Lecture 13 radioenlaces terrenales servicio fijo p4

Eo 0421 - RADIOCOMUNICACIONES

Conferencia 13: Radioenlaces terrenales del servicio fijo

Instructor: Israel M. Zamora, MBA, MSTMProfesor Titular, Departamento de Sistemas Digitales y

Telecomunicaciones. Universidad Nacional de Ingeniería

I Sem 2015

Objetivos

Comprender los conceptos, criterios y objetivo establecidos por UIT, para la evaluación de la calidad de un radioenlace, desde el punto de vista de su disponibilidad y fidelidad.

2I. Zamora Unidad III: Radioenlaces terrenales del servicio fijo

Contenido

• Calidad de un radioenlace• Indisponibilidad• Fidelidad

• Indisponibilidad de un radioenlace• Trayecto Digital Ficticio de Referencia para radioenlaces digitales

• Criterios y objetivos de indisponibilidad y fidelidad• Criterio de indisponibilidad según UIT• Criterio de fidelidad según UIT• Objetivo de indisponibilidad según UIT• Objetivo de fidelidad según UIT


Calidad de un radioenlace

La calidad de un radioenlace presenta el grado en que este sistema de transmisión estará en condiciones de proporcionar el servicio para el,que se ha diseñado.

CALIDAD - Definición

DOS ASPECTOS DE CALIDAD COMPLEMENTARIOS Y RELACIONADOS ENTRES SÍ:

Calidad de DISPONIBILIDAD

Calidad de FIDELIDAD

Aptitud para desempeñalar la función para la que ha sido proyectado.

Probabilidad de que el sistemas se encuentre en condiciones de funcionamiento en un momento dado.

Tiempo total de observación del sistema puede descomponerse en dos partes: Tdisp : tiempo que el sistema está disponibleTind: tiempo que está indisponible

Se mide en condiciones de disponibilidad del radioenlace.

Característica de error es un porcentaje determinado de bits erróneos


Consiste de microinterrupciones y degradaciones ligeras y breves (1 a varios segundos)

Produce errores en los bits transmitidos y afectan a la nitidez o claridad de la señal recibida su fidelidad.

Se distingue entre pérdida de calidad en un tiempo grande: Indisponibilidad (10 segs a varias horas)

Se distingue entre pérdida de calidad en un tiempo corto: Fidelidad (o Calidad)


Indisponibilidad de un radioenlace

)(NU E)(VU p)(LU

:)(LU Indisponibilidad total de la ruta/trayecto de longitud L

Indisponibilidad del equipo secciones de conmutación:)(NU E N

:)(VU p Indisponibilidad de propagación vanosVEfecto de lluvia (f 7GHz)

Dependencia de la longitud de la ruta y equipos trayecto y circuitos de referencia (HRDP, CFR).

La indisponibilidad se desglosa en dos componentes:



La indisponibilidad de un radioenlace se considera cuando:

1) Ocurre un corte parcial o total de la señal.2) Se presenta un nivel de ruido o una BER de valor excesivo.3) Se sufre una fuerte discontinuidad en la señal.4) Existe una intensa distorsión en la señal.

Umbral de indisponibilidad (U): Interrupción o funcionamiento degrado durante un tiempo > T0 sistema indisponible (Tind). Cuantifica la probabilidad de que el sistema se encuentre en condiciones de funcionamiento en un momento dado. La indisponibilidad total, para un tiempo de observación T (mayor de un año) es:

inddisind TTT (%)

T

TU 100 Disponibilidad del RE

Para un sistema Duplex:

(%)T

TTTU 1001221

T1= tiempo de interrupción (T0 ) en sentido de ida.T2= tiempo de interrupción (T0 ) en sentido de retorno.T12= tiempo de interrupción en ambos sentidos simultáneamente.T= tiempo de observación.En el caso unidireccional: T2=T12=0

3. Evaluación La indisponibilidad (interrupciones largas) está ocasionada por:

Mal funcionamiento de Equipos Desvanecimiento por Lluvia

La pérdida de fidelidad (interrupciones cortas) viene dada por: Desvanecimiento Plano Desvanecimiento Selectivo

Interferencias (internas o externas)

2. Objetivos Se fijan en un % del tiempo y se suelen distribuir proporcionalmente a la

distancia.

1. Criterios Indisponibilidad: pérdida de calidad (Ej BER) durante un tiempo ≥ To

Fidelidad: pérdida de calidad (Ej BER) durante un tiempo < To


Análisis y diseño de radioenlaces:

Multitrayectoria


Trayecto Digital Ficticio de Referencia para radioenlaces digitales


Rec. ITU-T G.801: define modelos de redes de transmisión digital, que son entidades ficticias con una longitud y composición determinadas, para la asignación y distribución de objetivos de calidad a los sistemas de transmisión.

10 secciones

CentralInt’l

CentralInt’l

HRDP

Para canales con tasas por debajo la primariaNx64, N ≤ 24 (1.544 Mbit/s) ó N ≤ 31 (2.048 Mbit/s)

HRDP9 secciones radio digital x 280 Km= 2500 KmSecciones sin MUX/DEMUX



HRX: Hypothetical Reference Connection/Conexión ficticia de referencia• Modelo de enlace en el que puede estudiarse la calidad global.• Dada la importancia de ISDN, se ha definido una HRX con:

• Tasa de transmisión de64 Kbps• Red de conmutación de circuitos• Conectividad digital entre extremos (T)• Dividida en tres (3) partes con sus correspondientes grados de calidad.

HRDP: Hypothetical Reference Digital Path – Trayecto Digital Ficticio de Referencia

• Modelo de conexiones que comprenden diferentes clases de elementos de transmisión con una longitud determinada.

La ITU-R establece los objetivos de indisponibilidad para circuitos patrón, ya que depende de la longitud de la ruta y de los equipos del radioenlace.

Una conexión ficticia de referencia (HRX) es un modelo de enlace en el que pueden efectuarse estudios de calidad global a fin de preparar objetivos de calidad.

HRX incluye una variedad de sistemas de transmisión, equipos de multiplexión y conmutación.

El tramo de grado alto (tramo internacional) se divide en 10 secciones de 2500Km, tramos mas cortos que constituyen modelos orientados a sistemas de transmisión determinados HRDP (Hypothetical Rerference Digital Path).

El HRDP para radioenlaces está dividido en 9 secciones de 280Km.



Criterio de indisponibilidad según UIT


Rec. ITU-T G.821, G.827 y G.828 recogen los criterios y parámetros de calidad de error y disponibilidad para circuitos ISDN a 64Kbps.

Rec. ITU-R F.557, F.695, F.594 (Grado alto), F.696 (Grado medio), F.634 (Grado medio, enlace real), F.696, F.697 (Grado local): recomendaciones específicas para radioenlaces digitales.

Parámetros de calidad de error (fidelidad) y disponibilidad

Fidelidad - Parámetro Básico de calidad de error: BER (situaciones de error) Parámetros ITU-T G.821

Segundos sin errores (EFS, Error Free Second): BER=0 en 1 seg Segundos con errores (ES, Errored Second): BER≠0 en 1 sg → ESR, ES-Ratio Segundos con muchos errores (SES, Severely Errored Second): BER>10-3 en 1seg

→ SESR, SES-Ratio

Disponibilidad ITU T G.827, ITU R F.557

A: Availability (disponibilidad o fiabilidad) MTBF: Mean time between failures (Tiempo promedio entre fallas) MTTR: Mean time to restore (Tiempo medio de recuperación)

Nota: Se toma 10-3 como degradación. Elsistema empieza a degradarse antes, ej 10-6


Comienzo de Indisponibilidad en el HRDP: Cuando, al menos en un sentido de transmisión y durante 10 SES consecutivos como

mínimo, se producen segundos con muchos errores• BER > 10-3

Fin de Indisponibilidad en el HRDP: Cuando en los dos sentidos de transmisión, y durante 10 segundos consecutivos como

mínimo sin SES.

Los periodos de tiempo con muchos errores de duración inferior a 10 segundos influyen en el cálculo de la calidad de fidelidad.

Criterio de indisponibilidad según UIT


Criterio de fidelidad según UIT

La Fidelidad (Calidad) Situaciones transitorias de funcionamiento degradado

Microcortes, aumento de ruido, distorsión

Solo cuando el radioenlace está disponible


Objetivos de indisponibilidad: Rec. ITU-R F.557 y F.695, para radioenlaces digitales que prestan servicio en la

porción de Grado Alto de la ISDN.

Objetivo de indisponibilidad según UIT

Objetivo: U < 0.3% (HRDP)

Rec. ITU-R F.695, indica repartir ese porcentaje de forma proporcional a la longitud del radioenlace, hasta una distancia mínima de 280Km, debajo del cual, el porcentaje permanece constante.

Si L es la longitud del enlace, entonces:

033602500

28030280 .%

.(%) Ukm L T

%L.

(%) Ukm Lkm T 2500

302500280

Rec. ITU-R F.696 (Grado Medio):

Clase 1, UT 0.033% Clase 2, UT 0.05%

Clase 3, UT 0.05% Clase 4, UT 0.1%


Objetivo de indisponibilidad según UIT

Efecto de la lluvia en la indisponibilidad Longitud del Vano

Para frecuencias altas (f > 20GHz) el desvanecimiento por lluvia suele ser el factor limitante de la longitud de un vano para cumplir el objetivo de Indisponibilidad.

1. Máxima probabilidad de interrupción del vano por lluvia:

EUp 0336.0(%)

2. Margen del enlace:

)()( dBTLGLPIREpM htrrb THTh

Umbral de sensibilidad del receptor

dKmdGHzfL ab )(log20)(log205.92 1010

El margen coincide con la atenuación por lluvia para el p% del tiempo:

)log043.0546.0

0/1

12.0)( pp

dd

dpM

3. Igualando expresiones de M(p), se despeja d por iteración.

)log043.0546.001.0 12.0 p

p pAA


Objetivo de fidelidad según UIT

Criterios Analógicos: S/N, ruido a una potencia de señal normalizada (dBm0,...) Digitales: ESR, SESR: BER (Eb/No, interferencias, modulación, distorsión)

Degradación: Analógicos: gradual Digitales: todo-nada

Objetivos: (grado alto) Para cada sentido del HRDP (ITU-R F.594 y F.634):


Objetivo de fidelidad según UIT

En el caso de un radioenlace digital real, de longitud L (km), la Recomendación ITU-R F.634 establece para el Grado Alto, la siguiente distribución de los objetivos de calidad:

kmLkm .L

ESR(%) 25002803202500

km L ESR(%) 280%036.0

kmLkm .L

SESR(%) 250028005402500

km L .L

SESR(%) 250000402500

0005.0

km L .SESR(%) 280%0060

Error Second Rate (ESR): Tasa de segundos con errores

Severe Error Second Rate (SESR): Tasa de segundos con muchos errores

• Lectura Obligatoria• Transmisión por Radio

• Capítulo 5Sección 5.11 , 5.12, 5.13, 5.14, 5.15 y 5.16

• Lectura Recomendada

• Ninguna.


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