TUTORIAL DE RADIO MOBILE

Nombre: Leandro Pastén González Enero de 2011

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INDICE

1 INTRODUCCIÓN..........................................................................................................32 INSTALACIÓN DE RADIO MOBILE.........................................................................43 CONFIGURACIÓN BASICA.......................................................................................54 OBTENCIÓN DE DATOS DE ELEVACIÓN (CARTOGRAFIA)..............................65 SUPERPOSICIÓN DE MAPAS....................................................................................76 CREACIÓN DE UNA RED...........................................................................................87 HERRAMIENTAS DE ANALISIS DE ENLACES DE REDES................................138 REFERENCIAS...........................................................................................................16

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1 INTRODUCCIÓN

Radio Mobile es un programa de simulación de radio-propagación gratuito desarrollado por Roger Coudé para predecir el comportamiento de sistemas radio, simular radio-enlaces y representar el área de cobertura de una red de radiocomunicaciones, entre otras funciones.

El software trabaja en el rango de frecuencias entre 20 MHz y 20 GHz y está basado en el modelo de propagación ITM (Irregular Terrain Model) o modeloLongley-Rice.

Radio Mobile utiliza datos de elevación del terreno que se descargan gratuitamente de Internet para crear mapas virtuales del área de interés, vistas estereoscópicas, vistas en 3-D y animaciones de vuelo.

Figura 1. Vista principal del programa Radio Mobile.

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2 INSTALACIÓN DE RADIO MOBILE

A continuación se enumeraran los pasos a seguir para la correcta instalación de Radio Mobile.

Paso 1: Acceder a la página de descarga del programa en donde se especifican los pasos a seguir.

http://www.cplus.org/rmw/download/download.php?S=1

O bien seguir los pasos especificados a continuación.

Paso 2: Si se posee una versión antigua de Windows descargar el programa Visual Basic Runtime (SP6).

Paso 3: Crear un directorio para en donde se almacenara el programa, por ejemplo:

“C:\Archivos de programa\Radio Mobile”

Paso 4: Descargar el archivo  rmwcore.zip y descomprimir su contenido en el directorio creado en el paso

anterior.

Paso 5: Descargar el archivo de idioma que se prefiera:

Brazilian/Portuguese   Danish   German   English   French   Greek   Italian   Dutch/Flemish Norvegian   Russian   Spanish   Turkish  

Después de descargado el archivo, descomprimirlo en el directorio creado en paso 3.

Paso 6: Crear los siguientes directorios dentro de la carpeta creada en el paso 3.

SRTM Landsat OpenStreetMap Terraserver Toporama Virtual Earth Google Map Yahoo Map Mapas Imágenes Redes

Por ejemplo:

“C:\Archivos de programa\Radio Mobile\SRTM”

“C:\Archivos de programa\Radio Mobile\Landsat”

“C:\Archivos de programa\Radio Mobile\OpenSteetMap”

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Paso 7: Verificar que no exista la librería Rmwdlx32.dll en el directorio C:\Windows\system32, si existe

eliminar dicha librería para luego buscar la librería en el directorio creado para el programa, copiar la

librería desde ese origen y copiarla en C:\Windows\system32.

Paso 8: Buscar el archivo de texto Map_Link.txt en el directorio del programa Radio Mobile y abrirlo.Dentro del archivo de texto buscar las siguientes líneas:

‘www.expedia.com‘virtualearth.net‘map.access.mapquest.com‘google.com‘us.maps3.yimg.com/aerial.maps.yimg.com

Acto seguido eliminar los apostrofes al comienzo de cada línea. Esto habilitara la descarga de mapas desde Internet de las paginas escritas en dicho texto, como por ejemplo Google maps.

Paso 9: Bajar el archivo File wmap.zip, extraerlo en el directorio creado en el paso 3, esto para disponer de un mapa del mundo.

Paso 10: En el directorio del programa buscar el archivo ejecutable del programa según el idioma que se eligió, por ejemplo, si se descargo el idioma español, el archivo será “rmwspa.exe”, si se eligió ingles el archivo será “rmweng.exe”, una vez encontrado dicho archivo, hacer clic con el botón derecho del Mouse sobre el archivo, situarse arriba de la opción “enviar a” y seleccionar escritorio para poder crear un acceso directo del programa en el escritorio.

3 CONFIGURACIÓN BASICA

Para la configuración de Radio Mobile es necesario seguir los siguientes pasos:

Paso 1: Abrir el programa mediante el acceso directo creado en el escritorio.

Paso 2: En el menú “Opciones” dar clic sobre “Internet”, con esto se desplegara la siguiente ventana (figura 2).

Figura 2. Opciones de Internet.

Hacer clic en el sub-menú SRTM configurar la carpeta previamente asignada a SRTM en el directorio del programa, repetir este procedimiento en los sub-menu de Landsat, OpenStreetMap, Terraserver, Toporama, Virtual Earth, Google Map, Yahoo Map.

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4 OBTENCIÓN DE DATOS DE ELEVACIÓN (CARTOGRAFIA)

Previo a esto se debe disponer de los ficheros de cartografia (SRTM) de la región a trabajar. A continuación se entregan un conjunto de link de los cuales se puede bajar los datos de altitud de sud-America (links funcionando el 30/12/10)

http://www.megaupload.com/?d=KC25I7XR http://www.megaupload.com/?d=IKFC5UHJ http://www.megaupload.com/?d=9MIRM4KG http://www.megaupload.com/?d=M8XYQDO0 http://www.megaupload.com/?d=FZEXCVBZ http://www.megaupload.com/?d=6NVGII7G http://www.megaupload.com/?d=922YQV1F http://www.megaupload.com/?d=VUV6LD9W http://www.megaupload.com/?d=E4PYJ5X9 http://www.megaupload.com/?d=G9G56ERZ http://www.megaupload.com/?d=ZWERLTRK http://www.megaupload.com/?d=3JN2O4M9 http://www.megaupload.com/?d=C7ZRTB2R http://www.megaupload.com/?d=QGH6ICJF http://www.megaupload.com/?d=D38CDPQI http://www.megaupload.com/?d=Z5W24WHW http://www.megaupload.com/?d=YUCZQ83L http://www.megaupload.com/?d=1R1Q2QR0 http://www.megaupload.com/?d=55ITXSA2

También se pueden bajar datos de altitud desde http://rmd.neoknet.com/. Los datos deben ser copiados en el directorio SRTM.

Para obtener los datos de elevación de una región se debe acceder al menú “archivo” y hacer clic en “propiedades de mapa”, con esto se desplegara una ventana mostrada en la figura 3.

Figura 3. Propiedades de mapa.

Se debe verificar que la localización del directorio de SRTM en la sección “Fuente de datos de altitud” este bien asignada.

Para agregar los datos de altitud se puede hacer mediante el ingreso de las coordenadas geográficas de la región, mostrando el mapa del mundo y seleccionando la región con el cursor, o seleccionando el nombre de la ciudad en una lista de ciudades del mundo disponible en el menú “seleccionar un nombre de ciudad”.

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También se debe configurar el tamaño de la imagen en píxeles.

Luego se debe hacer clic en extraer con lo cual se desplegara una imagen de la región seleccionada con la información de sus relieves.

A modo de ejemplo se muestra una imagen con la información de altura de la ciudad de santiago (figura 4).

Figura 4. Mapa de relieves de santiago.

5 SUPERPOSICIÓN DE MAPAS

Para efectos de una mejor ubicación en la región se puede superponer el mapa de alturas con un mapa satelital o mapa con las calles de la región. Esto se hace accediendo al menú editar y posteriormente haciendo clic en superponer imágenes con lo cual se desplegara la ventana mostrada en la figura 5.

Figura 5. Menú de superposición de imágenes.

En este menú se debe seleccionar el servidor desde el cual se obtendrán los planos o imágenes satelitales, en la figura 5 se ve que se eligió GoogleMaps.

Cada servidor ofrece distintos tipos de mapas, en el caso de GoogleMaps ofrece mapas con caminos o fotos aéreas.

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Una vez seleccionado el servidor y el tipo de mapa que se desea, se debe elegir el modo en que se superpondrán las imágenes, existe la opcion copiar (copia el mapa sobre los datos de altura), agregar, multiplicas y bit a bit, estas 3 ultimas superponen las imágenes con distintas graduaciones, donde se seleccionara la que mas acomode.

6 CREACIÓN DE UNA RED

Para lo siguiente es conveniente tener claro los conceptos de redes, unidades y sistemas.

Unidades: Son aquellas unidades RF físicas que (antenas, repetidores, estaciones base, etc.)

Redes: Agrupación de unidades que operan en un mismo rango de frecuencia, bajo las mismas condiciones climáticas, de suelo, entre otros factores.

Sistema: Especificaciones que tendrá un grupo de unidades perteneciente a una red, tales como lo son el tipo de antena, potencia de transmisor, potencia de umbral de recepción, perdidas de línea, entre otras.

Para crear una red se debe ir al menú Archivo y luego hacer clic en “nuevas redes”, con lo cual se desplegara la siguiente ventana (figura 6).

Figura 6. Inicialización de una nueva red.

Se debe especificar la cantidad máxima de redes, unidades y sistemas que se definirán en el proyecto y luego hacer clic en “OK”, seguido esto se debe cargar el mapa con los datos de altitud de la región en donde se trabajara.

Luego se deben ubicar las unidades en la región geográfica en que se trabajara, para lo cual se debe acceder al menú Archivo y luego en “propiedades de la unidad” o simplemente haciendo clic en el icono de “propiedades de las unidades” (figura 7)

Figura 7. Barra de accesos rápidos.

Al abrir las propiedades de unidad se desplegara la ventana mostrada en la figura 8

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Figura 8. Propiedades de las unidades.

En esta ventana se especificara el nombre de la unidad y la posición en la cual se ubicara. La posición puede ser agregada mediante las coordinas geográficas del lugar en el cual se quiere agregar en “ingresar LAT LON o QRA” o mas fácilmente colocando el cursor previamente en el lugar en donde se quiere agregar la unidad u luego pulsando sobre “Colocar la unidad en la posición del cursor”.

Una vez ya ubicadas todas las unidades se procederá a definir los parámetros de la red, parámetros tales como la frecuencia de trabajo, los miembros de la red, definición de sistemas, definir bajo que sistema trabajan las unidades, etc. Para esto se accederá a “propiedades de redes” en el menú Archivos, o mas rápidamente haciendo clic en el icono de “propiedades de redes” ubicado a la izquierda del icono de propiedades de unidades (ver figura 7).

Al abrir este menú se desplegara la ventana mostrada en la figura 9.

Figura 9. Propiedades de las redes.En esta ventana en una primera instancia en la pestaña “Parámetros“, se le dará un nombre a la

red, se definirá el rango de frecuencias de trabajo, la polarización de la señal RF, el modo estadístico,

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perdidas adicionales, refractividad de la superficie, conductividad del suelo, permitividad relativa del suelo y el tipo de clima. Estos últimos parámetros serán explicados en más detalle a continuación.

Modo estadístico: En esta sección se pueden seleccionar uno de los 4 modelos de variabilidad definidos en el modelo de Longley-Rice, los cuales son: Intento, accidental, móvil y difusión.

1. Intento: en este modelo el programa hace un único intento para enviar un mensaje en la simulación.

2. Accidental: Este modelo se utiliza para calcular el campo en posiciones individuales, trazando múltiples puntos a lo largo de varias radiales desde la ubicación del transmisor. Prácticamente este modo se utiliza para evaluar interferencias.

3. Móvil: Este modelo es utilizado para comunicaciones móviles. 4. Difusión: Este modelo se utiliza cuando las unidades de la red son unidades fijas.

También se puede definir en que porcentaje afecta cada tipo de variabilidad, siendo los tipos de variabilidad los siguientes:

1. El tiempo2. La posición3. La variabilidad de situación

Estas tres dimensiones de variabilidad, fueron desarrolladas para considerar y clasificar variaciones en los niveles de señal medidos (mediana). La variabilidad de corto plazo del tipo asociado con la propagación de multitrayecto no es cubierta por el modelo.

Variabilidad de tiempo: Los parámetros a tener en cuenta para considerar las variaciones de los valores medianos tomados por horas de atenuación, son por ejemplo, cambios de la refracción atmosférica o de la intensidad de turbulencia atmosférica. El campo actual en la posición de receptor se espera que esté por encima de ese valor, durante media de cada hora, y por debajo de ese valor la otra media. La variabilidad de tiempo describe los efectos de estos cambios de tiempo, expresado como un porcentaje entre 0.1 % y el 99.9 %. Este valor da la fracción de tiempo durante la cuál el campo de fuerzas recibido, se espera que sea igual o superior que el valor mediano de campo por hora calculado por el programa. Esta variabilidad permite especificar cómo se desea tratar con la variabilidad de tiempo de los cambios atmosféricos y otros efectos. Tomar un porcentaje mayor en este valor, reduce la variabilidad resultante de estos factores. El resultado calculado por el programa será menor, con lo que se asegura que el valor real medido será igual o superior en un porcentaje más elevado de tiempo.

Variabilidad por localización: Lo que hay que tener en cuenta en los estadísticos de largo plazo entre dos trayectos distintos debido, a por ejemplo, diferencias en los perfiles del terreno o diferencias ambientales entre ellos. La variabilidad por localización para los cálculos, se expresa como un porcentaje de 0.1% a 99.9%. Sucede lo mismo en los resultados que para el caso de la variabilidad de tiempo, pero con la fracción de localizaciones donde el campo recibido se espera que sea igual o superior.

Variabilidad por situación: esta variabilidad tiene en cuenta otro tipo de variables que pueden denominarse “hidden variables”. Este tipo de variables representan efectos que no pueden explicarse o que simplemente se ha decidido no controlar. Sirven para diferenciar casos con iguales equipos y condiciones de entorno similares. Estos cambios se reflejarán en los estadísticos. Y como en casos anteriores puede ser expresado como un porcentaje entre 0.1 % y el 99.9 % para controlar lo mucho o poco que se quiere que afecten.

Perdidas adicionales: En este apartado se selecciona si la red esta ubicada en una ciudad o en un bosque para poder tomar en cuenta parámetros propios de cada sector.

Refractividad de la superficie Ns: Las constantes atmosféricas y en particular la refractividad atmosférica deben ser tratadas como funciones aleatorias de posición y tiempo. Ésta puede ser caracterizada por un valor único Ns, para calcularla se utiliza la siguiente ecuación.

Donde k es el valor efectivo de la curvatura de la tierra, la cual tiene un valor típico de 4/3, el valor de Ns, típicamente se puede introducir y se encuentra en el rango de 250 a 400 N-

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unidades. En general, el promedio de refractividad decrece con la altitud, comenzando con su valor máximo al nivel del mar.

La siguiente tabla muestra los valores típicos, sin embargo, para condiciones promedio se utiliza el valor para clima continental temperado un Ns=301. Usualmente se miden en N-unidades (partes por millón)

Tabla 1

Conductividad del suelo: la conductividad del suelo de la tierra dada en siemens por metro. Los valores típicos se muestran en la tabla 2.

Permitividad relativa del suelo: la permitividad relativa (ε) o constante dieléctrica de la tierra. Los valores típicos se muestran en la tabla 2

Tabla 2

Clima: Hay 7 modelos de clima caracterizados en el modelo: Ecuatorial (Congo); Continental Subtropical (Sudan); Marítimo Subtropical (Costa oeste de África); desierto (Sahara); Continental Templado; Marítimo templado sobre la tierra (Reino Unido y costa oeste continental); Marítimo templado sobre el mar. De acuerdo con el modelo, el clima continental templado es común a la mayor parte de grandes superficies en la zona templada. Se caracteriza por extremos en la temperatura y cambios diurnos y de estaciones pronunciadas en la propagación. En latitudes medias en zonas costeras, donde los vientos predominantes llevan el aire húmedo marítimo hacia el interior, prevalece un clima marítimo templado. Esta situación es típica del Reino Unido y de las costas occidentales de los Estados Unidos y Europa. El resto de los climas pueden asociarse de la misma forma a otras regiones del mundo.

Este parámetro influye en el índice de refracción del aire y en la probabilidad de aparición de desvanecimientos de la señal (fading).

A continuación se adjunta un mapa para poder reconocer con mayor facilidad el clima perteneciente a cierta región del mundo.

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Figura 10. Climas en el mundo.

Luego de haber definidos todos los parámetros de la red se debe hacer clic en Topología para definir el tipo de red que se va a crear, siendo las posibles.

1. Red de voz (Controlador/Subordinado/Repetidor).2. Red de datos, Topología estrella (Master/Esclavo).3. Red de datos, cluster (Nodo/Terminal).

Después de seleccionada la topología de la red se debe hacer clic en miembros y escoger las unidades que pertenecerán a la red, definiendo su rol en la red y el sistema que cada unidad posee, Se pueden definir los parámetros de un sistema en la pestaña “Sistemas”.

Seguido de haber establecido todas las configuraciones explicadas, dar clic en OK para aplicar

las configuraciones dispuestas.

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7 HERRAMIENTAS DE ANALISIS DE ENLACES DE REDES.

Radio Link (Enlace de Radio): Esta es una herramienta para analizar el enlace entre dos unidades de una red, para acceder a esta herramienta se debe acceder al menú Herramientas y luego seleccionar enlace de radio, o más rápidamente haciendo clic en el icono de acceso rápido mostrada en la figura 11, o simplemente presionando F2.

Figura 11. Menú de accesos rápidos.

Al acceder a esta herramienta se desplegara la ventana mostrada en la figura 12.

Figura 12. Radio Link (Enlace de Radio).

Esta ventana (figura 12) muestra los parámetros del enlace entre las dos estaciones seleccionadas. La opción “invertir” permite visualizar el enlace en el sentido de transmisión inverso. Es posible modificar las alturas de las antenas para investigar su efecto en el radioenlace. Pinchando con el ratón sobre el perfil aparecerá un cursor azul que permitirá obtener el despejamiento, elevación, nivel de campo, pérdida básica y otros parámetros en ese punto.

Los botones marcados como `+´ junto a los valores de ganancia de antena permiten ver el diagrama de radiación de la antena y el ángulo acimutal empleado. Seleccionando Ver > Detalles obtendrá un resumen del balance del enlace y la opción Ver>Distribución muestra las estadísticas de la señal en el trayecto.

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Cobertura de Radio: Esta herramienta permite dibujar el área de cobertura de una unidad radio mediante cuatro tipos de gráficas.

Polar Simple: calcula el área de cobertura de una estación transmisora fija para un terminal móvil especificado realizando un barrido radial. Permite especificar los intervalos permitidos para el radio de cobertura y el ángulo acimutal. La gráfica se puede representar en una escala de colores para indicar el nivel de señal recibida en dBm. El área de cobertura se dibujará sobre el mapa de elevaciones principal, no sobre ampliaciones.Se puede acceder a este grafico en Herramientas > Cobertura de Radio > Polar Simple, o haciendo clic en el icono de acceso rápido ubicado a la izquierda del icono de enlace de radio (ver figura 11) o simplemente presionando F3.

A continuación en la figura 13 se muestra un ejemplo en donde se utilizo la herramienta de cobertura de radio, en su modo polar simple.

Figura 13. Grafico polar simple de la herramienta Cobertura de Radio.

Cartesiano Combinado: Este modo utiliza una o varias estaciones fijas para calcular el área de cobertura que ofrecen a un terminal móvil especificado, en coordenadas cartesianas. La herramienta permite representar los niveles de señal en una región ampliada del mapa principal.

Se puede acceder a este grafico en Herramientas > Cobertura de Radio > Cartesiano Combinado, o haciendo clic en el icono de acceso rápido ubicado dos posiciones a la izquierda del icono de enlace de radio (ver figura 11) o simplemente presionando F4.

A continuación en la figura 13 se muestra un ejemplo en donde se utilizo la herramienta de cobertura de radio, en su modo Cartesiano Combinado.

Figura 14. Grafico Cartesiano Combinado de la herramienta Cobertura de Radio.

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Fresnel: colorea sobre el mapa de elevaciones las áreas que cumplen el intervalo de despejamiento de la primera zona de Fresnel especificado.Se puede acceder a esta herramienta en Herramientas > Cobertura de Radio > Fresnel.

Interferencia: a partir de las especificaciones del mínimo nivel de señal requerido y margen de interferencia entre dos estaciones transmisoras, la herramienta representa las regiones con un nivel de interferencia aceptable y aquellas en las que se sobrepasa el margen de interferencia.Se puede acceder a esta herramienta en Herramientas> Cobertura de Radio > Interferencia.

Encontrar el mejor sitio: permite encontrar el mejor emplazamiento para una antena transmisora que debe ofrecer cobertura a un conjunto de terminales receptores. Abra Herramientas > Cobertura de Radio > Encontrar el mejor sitio, seleccione la opción dentro de una red y especifique la unidad que desea emplazar como “estación central” de la red.

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8 REFERENCIAS

[1] EA4FSI-28T1 Red Radio de Emergencia -REMER-[En línea]. Disponible en: http://www.ipellejero.es/radiomobile/index.html[2] Radio Mobile y manuales [En línea]. Disponible en: http://www.taringa.net/posts/downloads/1809033/Radio-Mobile-y-manuales.html[3] Tutorial Radio Mobile [En línea]. Disponible en: http://www.gatv.ssr.upm.es/stelradio/RDCM/adjuntos/material_consulta/Manuales%20del%20programa%20Radio%20Mobile/Manual%20de%20Radio%20Mobile.pdf[4] EA4FSI-28T1 Red Radio de Emergencia -REMER-[En línea]. Disponible en: http://www.ipellejero.es/radiomobile/index.html[5]Fuentes de SRTM [En línea]. Disponible en: http://www.cplus.org/rmw/dataen.html

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