polarized Transmission line: 59.0 meters of HJ9-50 5.2-in/133-mm air coaxial cable

- Receiver site: Sn. MARTIN DE LAS FLORES

Antenna not specified. User specified gain. Transmission line: 6.0 meters of HJ9-50 5.2-in/133-mm air coaxial cable

Path distance: 8.17 kilometers Frequency: 818.00000 MHZ ________________________________________------------------------------ Free space loss Miscellaneous allowance Atmospheric absorption Transmitter power Gain of antenna 1 Gain of antenna 2 Radome loss, site 1 Radome loss, site 2 Transmission line loss at transmitter Transmission line loss at receiver Miscellaneous loss at transmitter Miscellaneous loss at receiver Received power Received signal, 50-Ohm load

75-Ohm load 300-ohm load

Receiver threshold sensitivity Thermal noise (flat) fade margin Dispersive fade margin External interference fade margin Adjacent channel interference fade margin Composite fade margin Effective isotropically radiated power

Effective radiated power (dipole)

ANSI RF protection guideline ANSI RF safe distance Power spacial density at 1 meter

at 10 meters at 100 meters

-108.94 dB -8.00 dB -0.04 dB

+43.22 dBmW +11.00 dBi

+ O . O O dBi + O . O O dB + O . O O dB -0.49 dB -0.05 dB -0.50 dB -0.50 dB -64.30 dBmW +42.69 dBuV +44.45 dBuV +50.47 dBuV -117.00 dBmW +52.70 dB +20.00 dB +20.00 dB +20.00 dB +15.23 dB 210.46 watts +53.23 dBmW 128.28 watts +51.08 dBmW +4.36 dBmW/cm^2 0.78 meters

+2.24 dBmW/cmA2 -17.76 dBmU/cmA2 -37.76 dBmw/cm-2

xxv

at 1 kilometer -57.76 dBmW/cmA2 Standard deviation of terrain elevations 15.24 meters Climatic factor Averaae annual temoerature

1.00 20.00 deqrees Celsius

Fading season 4.08 months

Annual propagation outage (1-way) 1.44 minutes Worst month propagaton outage (1-way) 0.35 minutes

Propagation reliability estimate (1-way) 99.999725%

9 30606

XXVI

Margarita Ga… · Centro Nacional de Investigación y Desarrollo Tecnológico FORMA R10 ACEPTACI~N...

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