Este documento explora los diversos objetivos de diseño y rendimiento asociados con los sistemas de radio de microondas, centrándose en las diferencias entre los estándares norteamericanos y europeos. También se analizan los factores que afectan a la precisión de los cálculos de disponibilidad de la ruta.

Tipos de Objetivos en Sistemas de Radio de Microondas

Puntos clave:

• Objetivos de servicio al cliente: Se refieren a la disponibilidad general del servicio de extremo a extremo, a menudo especificada como un porcentaje (por ejemplo, 98% o 99,8%). Estos objetivos se asignan principalmente a deterioros no relacionados con la transmisión.
• Objetivos de mantenimiento: Son más estrictos que los objetivos de servicio al cliente, pero menos estrictos que los de puesta en servicio. La diferencia entre los objetivos de mantenimiento y puesta en servicio se conoce como margen del sistema o factor de envejecimiento.
• Objetivos de puesta en servicio: Son menos estrictos que los objetivos de diseño. Esto se debe a que el rendimiento real puede variar debido a factores como las variaciones en el rendimiento de los equipos, errores de software, acciones del personal y efectos de otros equipos.
• Objetivos de diseño: Son los más estrictos y representan el rendimiento medio esperado. El rendimiento individual de cada ruta puede variar por encima o por debajo de este valor.

Subcategorías de Objetivos

• Calidad: Se refiere al rendimiento del circuito de telecomunicaciones de extremo a extremo en condiciones normales. Generalmente se define como la BER residual, BBER o un porcentaje de segundos libres de errores (EFS).
• Disponibilidad: Es el porcentaje de tiempo durante el cual el circuito de extremo a extremo alcanza un nivel mínimo de rendimiento.

Diferencias entre los Objetivos de los Sistemas de Radio Norteamericanos y Europeos

• Norteamérica:
  • Disponibilidad: Se basa en un criterio de «encendido/apagado» que incluye todos los defectos de los equipos y los medios. El umbral de encendido/apagado es una BER de 10^-6.
  • Calidad: Se define por los umbrales de rendimiento residual («de fondo») durante el funcionamiento normal, típicamente usando BER, ES, SES o BBER.
• Europa:
  • Disponibilidad: Utiliza una ventana de medición de 10 segundos y generalmente se especifica como un objetivo de indisponibilidad. Solo incluye los defectos que duran al menos 10 segundos. El umbral de encendido/apagado es un SES.
  • Calidad: Se limita a los defectos de corta duración que individualmente no duran más de 10 segundos. El umbral de encendido/apagado es un SES.

Ingeniería de Rutas de Microondas para Alcanzar los Objetivos de Diseño

El proceso de diseño de una ruta de microondas comienza con el diseño general del sistema. Una vez definido, se establecen los objetivos de extremo a extremo y de ruta. La tarea del ingeniero de transmisión es diseñar un sistema que cumpla con el objetivo de extremo a extremo. Los tres pasos principales son:

1. Dimensionar la potencia del transmisor y el tamaño de las antenas para cumplir con los objetivos de rendimiento de la ruta.
2. Colocar las antenas de transmisión y recepción en lugares apropiados para conseguir una holgura del terreno adecuada.
3. Realizar la planificación de frecuencias si se opera en una asignación de frecuencia con licencia.

Precisión de los Cálculos de Disponibilidad de la Ruta

La mayor variación en las rutas de microondas se debe al desvanecimiento plano y dispersivo multitrayecto y a las interrupciones por lluvia. Estos fenómenos pueden variar significativamente con respecto a las estimaciones de diseño.

Factores que Afectan a la Precisión

• Desvanecimiento por lluvia: Varía considerablemente de una ruta a otra y de un año a otro.
• Desvanecimiento multitrayecto: Aunque está bien estudiado, la variabilidad a corto plazo de estos datos no siempre se considera adecuadamente.
• Interrupción por desvanecimiento dispersivo: Las estimaciones se realizan utilizando el concepto de margen de desvanecimiento dispersivo (DFM).
• Factor de mejora de la diversidad: Varía en todo el sector.

Conclusión

El diseño de rutas de microondas requiere una cuidadosa consideración de varios factores para garantizar que se cumplan los objetivos de rendimiento. Los cálculos y estimaciones son esenciales, pero es importante reconocer las limitaciones y la variabilidad inherentes a las condiciones del mundo real.

Cuestionario de Repaso

Instrucciones: Responda a las siguientes preguntas en 2-3 frases cada una.

1. Describa la diferencia entre los objetivos de servicio al cliente y los objetivos de mantenimiento.
2. ¿Por qué los objetivos de diseño son más estrictos que los objetivos de puesta en servicio?
3. ¿Cuál es la principal diferencia en la forma en que los estándares norteamericanos y europeos definen la disponibilidad de la ruta de radio?
4. Nombre dos factores que contribuyen a la imprecisión de los cálculos de disponibilidad de la ruta.
5. ¿Cómo afecta la variabilidad del desvanecimiento multitrayecto plano al diseño de la ruta?
6. Explique el concepto de «estiramiento de la interrupción» en el contexto de la medición de la interrupción.
7. ¿Cuál es el propósito de la planificación de frecuencias en la ingeniería de rutas de microondas?
8. Enumere tres pasos principales en el proceso de diseño de una ruta de microondas.
9. ¿Por qué es importante tener en cuenta el factor de mejora de la diversidad al diseñar rutas de microondas?
10. ¿Qué retos plantea la interferencia externa para el rendimiento de la ruta de microondas?

Clave de Respuestas

1. Los objetivos de servicio al cliente se centran en la disponibilidad general del servicio desde la perspectiva del usuario, mientras que los objetivos de mantenimiento se enfocan en niveles de rendimiento específicos que aseguran el funcionamiento adecuado del sistema.
2. Los objetivos de diseño son más estrictos para tener en cuenta las variaciones del rendimiento en el mundo real y garantizar que el sistema siga cumpliendo los objetivos de puesta en servicio una vez instalado.
3. Los estándares norteamericanos consideran la disponibilidad como un criterio de «encendido/apagado» basado en un umbral de BER, mientras que los estándares europeos utilizan una ventana de medición de 10 segundos y un umbral de SES.
4. El desvanecimiento por lluvia y el desvanecimiento multitrayecto son dos factores importantes que contribuyen a la imprecisión de los cálculos de disponibilidad de la ruta debido a su naturaleza variable.
5. La variabilidad del desvanecimiento multitrayecto plano requiere que los ingenieros aumenten los márgenes de desvanecimiento para garantizar que la ruta cumpla los objetivos de rendimiento durante un porcentaje significativo del tiempo.
6. El «estiramiento de la interrupción» se refiere a la tendencia a sobreestimar el tiempo de interrupción real debido a la naturaleza discreta de las mediciones de segundos con errores, que no captan la duración exacta de los desvanecimientos.
7. La planificación de frecuencias tiene como objetivo minimizar la interferencia externa de otros sistemas de radio, asegurando que el rendimiento de la ruta no se vea degradado significativamente.
8. Los tres pasos principales del diseño de una ruta de microondas son: 1) dimensionamiento de la potencia del transmisor y las antenas, 2) determinación de la ubicación de la antena para una holgura adecuada del terreno y 3) planificación de frecuencias.
9. El factor de mejora de la diversidad es crucial porque cuantifica el beneficio de utilizar técnicas de diversidad para mitigar los desvanecimientos, permitiendo a los ingenieros optimizar el diseño del sistema.
10. La interferencia externa puede degradar significativamente el rendimiento de la ruta de microondas al reducir los márgenes de desvanecimiento, lo que lleva a un aumento del tiempo de interrupción.

Glosario de Términos Clave

• BER (Bit Error Rate): Tasa de bits erróneos. Es el número de bits recibidos incorrectamente dividido por el número total de bits transmitidos durante un intervalo de tiempo especificado.
• BBER (Block Error Rate): Tasa de errores de bloque. Es el número de bloques recibidos incorrectamente dividido por el número total de bloques transmitidos durante un intervalo de tiempo especificado.
• EFS (Error Free Seconds): Segundos libres de errores. La cantidad de segundos, en un período de tiempo dado, en los que no se produce ningún error en la transmisión de datos.
• SES (Severely Errored Seconds): Segundos gravemente erróneos. Un segundo en el que la tasa de errores de bits (BER) es superior a un umbral predefinido, lo que indica una degradación significativa de la calidad de la señal.
• MTBF (Mean Time Between Failures): Tiempo medio entre fallos. Una medida de la fiabilidad de un sistema o componente, calculada como el tiempo medio entre fallos consecutivos.
• MTTR (Mean Time To Restore): Tiempo medio de restauración. El tiempo medio que se tarda en reparar un sistema o componente averiado y devolverlo a su estado operativo.
• Margen de desvanecimiento: La cantidad de pérdida de señal que puede tolerar un enlace de comunicación antes de experimentar una interrupción o una degradación inaceptable de la señal.
• Diversidad: Una técnica utilizada en los sistemas de comunicación para mejorar la fiabilidad y la disponibilidad de la señal proporcionando múltiples rutas de transmisión o recepción.
• Desvanecimiento multitrayecto: Un fenómeno que se produce cuando una señal de radio se propaga por múltiples trayectorias y llega a la antena receptora en momentos ligeramente diferentes, provocando interferencias y desvanecimientos.
• Desvanecimiento plano: Un tipo de desvanecimiento multitrayecto que afecta por igual a todas las frecuencias de una señal, provocando una reducción general de la potencia de la señal.
• Desvanecimiento dispersivo: Un tipo de desvanecimiento multitrayecto que afecta de forma selectiva a diferentes frecuencias de una señal, provocando distorsiones y errores en la señal recibida.
• Interferencia: Cualquier señal no deseada que interfiera con una señal de comunicación deseada, degradando la calidad o la fiabilidad de la señal.
• Planificación de frecuencias: El proceso de asignación y gestión de frecuencias de radio para evitar interferencias y garantizar un uso eficiente del espectro radioeléctrico.