RESIDENCIA PROFESIONAL LUGAR DONDE SE REALIZA
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............................................................................................................................. 1 RESIDENCIA PROFESIONAL LUGAR DONDE SE REALIZA: CFE OFICINAS DE COMUNICACIONES REPORTE FINAL NOMBRE DEL PROYECTO: RADIO COMUNICACIÓN PARA MEJORAR LA COMUNICACIÓN POR RADIO EN LA BANDA DE VHF-FM DEL AREA DE CINTALAPA-OCOZOCUAUTLA-ORTIZ RUBIO CON LA CIUDAD DE TUXTLA GUTIERREZ CHIAPAS. NOMBRE DEL ASESOR INTERNO: M.C. RAUL MORENO RINCON NOMBRE DEL ASESOR EXTERNO: ING. LEONEL TORRES MIRANDA NOMBRE DEL ALUMNO: ARCOS JIMENEZ ANAMIN 05270015 PEREZ MEDINA GERARDO 05270145 TUXTLA GUTIERREZ A 12 DE ENERO DEL 2010
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RESIDENCIA PROFESIONAL
LUGAR DONDE SE REALIZA:
CFE OFICINAS DE COMUNICACIONES
REPORTE FINAL
NOMBRE DEL PROYECTO:
RADIO COMUNICACIÓN PARA MEJORAR LA COMUNICACIÓN POR RADIO EN LA BANDA DE VHF-FM DEL AREA DE CINTALAPA-OCOZOCUAUTLA-ORTIZ RUBIO CON LA CIUDAD DE TUXTLA GUTIERREZ CHIAPAS.
NOMBRE DEL ASESOR INTERNO:
M.C. RAUL MORENO RINCON
NOMBRE DEL ASESOR EXTERNO:
ING. LEONEL TORRES MIRANDA
NOMBRE DEL ALUMNO:
ARCOS JIMENEZ ANAMIN
05270015
PEREZ MEDINA GERARDO
05270145
TUXTLA GUTIERREZ A 12 DE ENERO DEL 2010
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INDICE INTRODUCCION………………………………………………………………… 4 HISTORIA………………………………………………………………………… 5 UNIDAD 1. Problemática 1.1 Justificación…………………………………………………………… 9 1.2 Objetivos…..…………………………………………………………… 9 1.3 Area en que se participo……………………………………………..10 1.4 Planteamiento del problema………………………………………...11 1.4 Problemas a resolver…………………………………………………11 1.5 Alcances y limitaciones……………………………………………...12 UNIDAD 2. Fundamento teórico
2.1 Conceptos de diseño de un radio enlace …………………… 16
2.2 Ventajas y desventajas de un radio enlace……………..……. 20
2.3 Bandas de frecuencia …….……………………………………... 21
2.4 Tipos de transmisión...……………………………………….... 26
UNIDAD 3. Desarrollo del Proyecto
3.1 Análisis topográfico………...……………………………………… 31
3.2 Diagrama del funcionamiento de un radioenlace…………….… 34
3.3 Programación del repetidor……….....……………………………. 35
3.4 Información sobre la antena a utilizar...………………………….. 38
3.5 Presupuesto….….……………………………………………………. 41
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RESULTADOS …………………………………………………………………… 42 OBSERVACIONES Y SUGERENCIAS……………………………………….. 43 CONCLUSIONES………………………………………………………………… 43 REFERENCIAS ……………………………………………………………... 43
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INTRODUCCIÓN.
Dentro de la ingeniería una de las áreas más dinámicas y de mayor
transformación es la electrónica, ya que gracias a su descubrimiento y
desarrollo ha evolucionado casi todos los campos de la actividad humana. Se
encuentra presente en la medicina, la computación, las telecomunicaciones y
cada día se acerca más a la vida cotidiana de todos.
La electrónica, es un campo de la ingeniería y de la física aplicada
relativo al diseño y aplicación de dispositivos, por lo general circuitos
electrónicos, cuyo funcionamiento depende del flujo de electrones para la
generación, transmisión, recepción y almacenamiento de información. Esta
información puede consistir en voz o música (señales de voz) en un receptor de
radio, en una imagen en una pantalla de televisión, o en números u otros datos
en un ordenador o computadora.
Ningún país puede mantenerse al margen de los avances de la
electrónica, y nuestro Instituto Tecnológico día a día se esfuerza por preparar
profesionistas en este campo, capaces de enfrentar dichos requerimientos y
seguros de aportar soluciones a problemas reales.
Existe a nivel mundial y nacional una fuerte demanda de profesionistas
que puedan desarrollarse en el campo de la electrónica, toda vez que existe
una tendencia a automatizar procesos productivos, sistemas de control y
medición, y establecer sistemas de comunicación eficientes.
Una de las empresas más interesadas en el desarrollo y la
implementación de la tecnología es la Comisión Federal De electricidad, ya que
en ella se aplican conceptos adquiridos por los estudiantes de ingeniería.
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HISTORIA.
En 1937, México tenía 18.3 millones de habitantes; de los cuales,
únicamente siete millones (38%) contaban con servicio de energía eléctrica,
proporcionado con serias dificultades por tres empresas privadas. La oferta no
satisfacía la demanda, las interrupciones de luz eran constantes y las tarifas
muy elevadas. Además, esas empresas se enfocaban a los mercados urbanos
más redituables, sin contemplar en sus planes de expansión a las poblaciones
rurales, donde habitaba más de 62% de la población. Para dar respuesta
a esas situaciones que no permitían el desarrollo económico del país, el
Gobierno federal decidió crear, el 14 de agosto de 1937, la Comisión Federal
de Electricidad, que en una primera etapa se dio a la tarea de construir plantas
generadoras para satisfacer la demanda.
Y con ello beneficiar a más mexicanos mediante el bombeo de agua de
riego, el arrastre y la molienda; pero sobre todo, con alumbrado público y para
casas habitación.
Los primeros proyectos de CFE se emprendieron en Teloloapan,
Guerrero; Pátzcuaro, Michoacán; Suchiate y Xía, en Oaxaca, y Ures y Altar, en
Sonora. En 1938, la empresa tenía apenas una capacidad de 64 Kw., misma
que, en ocho años, aumentó hasta alcanzar 45,594 kw. Entonces, las
compañías privadas dejaron de invertir y nuestra empresa se vio obligada a
generar energía para que éstas la revendieran.
En 1960, de los 2,308 MW de capacidad instalada en el país, CFE
aportaba 54%; la Mexican Light, 25%; la American and Foreign, 12%, y el resto
de las compañías, 9%. Sin embargo, a pesar de los esfuerzos de generación y
electrificación, para esas fechas apenas 44% de la población contaba con
electricidad. Tal situación del Sector Eléctrico Mexicano motivó al entonces
Presidente Adolfo López Mateos a nacionalizar la industria eléctrica, el 27 de
septiembre de 1960.
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A partir de entonces, se comenzó a integrar el Sistema Eléctrico
Nacional, extendiendo la cobertura del suministro y acelerando la
Industrialización del país. Para ello, el Estado mexicano adquirió los
bienes e instalaciones de las compañías privadas, mismas que operaban con
serias deficiencias, por la falta de inversión y los problemas laborales.
Para 1961, la capacidad total instalada en el país ascendía a 3,250
MW. CFE vendía 25% de la energía que producía y su participación en la
propiedad de centrales generadoras de electricidad pasó de cero a 54%. En
poco más de 20 años, nuestra empresa había cumplido uno de sus más
importantes cometidos: ser la entidad rectora en la generación de energía
eléctrica. En esa década, la inversión pública se destinó en más de 50% a
obras de infraestructura. Con parte de estos recursos se construyeron
importantes centros generadores, entre ellos los de Infiernillo y Temascal.
En esos años se instalaron plantas generadoras por el equivalente a 1.4
veces lo hecho hasta entonces, alcanzando, en 1971, una capacidad instalada
de 7,874 MW. Al finalizar los 70, se superó el reto de sostener el mismo ritmo
de crecimiento, al instalarse entre 1970 y 1980 centrales generadoras por el
equivalente a 1.6 veces, para llegar a una capacidad instalada de 17,360 MW.
En la década de los 80, el crecimiento fue menos espectacular, principalmente
por la disminución en la asignación de recursos. No obstante, en 1991 la
capacidad instalada ascendía a 26,797 MW. Actualmente, la capacidad
instalada en el país es de 46,672 MW*, de los cuales 47.55% corresponde a
generación termoeléctrica de CFE; 19.85% a *productores independientes de
energía (PIE); 22.04% a hidroelectricidad; 5.57% a centrales carboeléctricas;
2.06% a geotérmica; 2.92% a nucleoeléctrica, y 0.005% a eoloeléctrica.
Debe señalarse que, en los inicios de la industria eléctrica mexicana
operaban varios sistemas aislados, con características técnicas diferentes;
llegando a coexistir casi 30 voltajes de distribución, siete de alta tensión para
líneas de transmisión y dos frecuencias eléctricas de 50 y 60 hertz.
Ello dificultaba el suministro de electricidad a todo el país, por lo que CFE
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definió y unificó los criterios técnicos y económicos del Sistema Eléctrico
Nacional, normalizando los voltajes de operación, con la finalidad de
estandarizar los equipos, reducir sus costos y los tiempos de fabricación,
almacenaje e inventariado. Luego, unificó la frecuencia a 60 hertz en todo el
país e integró los sistemas de transmisión, en el Sistema Interconectado
Nacional.
Otro rubro con logros contundentes, se refiere a la red de transmisión de
electricidad, el cual se compone actualmente de: 46,688 kilómetros de líneas
de 400, 230 y 161 kV; 327 subestaciones de potencia con una capacidad
de 135,238 MVA, y 46,633 kilómetros de líneas de subtransmisión de 138 kV y
tensiones menores. Por su parte, el sistema de distribución (que también
estaba en ceros en 1937) cuenta actualmente con 1,545 subestaciones con
40,719 MVA de capacidad; 6,775 circuitos de distribución con una longitud de
368,405 kilómetros; 982,702 transformadores de distribución con una
capacidad de 32,189 MVA; 235,951 kilómetros de líneas secundarias de baja
tensión y 600,663 kilómetros de acometidas.
El día de hoy, 127,621 localidades tienen electricidad y sus habitantes
reciben una atención más rápida y cómoda en las 951 oficinas de atención al
público y los 1,884 cajeros CFEmático, en los que se puede pagar el recibo de
luz a cualquier hora, los 365 días del año.
Incluye 19 Centrales de productores independientes de energía (PIE)
con una capacidad total de 9,266 MW, las cuales se incluyen en el apartado de
centrales generadoras.
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UNIDAD I
PROBLEMATICA
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JUSTIFICACION DEL PROYECTO.
Actualmente se tiene instalado un repetidor vhf-fm en un cerro
denominado ¨delicias¨ pero la comunicación desde este punto hasta las
instalaciones de energía del área de Cintalapa no se cubren con eficiencia por
lo que es necesario realizar un estudio y proponer un proyecto que satisfaga
las necesidades de una comunicación eficiente para que el personal que opera
las redes de distribución de energía eléctrica se puedan coordinar con el centro
de operación para restablecer servicios de energía eléctrica en el menor tiempo
posible y coordinar maniobras en forma segura para evitar accidentes.
OBJETIVO DEL PROYECTO.
Mejorar la comunicación de toda el área de Cintalapa vía radio, para una
coordinación eficiente de trabajos y actividades entre todo el personal del área
así como la coordinación eficiente de trabajos y actividades entre todo el
personal del área así como la coordinación de maniobras con el centro de
operación ubicado en la ciudad de Tuxtla Gutiérrez en la 12 poniente norte
#565.
Objetivos específicos
Definir lugares donde se necesita reforzar la señal de comunicación
Tener información del área topográficamente
Establecer los puntos de comunicación críticos
Localizar un punto de repetición que cubra la necesidad de la
comunicación
Realizar cálculo completo del radio enlace, estudio de la trayectoria del
mismo y los efectos a los que se encuentra expuesto
Establecer las necesidades de equipo e infraestructura
Realizar propuesta
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ÁREA EN LA QUE SE PARTICIPO.
El área donde se realizaron las actividades es en la oficina de
comunicaciones y control de CFE división sureste. Ubicada en 5 Norte
Poniente numero 2100 código postal 29000 col. Centro.
Fig. 1 Oficina de Comunicación y Control
Descripción del departamento:
En este departamento esta encargado de tener en óptimas
condiciones los equipos de comunicación de los demás departamentos de
CFE. Como son:
Comunicación telefónica.
Comunicación vía radio.
Redes internas de los departamentos
Red entre departamentos.
Enlaces de red inalámbricos con las subestaciones.
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PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA.
Actualmente en el departamento de comunicación se tiene limitada la
comunicación en el punto de Cintalapa-ortiz rubio y Ocozocuautla con la ciudad
de Tuxtla Gutiérrez por lo tanto se pretende implementar un repetidor para
mejorar la comunicación y no tener ningún problema al momento de
comunicarce.
PROBLEM AS A RESOLVER.
La distancia que existe entre Cintalapa - las delicias y Tuxtla Gutiérrez.
Lograr una mejor comunicación en las aéreas definidas.
Obtención de Información necesaria de comunicación y otros conceptos
necesarios para la puesta en marcha.
Búsqueda de canales libres en la banda para no tener interferencia con
otros enlaces existentes.
Desarrollo e implementación de la configuración con respecto a la
simulación del equipo de enlace.
Pruebas del enlace.
ALCANCES.
Obtención de los equipos, dado que no se consiguen en esta
ciudad.
Configuración adecuada para el correcto funcionamiento de los
equipos.
Adquirir los dispositivos requeridos, para el completo
funcionamiento del radio enlace.
Contar con el software necesario para la configuración del equipo
repetidor.
Obtención de la línea de vista del radio enlace.
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LIMITACIONES .
Se encuentran muchas frecuencias utilizadas las cuales pueden
causar algún tipo de interferencia.
Nuestro proyecto está limitado a la instalación del equipo ya que la
empresa no se hace responsable por la seguridad de los residentes.
El acceso de uno de los enlaces se hace caminando entre 20 y 30
minutos.
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UNIDAD 2
FUNDAMENTO TEORICO
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En la vida moderna es de suma importancia el uso de las
telecomunicaciones, es necesario, para toda empresa, o toda organización que
tenga deseos de crecer en el mundo competitivo de hoy en día, ya que significa
estar en contacto con el mundo exterior y entre los segmentos de ésta, estar
actualizada, comunicada y en movimiento, lo que ayuda en definitiva al
progreso y desarrollo de ésta y por consiguiente la satisfacción de sus clientes.
La telecomunicación es una técnica consistente en transmitir un mensaje (ya
sea señales, imágenes, datos o voz) desde un punto a otro remoto. Hoy en día
la telecomunicación abarca formas como intercambio de información por radio,
telefonía, televisión, y algo que ha revolucionado enormemente, el internet.
El estudio que se realiza en este proyecto trata sobre las telecomunicaciones
usando radiofrecuencia en VHF- FM centrado a radioenlaces. Lo que se
pretende en el trabajo es generar un estudio (de las variables: topográfico,
puntos críticos, elección de equipo correcto) para realizar un radioenlace de
VHF-FM que cubra las necesidades requeridas por el personal de CFE zona
Tuxtla con el área de Cintalapa-ortiz rubio y Ocozocuautla que labora en
lugares demasiado apartados donde la señal de radio es muy débil o nula.
Para ello hablaremos un poco acerca de que son y cómo funcionan las ondas
electromagnéticas.
Las ondas de radio, las de televisión, las de la luz que vemos con
nuestros ojos, los rayos X del médico, las del horno microondas de la cocina, el
calor del brasero, los UVA que nos ponen morenos en vacaciones, o los
peligrosísimos rayos Gamma que vienen de los confinen de la galaxia hasta la
tierra todas son lo mismo; Son ondas electromagnéticas, variaciones en el
tiempo de un campo eléctrico y otro magnético.
La única diferencia entre todos estos tipos de radiaciones
electromagnéticas es su frecuencia de vibración, es decir la cantidad de veces
que cambian por segundo. Cuanto más rápido vibra el campo más pequeñas
serán sus ondas ya que la velocidad a la que se transmiten todas ellas es la
misma, descubierta por Alberto Einstein e igual a 300.000 Kilómetros en cada
segundo en el vacío.
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El término radiofrecuencia, se aplica a la porción menos energética del
espectro electromagnético, situada entre unos 3 Hz y unos 300 GHz. Las
ondas electromagnéticas de esta región del espectro se pueden transmitir
aplicando la corriente alterna originada en un generador a una antena. En la
Tabla 2.1, se muestra la división, en bandas de frecuencia, del espectro
electromagnético.
Tabla 2.1. Las bandas de frecuencia del espectro electromagnético
Nombre Abreviatura inglesa
Frecuencias Longitud de onda
Extra baja frecuencia Extremely low frequency
ELF 3-30 Hz 100.000 km – 10.000 km
Super baja frecuencia Super low frequency
SLF 30-300 Hz 10.000 km – 1000 km
Ultra baja frecuencia Ultra low frequency
ULF 300–3000 Hz 1000 km – 100 km
Muy baja frecuencia Very low frequency
VLF 3–30 kHz 100 km – 10 km
Baja frecuencia Low frequency
LF 30–300 kHz 10 km – 1 km
Media frecuencia Medium frequency
MF 300–3000 kHz
1 km – 100 m
Alta frecuencia High frequency
HF 3–30 MHz 100 m – 10 m
Muy alta frecuencia Very high frequency
VHF 30–300 MHz 10 m – 1 m
Ultra alta frecuencia Ultra high frequency
UHF 300–3000 MHz
1 m – 100 mm
Super alta frecuencia Super high frequency
SHF 3-30 GHz 100 mm – 10 mm
Extra alta frecuencia Extremely high frequency
EHF 30-300 GHz 10 mm – 1 mm
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Una onda electromagnética que vibre 300.000 veces por segundo (300
Kilohertzios), como en un segundo avanza 300.000 kilómetros, está claro que
cada onda tendrá el tamaño de un kilómetro. Estamos en los dominios de las
ondas muy largas, que en radio se utilizan para transmitir a muy largas
distancias. Las ondas largas debido a su tamaño pueden verse afectadas por
fenómenos de difracción causado por obstáculos geográficos como montañas o
formas naturales, lo cual las permite desviarse de la trayectoria lineal y avanzar
hasta sitios que no están visibles en línea recta.
SI tomamos la frecuencia de los 150 millones de ciclos por segundo (150
Mhz) llegamos a las ondas de 2 metros (300.000 kilómetro/150 millones de
ciclos = 2 metros) que son justamente las frecuencias de la llamada VHF (Very
High Frecuency).
A estas frecuencias ya no existe la posibilidad de contar con efectos de
rebotes o difracciones importantes, por lo que su transmisión se produce
únicamente como lo hace la luz, es decir en línea recta. Pero ofrecen la ventaja
de ofrecer una calidad de transmisión mucho mejor que la de las ondas altas o
extra altas. Por esta razón el máximo alcance dependerá de la curvatura de la
tierra, y de la altura del mástil, tanto del emisor como del receptor. Como la
curvatura de la tierra no se puede cambiar, podremos mejorar el alcance
utilizando antenas situadas lo más alto posible indispensable en el diseño de
un radioenlace.
Un radioenlace es cualquier interconexión entre las terminales de
telecomunicaciones efectuadas por ondas electromagnéticas. Se puede definir
al radioenlace fijo, como sistemas de comunicaciones entre puntos fijos
situados sobre la superficie terrestre, que proporcionan una capacidad de
información, con características de calidad y disponibilidad determinadas.
Típicamente estos enlaces se explotan entre los 800 MHz y 42 GHz.
La radio VHF está pensada para comunicaciones de hasta un radio de 25
millas. Se establecen sólo en línea de señales a la vista, es decir, cualquier
obstáculo como montañas o masas de tierra imposibilitan la conexión.
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2.1 CONCEPTOS DE DISEÑO DE UN RADIOENLACE.
Los radioenlaces se pueden establecer sólo si existe una vista del
receptor (LOS, Line Of Sight o Línea de vista), proveen conectividad de una
manera sencilla y práctica entre dos o más sitios. La línea de vista (LOS)
implica que la antena en un extremo del radio enlace debe poder "ver" la
antena del otro extremo, como se muestra en la Fig. 2.1. El diseño de un radio
enlace de LOS involucra cuatro pasos básicos:
- Elección del sitio de instalación
- Relevamiento del perfil del terreno y cálculo de la altura del mástil para la
antena
- Cálculo completo del radio enlace, estudio de la trayectoria del mismo y los
efectos a los que se encuentra expuesto.
- Prueba posterior a la instalación del radio enlace, y su posterior puesta en
servicio con tráfico real.
Los radioenlaces, establecen un concepto de comunicación del tipo
dúplex, de donde se deben transmitir dos portadoras moduladas: una para la
Transmisión y otra para la recepción. Al par de frecuencias asignadas para la
transmisión y recepción de las señales, se lo denomina radio canal. Los
enlaces se hacen básicamente entre puntos visibles, es decir, puntos altos de
la topografía.
Cualquiera que sea la magnitud del sistema de microondas, para un
correcto funcionamiento es necesario que los recorridos entre enlaces tengan
una altura libre adecuada para la propagación en toda época del año, tomando
en cuenta las variaciones de las condiciones atmosféricas de la región.
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Para poder calcular las alturas libres debe conocerse la topografía del terreno,
así como la altura y ubicación de los obstáculos que puedan existir en el
trayecto.
T= transmisor R= receptor
Fig. 2.1. Diagrama de un Radioenlace
Transmisor
Un transmisor no es otra cosa que un circuito encargado de enviar de
alguna manera la información que es aplicada en su entrada a través de un
medio hacia un receptor remoto. No hace ninguna interpretación de la señal
que tiene en la entrada, solo se encarga de enviarla de manera eficiente a
través del medio para el cual fue diseñado.
El transmisor de un radiocontrol lo que hace siempre es elevar de
frecuencia la señal con el propósito de aprovechar las características de las
ondas de radio de alta frecuencia (HF) y de muy alta frecuencia (VHF), las
cuales se propagan con una muy buena eficiencia y con antenas pequeñas a
través del medio.
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En un equipo de radiocontrol el transmisor recibe información de una
etapa anterior llamada codificador o generador de señal. Esta señal
electrónicamente modula la salida de radiofrecuencia que es propia del
transmisor. El transmisor consta generalmente de un oscilador, unas etapas
amplificadoras de señal y por ultimo un filtro.
Fig.2.2 circuito transmisor
Oscilador
Básicamente un oscilador es un circuito que genera altas frecuencias que luego
serán utilizadas en las etapas posteriores. No son solo utilizados en los
transmisores, sino también en los receptores y los más usados en nuestros
circuitos son los que usan un cristal de cuarzo como elemento principal.
Amplificador
Un amplificador es un elemento encargado de aumentar la amplitud de
la onda idealmente sin modificarla en absoluto, en su entrada tenemos una
señal con ciertas características eléctricas y a la salida deberíamos tener una
señal con las mismas características excepto en su amplitud.
Los circuitos amplificadores solo se encargan de elevar la potencia de salida
del transmisor como dijimos y solo hasta un nivel apropiado por varias razones.
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1. Un amplificador es la etapa que más corriente consume, mientras más
potencia queremos a la salida menos tiempo de batería tendremos, así
que hay que encontrar un punto de equilibrio.
2. El amplificador debe ser lo más lineal posible para evitar la generación
de armónicos y provocar interferencias hacia los demás receptores
circundantes. Lineal nos referimos a que no debe introducir en absoluto
una deformación en la señal amplificada.
Filtros
El filtro es la última etapa en el transmisor de radiocontrol donde el
objetivo es limpiar la señal de radio de cualquier anomalía y de esta manera
reducir las posibles interferencias hacia los demás equipos de radio. Un filtro
típico de radiofrecuencia consiste en una red de bobinas y capacitores.
Receptor
Un receptor es el elemento que recibe la información que proviene
desde el transmisor a través de un medio dado. En nuestro caso el medio es el
aire y la comunicación se establece a través de las ondas de radiofrecuencia.
El receptor lo que hace es prácticamente el proceso inverso que le hizo el
transmisor a la señal.
La señal entra al receptor por la antena, el receptor se encarga de
obtener la misma forma de onda que teníamos en un principio en el equipo
transmisor. Para ello internamente cuenta con estas etapas:
La etapa detectora cuya función es rectificar la onda de radio frecuencia
modulada en amplitud proveniente del transmisor.
La etapa demoduladora está constituida por un capacitor
en paralelo con una resistencia. Es la encargada de recomponer
la información.
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Según el tipo de receptor, y su complejidad, aumentará el
número de etapas.
Estaciones repetidoras
La función de los repetidores es salvar la falta de visibilidad impuesta por
la curvatura terrestre y conseguir así enlaces que superen al horizonte óptico.
La distancia entre repetidores se llama vano. Los repetidores pueden ser
activos o pasivos. En estos últimos no hay ganancia y se limitan a cambiar la
dirección del haz radioeléctrico por lo que comúnmente se les llaman
reflectores. Los sistemas de radioenlaces se caracterizan por el número de
radiocanales principales y de reserva con los que están equipados.
2.2 VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LOS RADIOENLACES.
Ventajas:
• Volumen de inversión inicialmente más reducido.
• Instalación más rápida y sencilla.
• Conservación generalmente más económica y de actuación rápida.
• Pueden superarse las irregularidades del terreno.
• La regulación solo debe aplicarse al equipo, puesto que las
características del medio de transmisión son esencialmente
constantes en la anchura de banda de trabajo.
• Puede aumentarse la separación entre repetidores, incrementando la
altura de las torres.
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Desventajas:
• Necesidad de acceso adecuado a las estaciones repetidoras en las
que hay que disponer de energía y acondicionamiento para los
equipos y servicio de conservación.
• Las condiciones atmosféricas adversas puedan ocasionar
desvanecimientos intensos y desviaciones del haz, lo que implica usar
sistemas de diversidad con equipo auxiliar de conmutación.
• La gran linealidad requerida en los repetidores, supone un importante
problema de diseño.
2.3 BANDAS DE FRECUENCIA.
Existen actualmente cuatro bandas de frecuencia para enlaces de
radiocomunicaciones móviles que son las siguientes: - Banda Baja ( 25- 50 MHZ) - Banda Alta ( 148- 174 MHZ) - UHF ( 406-512 MHZ) - 800 MHZ.
Comportamiento de RF en el Medio La Banda Baja es la escogida hace varios años por usuarios que
requieren una comunicación directa de móvil a móvil con un área de cobertura
mas grande. Esta área de cobertura es debido a la facilidad de las señales en
esta banda para seguir la curvatura de la Tierra en una gran extensión. Estas
señales pasan sobre una montaña mejor que otras en frecuencias más altas.
Existen, sin embargo, tres inconvenientes en esta banda; congestión de
usuarios, interferencias y altos niveles de ruidos ambientales.
El ruido d ignición de automóviles es particularmente problemático en
estas frecuencias.
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Aunque las características de propagación en las frecuencias de 148-
174 MHZ son las menos favorables, esto puede ser parcialmente compensado
por el uso de antenas de ganancia, las interferencias y ruidos de ignición
continúan siendo un problema en esta banda, pero en general alrededor de 10
dB menos que en la banda baja.
Las estaciones de Banda Alta tienen una antena omnidireccional con
una ganancia de alrededor de 6 db, o sea, mucho mejor que las antenas de
ganancia unitaria comúnmente usadas en frecuencias de Banda Baja. Mientras
que las señales en estas frecuencias no siguen la curvatura de la Tierra o no
pasan sobre montañas como las frecuencias de Banda Baja las reflexiones de
grandes edificios y cerros son adecuadas para cubrir muchas áreas obscuras.
En la banda de 450 MHZ los niveles de ruido eléctrico son muchos mas
bajos que en la Banda Alta. Las antenas para estaciones Bases proveen una
ganancia omnidireccional de 10 dB, comúnmente usado en la banda de 450
MHZ. Debido a su corta longitud de onda, las señales a menudo penetran
dentro de edificios e interiores de automóviles mejor que las señales de
frecuencias mas bajas. Con esto tiende a cubrir superficies obscuras dentro de
áreas urbanas.
Sin embargo la absorción de señal por follaje puede restringir la
cobertura en algunas áreas.
Con un equipo instalado adecuadamente de alta potencia y antena de
ganancia; utilizando la banda de 450 MHZ se obtiene buena cobertura en
muchas ciudades que tengan terreno moderadamente plano.
La banda de 800 MHZ encuentra su mayor uso en áreas urbanas
congestionadas por ruido. Las cortas longitudes de onda de 800MHZ le
permiten penetrar en edificios al igual que las señales de 450 MHZ. También se
reflejan en superficies pequeñas. El follaje de los árboles absorbe estas
señales más que en las frecuencias más bajas (efecto no deseado).
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Los ruidos de automóviles y otros hechos por el hombre son bajos en la
banda de 800 MHZ, debido a esto la sensibilidad completa de los receptores
es generalmente usado.
Construcción y Uso de Perfiles
Una de las formas de asegurar un enlace, consiste en buscar que entre
los dos puntos a comunicar exista “línea de vista”.
En radiocomunicaciones existen dos conceptos de “línea de vista”, el
concepto empleado en física referente a la línea de vista óptico, y el aplicado
en la propagación de las ondas electromagnéticas y que es conocido como
“línea de vista para ondas de radio”.
Cuando se selecciona un sitio para la transmisión/recepción de señales
de radiofrecuencia (RF), es necesario tomar algunos puntos en consideración:
Línea de Vista - Línea de vista se refiere a un camino (path) limpio, sin
obstrucciones, entre las antenas transmisoras y receptoras. Para que exista la
mejor propagación de las señales RF de alta frecuencia, es necesaria una
Línea de vista sólida (limpia - sin obstrucciones).
Altura - Es necesario asegurar que el sistema estará instalado a una
altura suficiente para prevenir que haya trafico (autos, personas, etc) pasando
entre la antena transmisora y receptora. Si las antenas se instalan a muy baja
altura la calidad del enlace se verá afectada cada vez que se presenten
obstrucciones en la Línea de vista.
Pruebas - Antes de implementar permanentemente un sistema
inalámbrico, se debe de probar este en los sitios donde se piensa instalar para
asegurar que la señal transmitida puede ser recibida usando los puntos
elegidos. Todos nuestros productos cuentan con soportes universales para
diversificar las posibilidades de instalación.
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Nivel de Señal - Una vez elegidos los sitios probables de instalación,
siempre es aconsejable hacer un calculo de presupuesto de potencia con las
antenas y equipos propuestos. De esta manera el instalador llegará al sitio con
un nivel de señal teórico el cual debe de concordar dentro de un margen de
seguridad con el nivel recibido. Si este nivel no se alcanza dentro de +-5dBs se
puede concluir que existe algún problema que se pasó por alto y debe de
solucionarse antes de proceder a la entrega del servicio.
Para este primer concepto de línea de vista, el radio de la curvatura de la
Tierra se ve incrementado por un factor K; este factor es variable dependiendo
de la latitud en la que se pretende realizar el enlace.
De acuerdo a la latitud en la que se encuentra nuestro país tomamos
como estándar el factor K como 4/3.
El radio de la Tierra ha sido corregido con el factor K = 4/3 de tal forma
que el perfil de la trayectoria entre dos puntos a comunicar, puede ser graficado
directamente en este formato.
Las escalas están identificadas como A, B y C, tanto para la graduación
de distancia como para la graduación de la altura. Esto tiene una razón de ser,
ya que la escala de distancia escogida debe ser compatible con la escala de
altura. Así por ejemplo, si la escala de distancia escogida es la “A”, la escala de
altura deberá ser la “A”.
Una vez obtenidos los datos de alturas y distancias de la trayectoria,
estos pueden ser vaciados en forma de 4/3 y el perfil topográfico ya completo
del enlace, se observa si existe o no “línea de vista”.
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Calculo de Trayectorias
Para calcular las pérdidas por espacio libre y por obstrucción si la hay,
nos valdremos de los monogramas de Rulling-Ton basados en la experiencia
y que a la actualidad es la forma mas aproximada de obtener pérdidas reales.
El uso de uno u otro monograma depende mucho de la forma de perfil
de la trayectoria.
Los cálculos siguientes son de algunos perfiles más típicos y la
explicación de la forma de emplear los monogramas mas adecuados.
Espacio libre con “Línea de Vista”
Cuando se tiene un perfil como el anterior, se dice que se tiene “Línea
de Vista” y por tanto, usando el monograma No. 1, se pueden obtener perdidas
por espacio libre.
En este monograma tenemos 3 columnas, en la izquierda esta
graduada en kilómetros y en ella marcaremos la distancia total del enlace D +/-
en kilómetros; en la columna de en medio marcaremos en forma aproximada la
frecuencia de operación del enlace. Una vez obtenidas las 2 marcas, se traza
una línea recta entre ambas y la prolongamos hasta la tercera columna.
Esta ultima columna tiene una graduación referida a dipolos de ½ onda y
se puede leer las perdidas por espacio libre justamente donde se intersectan la
recta trazada y dicha columna, las perdidas están dadas en dB.
Espectro electromagnético
Cuando los electrones se mueven crean ondas electromagnéticas que
se pueden propagar en el espacio libre, aun en el vació.
La cantidad de oscilaciones por segundo de una onda electromagnética es su
frecuencia, f, y se mide en Hz.
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La distancia entre dos máximos o mínimos consecutivos se llama
longitud de onda y se designa con la letra griega λ. Al conectarse una antena
apropiada a un circuito eléctrico, las ondas electromagnéticas se pueden
difundir de manera eficiente en este principio. En el vació todas las ondas
electromagnéticas viajan a la misma velocidad y pueden captarse por un
receptor a cierta distancia. Toda la comunicación inalámbrica se basa en este
principio.
Esta velocidad, usualmente llamada velocidad de la luz, c, es
aproximadamente 3x108 m/seg. La figura nos muestra el espectro
electromagnético. Las porciones de radio, microondas, infrarrojo y luz visible
del espectro pueden servir para transmitir información modulando la amplitud,
la frecuencia o la fase de las ondas (ver Fig. 2.3).
2.4 TIPOS DE TRANSMISIÓN.
Radio Transmisión
Las ondas de radio son fáciles de generar, pueden viajar distancias
largas y penetrar edificios sin problemas, de modo que se utilizan mucho en la
comunicación, tanto de interiores como de exteriores. Las ondas de radio
Figura 2.3 El espectro electromagnético y sus usos para la comunicación.
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también son omnidireccionales, es decir viajan en todas las direcciones desde
la fuente, por lo cual el transmisor y el receptor no tienen que alinearse. Las
propiedades de las ondas de radio dependen de la frecuencia. A bajas
frecuencias, las ondas de radio cruzan bien los obstáculos, pero la potencia se
reduce drásticamente con la distancia a la fuente. A frecuencias altas, las
ondas de radio tienden a viajar en línea recta y a rebotar en los obstáculos.
También son absorbidas por la lluvia. Todas las ondas de radio están sujetas a
interferencia por los motores y equipos eléctricos.
Debido a la capacidad de viajar distancias largas y la interferencia entre
usuarios, los gobiernos legislan el uso de radiotransmisores.
Ondas Infrarrojas
Las ondas infrarrojas se usan mucho para la comunicación de corto
alcance. Por ejemplo los controles remotos de los equipos utilizan
comunicación infrarroja. Estos controles son direccionales, tienen el
inconveniente de no atravesar los objetos sólidos.
El hecho de que las ondas infrarrojas no atraviesen los sólidos es una
ventaja. Por lo que un sistema infrarrojo no interferirá un sistema similar en un
lado adyacente. Además la seguridad de estos sistemas contra espionaje es
mejor que la de los sistemas de radio.
Este sistema no necesita de licencia del gobierno para operar en
contraste con los sistemas de radio.
Esta propiedad ha hecho del infrarrojo un candidato interesante para la
LAN, (Local Área Network), inalámbrico en interiores.
Transmisión Por Ondas De Luz
Este tipo de transmisión se ha usado durante siglos. Una aplicación es
conectar las LAN de dos edificios por medio de láser montados en la parte más
alta de los edificios, esta señalización óptica es unidireccional por lo que cada
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edificio necesita su propio láser y su propio foto diodo detector. Este esquema
ofrece un ancho de banda muy alto y un costo muy bajo. Fácil de instalar y no
requiere de licencia. Por ser un haz muy estrecho tiene ventajas pero también
es una debilidad.
La desventaja es que los rayos láser no pueden penetrar la lluvia ni la
niebla densa, funcionan bien en días soleados.
Transmisión Por Microondas
Por encima de los 100 MHZ las ondas viajan en línea recta y, por tanto
se pueden enfocar en un haz estrecho. Concentrar toda la energía en haz
pequeño con una antena parabólica produce una señal mucho más alta en
relación con el ruido, pero las antenas transmisora y receptora se deben alinear
entre si.
La distancia cubierta por enlaces microondas puede ser incrementada
por el uso de repetidoras, las cuales amplifican y redireccionan la señal, es
importante destacar que los obstáculos de la señal pueden ser salvados a
través de reflectores pasivos. Las siguientes figuras muestran como trabaja un
repetidor y como se ven los reflectores pasivos.
La señal de microondas transmitidas es distorsionada y atenuada
mientras viaja desde el transmisor hasta el receptor, estas atenuaciones y
distorsiones son causadas por una pérdida de poder dependiente a la
distancia, reflexión y refracción debido a obstáculos y superficies reflectoras, y
a pérdidas atmosféricas.
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Las frecuencias enlistadas en la Tabla 2.2, son las que más se utilizan en los sistemas de microondas.
Tabla 2.2 Frecuencias de sistemas de microondas
2.110 2.130 GHz 5.925 6.425 GHz
1.850 1.990 GHz 2.500 2.690 GHz
2.160 2.180 GHz 10.7 11.700 GHz
2.130 2.150 GHz 6.575 6.875 GHz
2.180 2.200 GHz 12.2 12.700 GHz
Debido al uso de las frecuencias antes mencionadas algunas de las
ventajas son:
Antenas relativamente pequeñas son efectivas.
A estas frecuencias las ondas de radio se comportan como
ondas de luz, por ello la señal puede ser enfocada utilizando antenas
parabólicas y antenas de embudo, además pueden ser reflejadas con
reflectores pasivos.
Otra ventaja es el ancho de banda, que permite transmitir
grandes cantidades de información por segundo.
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UNIDAD 3
DESARROLLO DEL PROYECTO
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3.1 ANALISIS TOPOGRAFICO En la siguiente figura se presentan las coordenadas de la Florida municipio de Cintalapa las cuales se utilizaron para trazar la línea de vista y determinar si era factible el radio enlace. Las coordenadas de la florida son: Latitud 16°48'02.963"N Longitud 93°38'20.06"0 Elevación 936 m
Imagen en google earth del punto de ubicación donde se pretende instalara el repetidor.
Fig.3.1 Coordenadas de la Florida
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En la siguiente figura se presentan las coordenadas de las Delicia municipio de Ocozocuautla las cuales se utilizaron para trazar la línea de vista y determinar si era factible el radio enlace.
Las coordenadas de las delicias son: Latitud 16°44'59.43"N Longitud 93°19'33.87"0 Elevación 1113 m
Fig. 3. 2 Coordenadas de las Delicias
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Para la elaboración de la línea de vista con la ayuda de el software link plane proporcionamos las coordenadas de los puntos donde se realizara el radio enlace, luego obtuvimos la línea de vista como se muestra en la imagen siguiente. Distancia entre las delicias y la florida es de 36 km aproximadamente. La altura es 1100m en las Delicias y 810m en la Florida. Línea de vista del enlace entre las delicias y la florida utilizando el software link plane.
DISTANCIA (Km)
Fig. 3. 3 Línea de vista las Delicias - Florida
A
L
T
U
R
A
(m)
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3.2 DIAGRAMA DEL FUNCIONAMIENTO DEL RADIO ENLACE.
En la siguiente figura se muestra el funcionamiento del radio enlace utilizando las frecuencias programadas para transmitir y recibir, utilizando dos repetidores para poder cubrir la zona comprendida entre la Florida y las Delicias.
Fig. 3.4 Diagrama del radioenlace
REPETIDOR LAS DELICIAS REPETIDOR DOBLE LA FLORIDA
UNIDAD MOVIL CINTALAPA
U ORTIZ RUBIO
UNIDAD MÓVIL TUXTLA O
OCOZOCUAUTLA.
Tx
164.000 MHz
Rx
165.000 MHz
Rx
164.000 MHz
Tx
165.000MHz
Tx
164.000 MHz
Rx
165.000 MHz
Tx
168.200 MHz
Rx
169.200 MHz
TODOS LOS RADIOS BASES,
MOVILES Y PORTATILES,
QUE SE ENCUENTREN
50KM A LA REDONDA DEL
REPETIDOR Y ESTEN EN
FRECUENCIA Tx
169.200 MHz
Rx
168.200 MHz
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3.3 PROGRAMACION DEL REPETIDOR.
Se programo el repetidor utilizando un software llamado MTR2000 RSS con las
frecuencias:
Rx 165.0000 MHz
Tx 164.0000 MHz
Fig. 3.5 Frecuencias programadas de las Delicias
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Se programo nuevamente el repetidor para el segundo repetidor con las
frecuencias:
Rx 169.2000 MHz
Tx 168.2000 MHz
Fig.3.6 Frecuencias programadas de la Florida
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3.4 INFORMACION SOBRE LA ANTENA A UTILIZAR.
Fig. 3.7 Antena yagi
Características:
Tipo: Yagi / 3 elementos.
Rango de Frecuencia: 150-174 MHz.
-Ganancia:7.1 dB. -Ancho de Banda:0.7 MHz. -Potencia:250 Watts. -Conector: UHF Hembra. -Resistencia al viento: 161 km/h. Accesorios Cable coaxial de 1/2", marca Andrew, modelo LDF4-50A o similar. Conector marca Andrew, modelo L4PNM-RC N (macho 2 piezas) o similar. Cable coaxial, marca Beldem, Modelo 9913 (1 metro) o similar. Conector marca Ampheno, Modelo 82-202-1006H Macho (2 piezas) o similar.
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AJUSTE DE ANTENA PARA LAS FRECUENCIAS REPETIDORAS
Fig.3.8 Ajuste de frecuencias para la antena Rf es Reflector (la de abajo, la que queda más grande) Dr es conductor (La de en medio) D1 es Director (la de la punta, el extremo)
Fig. 3.9 Ajuste de la antena
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INSTALACIÓN DE LA ANTENA
Se corta la cantidad necesaria de cable del calibre requerido, se colocan los
conectores.
Se coloca el soporte de la antena a una altura considerable sobre la torre.
Se monta la antena en el soporte, se realizan todos los ajustes requeridos.
Se conectan los extremos.
Se coloca el Wattmetro y se verifica que no haya pérdida.
ORIENTACIÓN DE LA ANTENA
Una vez instalada la antena, ahora se debe orientar hacia donde haya la mayor ganancia de señal, para cual hay que seguir el siguiente procedimiento: 1.- Conectar la interface de la PC al MDS 9710B. 2.- Abrir el programa RADIO SOFTWARE CONFIGURATION. 3.- Observar la ganancia actual. 4.- Realizar un recorrido de 360° y localizar la orientación donde la ganancia sea mayor.
Fig. 3.10 Puesta de la antena
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3.5 PRESUPUESTO
Tabla 3.5 Lista de los materiales
Cantidad Producto Cotización
1
ANTENA BASE VHF
MODELO MYA-1503K TIPO YAGI/3 ELEMENTOS
RANGO DE FRECUENCIA 150-174 MHZ GANANCIA 7.1 Db
$ 131.00 USD
1
REPETIDOR MOTOROLA
MODELO MTR 2000 VHF 148-174MHZ POTENCIA 110W
$ 2799 USD
1
FUENTE DE PODER CON CARGADOR DE BATERÍAS, CORRIENTE MÁXIMA 12 AMP. VOLTAJE DE ENTRADA: 110 VCA. VOLTAJE
DE SALIDA: 12 VCD. CORRIENTE
$ 343 USD
1
BATERÍA RECARGABLE PARA RESPALDO MARCA EXIDE 12 VCD A 7 AH, LIBRE DE MANTENIMIENTO A BASE DE PLOMO
ÁCIDO.
$ 300 USD
1
DUPLEXER MODELO TPRD-1556
6 CAVIDADES VHF
$ 3012 USD
6
CONECTORES RFB 1106-2
BNC MACHO
$ 3.26 USD C/U
1
RACK SYSCOM
PORTA EQUIPO STANDAR DE 19”
$ 214 USD
1
SOPORTE SYSCOM PARA RACK
$ 61 USD
1
GABINETE METALICO PARA SITIO DE REPETICION
$ 269 USD
TOTAL $ 7148.56 USD
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RESULTADOS.
En base a las pruebas realizadas se obtuvieron resultados que nos
permitieron determinar los distintos parámetros como las frecuencias, la
potencia, el equipo necesario, y la ubicación de la estación repetidora para el
nuevo enlace.
Fig.3.11 Instalacion del repetidor
Se comprobó que el proyecto cumple con las necesidades requeridas
en cuanto a la cobertura de la comunicación en el área de la florida municipio
de Cintalapa con el cerro denominado las delicias municipio de ocozocuautla.
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OBSERVACIONES Las frecuencias utilizadas en nuestro radio enlace con frecuencia son
interferidas por otros medios de comunicación lo cual implica una distorsión en
la comunicación del personal de CFE con las diferentes subestaciones.
SUGERENCIAS
Se debe programar otras frecuencias que estén libres para poder seguir
transmitiendo y recibiendo información para evitar interferencias, evitando la
perdida de comunicación entre las distintas subestaciones y el personal que
labora en las distintas áreas de CFE
CONCLUSIONES
Una vez terminado con el proyecto de residencia profesional podemos afirmar
que los radios enlaces son de vital importancia en las distintas comunicaciones
entre las subestaciones ya que pueden recibir y enviar información por medio
de la banda de vhf-fm.
También es importante mencionar que debido a la comunicación por radio las
oficinas de CFE informan al personal los distintos problemas que se presentan
en el servicio de electrificación proporcionando un mejor servicio a las
personas, atendiendo las demandas de manera eficaz.
REFERENCIAS
Comunicaciones y electrónica.
Tomasi
http://es.wikipedia.org/wiki/Protocolo_de_comunicaciones
Transmisión y Recepción S, A. De C.V
Catalogo 2008
http://www.monografias.com/trabajos40/radiopropagacion/radiopropagacion2.s
html
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