1. INTRODUCCIÓN
El alto volumen de procesos en el análisis de
información necesario para el cálculo de enlaces
microondas, exige su automatización con el
objeto de obtener mayor precisión y disminuir
tanto el tiempo, como los costos de diseño.
Actualmente, el empleo de la cartografía
digitalizada hace que las aplicaciones de cálculo
automatizado de enlaces microondas (CAEM)
sean robustas, brindando la suficiente precisión
de los perfiles de los trayectos del radio enlace.
Generalmente, estos sistemas se ayudan de
grandes bases de datos, las cuales almacenan la
información cartográfica de manera gráfica y en
tablas de datos. El formato del mapa es
independiente de la aplicación, (por defecto se
usa el formato de ESRI – ArcInfo). Luego de
hacer el trazado del perfil, se realizan
automatizadamente cada uno de los
procedimientos de diseño: cálculos de
propagación; corrección del perfil, obstrucción
de las zonas de Fresnel, cálculo del punto de
reflexión, atenuaciones y desvanecimientos. En
las aplicaciones CAEM el cálculo de la
difracción es común el empleo de distintos
métodos, incluyendo los recomendados por el
UIT-R (la Recomendación 370, el método de
Longley-Rice, Deygout, Epstein-Peterson,
Ikegami-Yoshida, entre otros), dando opción al
usuario de elegir cualquiera de ellos. Además de
lo anterior, se puede contemplar una base de
datos de antenas con sus respectivos patrones de
radiación. Algunas aplicaciones permiten la
presentación del modelo digital del terreno en
tres dimensiones.
La introducción de cartografía temática provee
facilidades para realizar la importación y
exportación de datos con estructuras vectoriales
DXF, raster TIFF, PCX, IMG y GEM, entre
otros. De esta manera, se pueden visualizar y
desarrollar operaciones planteadas a la base de
datos, tales como edición, seguimiento
automático de líneas, reconocimiento de textos y
gráficas, revisión y edición de resultados o la
obtención de espacio mapas.
En el presente artículo se presenta el desarrollo
de una aplicación CAEM que comprende un
método compacto de cálculo de enlaces
microondas en caso de topografía altamente
irregular en correspondencia con la zona andina
colombiana. El método propuesto es basado en
la corrección del espacio libre en combinación
con las metodologías de Deygout y Wilkenson.
Se presenta una aplicación que permite la
automatización del cálculo de radio enlaces
utilizando un Sistema de Información
Geográfico (SIG), que permita extraer la
información cartográfica de la topografía local,
para luego desarrollar los cálculos de los
diferentes modelos de propagación.
El alto volumen de procesos en el análisis de
información necesario para el cálculo de enlaces
microondas, exige su automatización con el
objeto de obtener mayor precisión y disminuir
tanto el tiempo, como los costos de diseño.
Actualmente, el empleo de la cartografía
digitalizada hace que las aplicaciones de cálculo
automatizado de enlaces microondas (CAEM)
sean robustas, brindando la suficiente precisión
de los perfiles de los trayectos del radio enlace.
Generalmente, estos sistemas se ayudan de
grandes bases de datos, las cuales almacenan la
información cartográfica de manera gráfica y en
tablas de datos. El formato del mapa es
independiente de la aplicación, (por defecto se
usa el formato de ESRI – ArcInfo). Luego de
hacer el trazado del perfil, se realizan
automatizadamente cada uno de los
procedimientos de diseño: cálculos de
propagación; corrección del perfil, obstrucción
de las zonas de Fresnel, cálculo del punto de
reflexión, atenuaciones y desvanecimientos. En
las aplicaciones CAEM el cálculo de la
difracción es común el empleo de distintos
métodos, incluyendo los recomendados por el
UIT-R (la Recomendación 370, el método de
Longley-Rice, Deygout, Epstein-Peterson,
Ikegami-Yoshida, entre otros), dando opción al
usuario de elegir cualquiera de ellos. Además de
lo anterior, se puede contemplar una base de
datos de antenas con sus respectivos patrones de
radiación. Algunas aplicaciones permiten la
presentación del modelo digital del terreno en
tres dimensiones.
La introducción de cartografía temática provee
facilidades para realizar la importación y
exportación de datos con estructuras vectoriales
DXF, raster TIFF, PCX, IMG y GEM, entre
otros. De esta manera, se pueden visualizar y
desarrollar operaciones planteadas a la base de
datos, tales como edición, seguimiento
automático de líneas, reconocimiento de textos y
gráficas, revisión y edición de resultados o la
obtención de espacio mapas.
En el presente artículo se presenta el desarrollo
de una aplicación CAEM que comprende un
método compacto de cálculo de enlaces
microondas en caso de topografía altamente
irregular en correspondencia con la zona andina
colombiana. El método propuesto es basado en
la corrección del espacio libre en combinación
con las metodologías de Deygout y Wilkenson.
Se presenta una aplicación que permite la
automatización del cálculo de radio enlaces
utilizando un Sistema de Información
Geográfico (SIG), que permita extraer la
información cartográfica de la topografía local,
para luego desarrollar los cálculos de los
diferentes modelos de propagación.
2. CÁLCULO DE ENLACES
MICROONDAS
La primera tarea a resolver en el diseño de
radioenlaces de microondas consiste en la
selección de los lugares geográficos para la
disposición de las estaciones de radio. Estos
sitios deberán ofrecer las condiciones necesarias
de desempeño confiable del radioenlace, por lo
cual, se debe hacer un estudio de propagación
riguroso, teniendo en cuenta la diversidad de
terrenos que puede atravesar el enlace.
Las estaciones se ubican en promedio a una
distancia de 50 Km, si la frecuencia de trabajo es
menor de los 8 GHz, en caso contrario la
distancia será menor, pero asegurando la
visibilidad directa. Se procura que las estaciones
no se encuentren en línea recta, es decir que se
distribuyan en zigzag con un ángulo igual o
mayor a 5° con respecto a la orientación de la
trayectoria del radioenlace, sitios en los cuales
debe brindarse un nivel alto y estable en el
tiempo de las señales de radio en las entradas de
todos los receptores del enlace, aprovechando
colinas y montañas accesibles, pero teniendo en
cuenta el respectivo costo de la construcción de
caminos o carreteras y canalizaciones. Se
recomienda ubicar las estaciones de
retransmisión cercanas a la red eléctrica de
distribución, se requieren fuentes autónomas
preferiblemente automatizadas, baterías de
acumuladores con reserva de carga, conversores
AC/DC, motogenerador, etc.; otro factor
influyente es el costo del edificio y de la torre, si
la montaña es muy alta se debe tener en cuenta
el viento, el invierno, el transporte, entre otros.
CAEM SOBRE SISTEMAS DE
INFORMACIÓN
GEOGRÁFICO
En general, los Sistemas de Información
Geográfico se definen como sistemas de
hardware, software y procedimientos diseñados
para realizar la captura, almacenamiento,
manipulación, análisis, modelaje y presentación
de datos referenciados espacialmente para la
resolución de problemas complejos de
planeación y gestión.
El contexto general de un SIG consiste en una
organización de personal (Usuarios),
instalaciones (Logística), equipos (Hardware),
Aplicaciones (Proceso) e información (Datos),
bajo una administración central y de relaciones
bien definidas de acuerdo con los objetivos
planteados.
- Usuarios: son las personas responsables de
su conceptualización, diseño, aplicación y
uso.
- Logística: Consiste en las instalaciones
físicas que proveen un adecuado ambiente
de trabajo, adaptado a los demás elementos
de SIG.
- Equipos: Básicamente comprenden la
Unidad de Procesamiento Central (CPU),
que además de ejecutar operaciones
matemáticas controla los periféricos
necesarios para manejar el flujo de datos a
través del sistema; los periféricos para la
entrada de datos tales como las mesas
digitalizadoras y teclados; el disco duro y
otros medios magnéticos y ópticos para
almacenamiento; las pantallas de alta
resolución; y las impresoras o los plotters
para la salida de datos e información.
- Aplicaciones: los cuales pueden trabajar en
una amplia variedad de plataformas y
pueden ser usados en las estaciones de
emulación.
- Datos: Los datos espaciales representan
objetos en una, dos o tres dimensiones; estos
pueden ser representados mediante diversos
atributos y relaciones con otros elementos.
La principal fuente de los datos corresponde
a aquellos obtenidos directamente con
ayuda de instrumentos digitales, de la
percepción remota, de los sistemas de
posicionamiento global (GPS), y de
digitadores manuales o de barrido.
Los datos cartográficos están dispuestos en uno
de los dos principales modelos de estructura de
datos espaciales, vector o raster. La estructura
vectorial representa los objetos de la realidad por
medio de un par o una secuencia ordenada de
pares de coordenadas (x,y) interconectadas, las
cuales pueden ser enlazadas con atributos como
se aprecia en la figura 3. Además, ellas tienen
dirección, magnitud y sentido. Los objetos
puntuales son representados por un par de
coordenadas, mientras los objetos lineales como
una secuencia de pares de coordenadas. Por
último, las superficies se representan como una
cadena de líneas unidas. Este tipo de estructura
permite una definición precisa de posición,
forma y tamaño.
