Rdio Ponto-a-Ponto: Projeto de interligao de duas cidades O contedo deste tutorial foi obtido do artigo de autoria do Eduardo Jos dos Santos Ribeiro e do MarceloFigueiredo Garcia para a etapa de classificao do II Concurso Teleco de Trabalhos de Concluso deCurso (TCC) 2006. Este tutorial apresenta de forma sucinta o projeto de transmisso via rdio entre dois municpios, tratandodos principais aspectos relacionados ao planejamento e projeto de rdio ponto a ponto, usando a hierarquiaPDH. Entre os resultados esperados, previsto que seja possvel obter um sistema otimizado do ponto de vistatcnico e econmico para atender as especificaes de desempenho e disponibilidade do sistema. Eduardo Jos dos Santos Ribeiro Engenheiro de Telecomunicaes pelo Instituto de Estudos Superiores da Amaznia IESAM. Atuou como Tcnico em Telecom na Linksat (Belm, PA), executando atividades de instalao de antenasOffset 2.4, como Tcnico emTelecomna Inatel Comrcio e Telecomunicaes Ltda (Belm, PA),executando atividades de comissionamento e instalao de sistemas celulares, e como Estagirio deEngenharia de Telecomunicaes na Ericsson, executando atividades relacionadas gesto de projetos eacompanhamento de implantao de sistemas. Atualmente Especialista de Telecomunicaes na Ericsson, executando atividades de teste de sistemas detelecomunicaes e de estudo de disponibilidade e desempenho de sistemas. Email: eduardo.santos@egs.com.br 1Marcelo Figueiredo Garcia Engenheiro de Telecomunicaes pelo Instituto de Estudos Superiores da Amaznia IESAM. Atuou como Estagirio emTelecomunicaes na Centrais Eltricas do Norte do Brasil S/A ELETRONORTE, executando atividades de implementao, manuteno e suporte de redes de voz e dadosde alta velocidade baseadas em backbone tico suportado por cabos OPGW em redes de energia eltrica. Email: marcelofigueiredogarcia@eln.gov.br Categorias: Infraestrutura para Telecomunicaes, Redes de Dados WirelessNvel: Introdutrio Enfoque: TcnicoDurao: 15 minutos Publicado em: 19/11/2007 2Rdio Ponto-a-Ponto: Introduo Estetutorialapresentaumprojetode transmissoviardioentredoismunicpiosdoestadodoPar,naAmaznia (Brasi), tratando dos principais aspectos relacionados ao planejamento e projeto de rdio ponto aponto, usando a hierarquia PDH. Abordamos a sistemtica de equipamentos e de sistema areo e os principais mecanismos de propagao.Para isso, utilizamosoexemploprticoconsiderandoosdoismunicpiosdoestadodoPar, de ondecoletamos dados metereolgicos, da regio e do terreno. Com base em cartas topogrficas, traamos um perfil terico do enlace. Aps esta anlise, corrigimos pontosimportantespara queobstculosnointerferissemnosistema. Partimosdoprincpiode que apenasacoordenadas das torres eram conhecidas. Apartir da, iniciamos todooprocessonecessriopara que oenlace seja implementado. Utilizamossoftwares desenvolvidos para esta finalidade, que nos ajudaram para a obteno de alguns parmetros. Usamos a metodologia e critrios que norteiam os projetos de rdio, como: seleo adequada de tipos deequipamentose antenas; dimensionamentoda altura de torrese antenas; planejamentode freqncia;clculo de desempenho e de interferncia. Oresultadofinalindicaquefoirealizadoumprojetodesistemaotimizadodopontodevistatcnicoeeconmico para atender as especificaes de desempenho e disponibilidade do sistema. 3Rdio Ponto-a-Ponto: Prospeco Nestafaseinicial, localizamosatravsdosistemadecoordenadaslatitude/ longitude, asduasestaes(figura 1) que formaro o enlace. Coletamos dados metereolgicos, da regio e do terreno, utilizando mapas,conhecimentosda regioe cartastopogrficas. Esse procedimentosubsidioupara que fizssemosumaescolha preliminar da rota e os tipos de agravantes que poderiam afetar nosso sistema. Os parmetros adotados foram: Freqncia do projeto de 1,5 GHz; fator de correo terrestre para K = 4/3 eKmnimo; altura mnima das torres; altura mxima das torres; comprimento do enlace; ganho das antenas;perdas nas linhas de transmisso; taxa de erro de bits; potncia transmitida 30 dbm; modulao QAM16;taxa de transmisso 2E1; rudo branco -100 dbm; distncia do enlace 33,1 km. Figura 1: Localizao das estaes. Caractersticas da Regio Essesistemafoiprojetadosobcondiesnormais, poisfizemosumestudodascaractersticasdaregio(clima, relevo, vegetao e solo), no havendo necessidade de superdimension-lo, porque esses aspectosno afetariam seu desempenho. Combase nascaractersticas(clima, relevo, vegetao, solo) podemosafirmar que, nossosistema foiprojetadosobcondies normais, nohavendoa necessidade de superdimension-lo, vistoque essascaractersticas no afetariam o desempenho do sistema. Levantamento do Perfil Para definirmos os critrios de visibilidade, definimos, primeiramente, o perfil do enlace (figura 2), obtidoatravs de cartas topogrficas. Em seguida, aplicamos o fator de correo equivalente da curvatura da terra(fator K), utilizando a recomendao da ITU R 0530 09, que determina o valor Kmnimo (figura 3) para99,9% do tempo no pior ms do ano em funo da distncia e do Kmdio igual a 4/3. Aps a correo do perfil do enlace (figura 4), a altura da antena foi baseada na percentagem do raio deFresnel (Sanches,2002), o qual ser liberado de acordo com a freqncia do projeto, segundo os parmetros4a seguir:Freqncia 1,5 GHz;60% do raio de Fresnel para K=Kmdio;30% do raio de Fresnel para K=Kmnimo.Figura 2: Perfil do enlace. Figura 3: Valor de Kmnimo. 5Figura 4: Perfil corrigido do enlace. 6Rdio Ponto-a-Ponto: Transmisso Seleo Faixa de Freqncia Nesse projeto, foi feito um estudo para a seleo da faixa de freqncia, tanto no sistema a ser instaladocomo dos enlaces e sistemas existentes na regio. Considerando que o sistema ser instalado numa regio onde ainda no h propagao de ondas de rdio(conforme dados da ANATEL), portanto, com base nos dados coletados das regies e na disponibilidade defreqncia, conclumos que o referido sistema ser projetado para uma freqncia de operao de 1,5 GHzobedecendo todas as normas tcnicas para sua implantao. Tendo em vista que este um link de acesso ponto a ponto (baixa capacidade), iremos trabalhar em nossosistema coma capacidade de transmisso de 2E1 (Sanches,2002) podendo ser expandido at suaconfigurao final (2+2). Determinao da Altura das Antenas Conforme estabelecido na prtica Telebrs 2253150041 e 2233150-02/01, obedecemos aos critrios delimitao de gabarito de altura das antenas e de rota de microondas em visibilidade. Aps o ajuste do perfil, determinamos as alturas das antenas (Fig.5) de acordo com a percentagem do raio deFresnel(Sanches,2002)earecomendaodoITU-R0530-09, variandodeacordocomafreqnciadeoperao do enlace. Figura 5: Altura das antenas. Azimute e ngulo de Elevao De posse das coordenadas das estaes, obtivemos os azimutes do enlace usando como referncia o norte7verdadeiro. Para evitarmos o fator interferncia, utilizaremos antenas que apresentem maior diretividade, ouseja, ngulos pequenos de meia potncia. Os clculos para o ngulo de elevao e azimute entre os doismunicpios foram feitos atravs de uma planilha. Sistema Irradiante Para que esse projeto atendesse s especificaes de desempenho e disponibilidade do ponto de vista tcnicoe econmico,fizemos umestudo criterioso doscomponentesdo sistema irradiante (torre, antenas,caboscoaxiais e aterramento). Sistema de Energia e Aterramento O sistema foi projetado com o objetivo de fornecer energia para o funcionamento dos equipamentos dentrodas caractersticas exigidas. Nas estaes que formam o enlace, usaremos equipamentos com alimentaoDC de -48 volts, tendo em vista alimentar todas as cargas crticas e essenciais operao e manuteno daestao, alm de suprir a falta de energia principal, proveniente do sistema CA (corrente alternada). Osistemadeenergia, nasduasestaesreferidas, comearcomaUnidadeRetificadoradeCorrenteContnua(URCC) queconverteraalimentaoCAdeentradaemenergiaCC. EstaalimentaoCAprovm da concessionria de energia ou, na falta desta, de um grupo moto gerador (GMG). Em sua sada, aunidaderetificadoraforneceraalimentaoDCem48volts, quealimentaroosconsumidoreseasbaterias em seu ciclo de carga. Nas estaes definidas no projeto, ser instalada a Unidade de Superviso de Corrente Contnua (USCC),responsvel pela superviso e controle do sistema de energia CC. Quanto ao quadro de distribuio, ter a funo de identificar o que est conectado no sistema de energia,com duas finalidades: proporcionar um primeiro nvel de seletividade de proteo contra curto circuito deuma carga provida por um equipamento ligado ao sistema CC; e a possibilidade de conexo e desconexo deenergia para a instalao de equipamentos sem que interfira na alimentao de outros. Para isso, usaremos oQuadrode Distribuiode Corrente Contnua (QDCC), formadode estruturasmetlicas que acomodam os dispositivos eltricos de proteo e chaveamento de carga. Estes dispositivosso do tipo disjuntores e fusveis feitos especialmente para o uso em corrente contnua. O sistema de aterramento deve atender a alguns objetivos como:Proteo aos usurios;Proteo dos equipamentos;Eliminar fontes de distrbios e interferncias.O sistema areo dever ser aterrado malha de terra da estao, observando sempre a recomendao dofabricante. 8Rdio Ponto-a-Ponto: Propagao e Rdio Composio do Sistema Rdio Paraadosequipamentos, foiconsiderado:capacidadedetransmisso; freqnciadeoperao; tiposdeproteo; necessidade da regio e normas vigentes. Uma das caractersticas mais importantes a serem consideradas no projeto sistmico so o tipo e quantidadede interfaces providas pelo equipamento de transmisso. Nesse projeto, foi considerado o tipo e a quantidade de interfaces providas pelo equipamento detransmisso,utilizando-se, para o enlace de acesso, a hierarquia de multiplexao de baixa capacidade PDHcom 2E1. Ressaltamos que esta composio sistmica deve-se necessidade de demanda da localidade e aviabilidade econmica do projeto. Propagao Com referncia a propagao, fizemos um estudo detalhado dos seguintes aspectos: Perda no espao livre;refrao; difrao; reflexo e atenuao devido s chuvas. Clculo de Desempenho e Disponibilidade Paraesteclculousamosexpressesmatemticaseplanilhasquesubsidiaramosseguintesparmetros:Atenuaonoespaolivre; atenuaodevidoaabsoronaatmosfera; atenuaonoscaboscoaxiais;atenuao por difrao; atenuao por reflexo do sinal; nvel mnimo de recepo nominal e clculo dodesvanecimento plano e seletivo. Mapa de Visada Para encontrarmoso mapa de visada (figura 6) deste enlace,utilizamos um software especfico,no qualconsideramos o perfil corrigido para Kmnimo (figura 7), definimos os parmetros sistmicos, componentesdosistemairradiante, aspectosdepropagaoeosparmetrosutilizadosnosclculosdedesempenhoedisponibilidade. 9Figura 6: Mapa de visada. Figura 7: Perfil corrigido para Kmnimo. Legenda:hpc= Altitude do Ponto Crtico;ha= Altitude da antena Tx em Relao ao nvel do mar: 88m;hb= Altitude da Antena Rx em Relao ao nvel do mar: 83m;h= Raio do Elipside de Fresnel no Ponto Crtico: 12,1m;d1= Distncia de Estao A ao Ponto Crtico: 17,47629Km;d2= Distncia do Ponto crtico Estao B: 15,62371Km;d= Comprimento do Enlace: 33,1Km;atA= Altitude da Torre A em Relao ao nvel do mar: 8m;atB= Altitude da Torre B em Relao ao nvel do mar: 18m;Referncias BALANIS, Constantine A. Antenna Theory: Analysis and Design.United States: Editora Wiley-Interscience, 2005. RIBEIRO, Jos Antnio Justino. Propagao das Ondas Eletromagnticas: princpios e aplicaes.So Paulo: Editora rica, 2004. SANCHES, Carlos Alberto. Projetando Redes Wlan: conceitos e prtica.So Paulo: Editora rica, 2005. SANCHES, Carlos Alberto; Miyoshi, Edson Mitsugo. Projetos de Sistemas de Rdio.So Paulo: Editora rica. 2002. SEYBOLD, John S. Introduction To RF Propagation.United States: Editora Wiley-Interscience, 2005. 10Rdio Ponto-a-Ponto: Teste seu Entendimento 1. Qual das alternativas abaixo no apresenta alguns dos parmetros adotados na fase inicial doprojeto?Freqncia do projeto de 1,5 GHz.Velocidade do vento.Fator de correo terrestre para K = 4/3 e Kmnimo.Modulao QAM16. 2. Qual das alternativas abaixo representa um dos objetivos que o sistema de aterramento deveatender?Proteo aos usurios.Proteo dos equipamentos.Eliminar fontes de distrbios e interferncias.Todas as alternativas anteriores. 3. Quais aspectos foram detalhados para estudar a propagao do sistema rdio?Perda no espao livre, refrao, difrao, reflexo e atenuao devido s chuvas.Perda no espao livre, refrao, difrao, reflexo e ganho devido s chuvas.Perda no vcuo, refrao, difrao, reflexo e atenuao devido s chuvas.Perda no vento, refrao, difrao, reflexo e atenuao devido s chuvas. 11