Rádio Ponto-a-Ponto: Projeto de interligação de duas cidades
O conteúdo deste tutorial foi obtido do artigo de autoria do Eduardo José dos Santos Ribeiro e do Marcelo
Figueiredo Garcia para a etapa de classificação do II Concurso Teleco de Trabalhos de Conclusão de
Curso (TCC) 2006.
Este tutorial apresenta de forma sucinta o projeto de transmissão via rádio entre dois municípios, tratando
dos principais aspectos relacionados ao planejamento e projeto de rádio ponto a ponto, usando a hierarquia
PDH.
Entre os resultados esperados, é previsto que seja possível obter um sistema otimizado do ponto de vista
técnico e econômico para atender as especificações de desempenho e disponibilidade do sistema.
Eduardo José dos Santos Ribeiro
Engenheiro de Telecomunicações pelo Instituto de Estudos Superiores da Amazônia – IESAM.
Atuou como Técnico em Telecom na Linksat (Belém, PA), executando atividades de instalação de antenas
Offset 2.4, como Técnico em Telecom na Inatel Comércio e Telecomunicações Ltda (Belém, PA),
executando atividades de comissionamento e instalação de sistemas celulares, e como Estagiário de
Engenharia de Telecomunicações na Ericsson, executando atividades relacionadas à gestão de projetos e
acompanhamento de implantação de sistemas.
Atualmente é Especialista de Telecomunicações na Ericsson, executando atividades de teste de sistemas de
telecomunicações e de estudo de disponibilidade e desempenho de sistemas.
Email: [email protected]
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Marcelo Figueiredo Garcia
Engenheiro de Telecomunicações pelo Instituto de Estudos Superiores da Amazônia – IESAM.
Atuou como Estagiário em Telecomunicações na Centrais Elétricas do Norte do Brasil S/A –
ELETRONORTE, executando atividades de implementação, manutenção e suporte de redes de voz e dados
de alta velocidade baseadas em backbone ótico suportado por cabos OPGW em redes de energia elétrica.
Email: [email protected]
Categorias: Infraestrutura para Telecomunicações, Redes de Dados Wireless
Nível: Introdutório
Enfoque: Técnico
Duração: 15 minutos
Publicado em: 19/11/2007
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Rádio Ponto-a-Ponto: Introdução
Este tutorial apresenta um projeto de transmissão via rádio entre dois municípios do estado do Pará, na
Amazônia (Brasi), tratando dos principais aspectos relacionados ao planejamento e projeto de rádio ponto a
ponto, usando a hierarquia PDH.
Abordamos a sistemática de equipamentos e de sistema aéreo e os principais mecanismos de propagação.
Para isso, utilizamos o exemplo prático considerando os dois municípios do estado do Pará, de onde
coletamos dados metereológicos, da região e do terreno.
Com base em cartas topográficas, traçamos um perfil teórico do enlace. Após esta análise, corrigimos pontos
importantes para que obstáculos não interferissem no sistema. Partimos do princípio de que apenas a
coordenadas das torres eram conhecidas.
A partir daí, iniciamos todo o processo necessário para que o enlace seja implementado. Utilizamos
softwares desenvolvidos para esta finalidade, que nos ajudaram para a obtenção de alguns parâmetros.
Usamos a metodologia e critérios que norteiam os projetos de rádio, como: seleção adequada de tipos de
equipamentos e antenas; dimensionamento da altura de torres e antenas; planejamento de freqüência;
cálculo de desempenho e de interferência.
O resultado final indica que foi realizado um projeto de sistema otimizado do ponto de vista técnico e
econômico para atender as especificações de desempenho e disponibilidade do sistema.
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Rádio Ponto-a-Ponto: Prospecção
Nesta fase inicial, localizamos através do sistema de coordenadas latitude / longitude, as duas estações
(figura 1) que formarão o enlace. Coletamos dados metereológicos, da região e do terreno, utilizando mapas,
conhecimentos da região e cartas topográficas. Esse procedimento subsidiou para que fizéssemos uma
escolha preliminar da rota e os tipos de agravantes que poderiam afetar nosso sistema.
Os parâmetros adotados foram: Freqüência do projeto de 1,5 GHz; fator de correção terrestre para K = 4/3 e
Kmínimo; altura mínima das torres; altura máxima das torres; comprimento do enlace; ganho das antenas;
perdas nas linhas de transmissão; taxa de erro de bits; potência transmitida 30 dbm; modulação QAM–16;
taxa de transmissão 2E1; ruído branco -100 dbm; distância do enlace 33,1 km.
Figura 1: Localização das estações.
Características da Região
Esse sistema foi projetado sob condições normais, pois fizemos um estudo das características da região
(clima, relevo, vegetação e solo), não havendo necessidade de superdimensioná-lo, porque esses aspectos
não afetariam seu desempenho.
Com base nas características (clima, relevo, vegetação, solo) podemos afirmar que, nosso sistema foi
projetado sob condições normais, não havendo a necessidade de superdimensioná-lo, visto que essas
características não afetariam o desempenho do sistema.
Levantamento do Perfil
Para definirmos os critérios de visibilidade, definimos, primeiramente, o perfil do enlace (figura 2), obtido
através de cartas topográficas. Em seguida, aplicamos o fator de correção equivalente da curvatura da terra
(fator K), utilizando a recomendação da ITU – R 0530 – 09, que determina o valor Kmínimo (figura 3) para
99,9% do tempo no pior mês do ano em função da distância e do Kmédio igual a 4/3.
Após a correção do perfil do enlace (figura 4), a altura da antena foi baseada na percentagem do raio de
Fresnel (Sanches,2002), o qual será liberado de acordo com a freqüência do projeto, segundo os parâmetros
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a seguir:
Freqüência 1,5 GHz;
60% do raio de Fresnel para K=Kmédio;
30% do raio de Fresnel para K=Kmínimo.
Figura 2: Perfil do enlace.
Figura 3: Valor de Kmínimo.
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Figura 4: Perfil corrigido do enlace.
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Rádio Ponto-a-Ponto: Transmissão
Seleção Faixa de Freqüência
Nesse projeto, foi feito um estudo para a seleção da faixa de freqüência, tanto no sistema a ser instalado
como dos enlaces e sistemas existentes na região.
Considerando que o sistema será instalado numa região onde ainda não há propagação de ondas de rádio
(conforme dados da ANATEL), portanto, com base nos dados coletados das regiões e na disponibilidade de
freqüência, concluímos que o referido sistema será projetado para uma freqüência de operação de 1,5 GHz
obedecendo todas as normas técnicas para sua implantação.
Tendo em vista que este é um link de acesso ponto a ponto (baixa capacidade), iremos trabalhar em nosso
sistema com a capacidade de transmissão de 2E1 (Sanches,2002) podendo ser expandido até sua
configuração final (2+2).
Determinação da Altura das Antenas
Conforme estabelecido na prática Telebrás 225–3150–041 e 223–3150-02/01, obedecemos aos critérios de
limitação de gabarito de altura das antenas e de rota de microondas em visibilidade.
Após o ajuste do perfil, determinamos as alturas das antenas (Fig.5) de acordo com a percentagem do raio de
Fresnel (Sanches,2002) e a recomendação do ITU-R 0530-09, variando de acordo com a freqüência de
operação do enlace.
Figura 5: Altura das antenas.
Azimute e Ângulo de Elevação
De posse das coordenadas das estações, obtivemos os azimutes do enlace usando como referência o norte
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verdadeiro. Para evitarmos o fator interferência, utilizaremos antenas que apresentem maior diretividade, ou
seja, ângulos pequenos de meia potência. Os cálculos para o ângulo de elevação e azimute entre os dois
municípios foram feitos através de uma planilha.
Sistema Irradiante
Para que esse projeto atendesse às especificações de desempenho e disponibilidade do ponto de vista técnico
e econômico, fizemos um estudo criterioso dos componentes do sistema irradiante (torre, antenas, cabos
coaxiais e aterramento).
Sistema de Energia e Aterramento
O sistema foi projetado com o objetivo de fornecer energia para o funcionamento dos equipamentos dentro
das características exigidas. Nas estações que formam o enlace, usaremos equipamentos com alimentação
DC de -48 volts, tendo em vista alimentar todas as cargas críticas e essenciais à operação e à manutenção da
estação, além de suprir a falta de energia principal, proveniente do sistema CA (corrente alternada).
O sistema de energia, nas duas estações referidas, começará com a Unidade Retificadora de Corrente
Contínua (URCC) que converterá a alimentação CA de entrada em energia CC. Esta alimentação CA
provêm da concessionária de energia ou, na falta desta, de um grupo moto gerador (GMG). Em sua saída, a
unidade retificadora fornecerá a alimentação DC em – 48 volts, que alimentarão os consumidores e as
baterias em seu ciclo de carga.
Nas estações definidas no projeto, será instalada a Unidade de Supervisão de Corrente Contínua (USCC),
responsável pela supervisão e controle do sistema de energia CC.
Quanto ao quadro de distribuição, terá a função de identificar o que está conectado no sistema de energia,
com duas finalidades: proporcionar um primeiro nível de seletividade de proteção contra curto – circuito de
uma carga provida por um equipamento ligado ao sistema CC; e a possibilidade de conexão e desconexão de
energia para a instalação de equipamentos sem que interfira na alimentação de outros.
Para isso, usaremos o Quadro de Distribuição de Corrente Contínua (QDCC), formado de estruturas
metálicas que acomodam os dispositivos elétricos de proteção e chaveamento de carga. Estes dispositivos
são do tipo disjuntores e fusíveis feitos especialmente para o uso em corrente contínua.
O sistema de aterramento deve atender a alguns objetivos como:
Proteção aos usuários;
Proteção dos equipamentos;
Eliminar fontes de distúrbios e interferências.
O sistema aéreo deverá ser aterrado à malha de terra da estação, observando sempre a recomendação do
fabricante.
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Rádio Ponto-a-Ponto: Propagação e Rádio
Composição do Sistema Rádio
Para a dos equipamentos, foi considerado: capacidade de transmissão; freqüência de operação; tipos de
proteção; necessidade da região e normas vigentes.
Uma das características mais importantes a serem consideradas no projeto sistêmico são o tipo e quantidade
de interfaces providas pelo equipamento de transmissão.
Nesse projeto, foi considerado o tipo e a quantidade de interfaces providas pelo equipamento de
transmissão,utilizando-se, para o enlace de acesso, a hierarquia de multiplexação de baixa capacidade PDH
com 2E1. Ressaltamos que esta composição sistêmica deve-se à necessidade de demanda da localidade e a
viabilidade econômica do projeto.
Propagação
Com referência a propagação, fizemos um estudo detalhado dos seguintes aspectos: Perda no espaço livre;
refração; difração; reflexão e atenuação devido às chuvas.
Cálculo de Desempenho e Disponibilidade
Para este cálculo usamos expressões matemáticas e planilhas que subsidiaram os seguintes parâmetros:
Atenuação no espaço livre; atenuação devido a absorção na atmosfera; atenuação nos cabos coaxiais;
atenuação por difração; atenuação por reflexão do sinal; nível mínimo de recepção nominal e cálculo do
desvanecimento plano e seletivo.
Mapa de Visada
Para encontrarmos o mapa de visada (figura 6) deste enlace, utilizamos um software específico, no qual
consideramos o perfil corrigido para Kmínimo (figura 7), definimos os parâmetros sistêmicos, componentes
do sistema irradiante, aspectos de propagação e os parâmetros utilizados nos cálculos de desempenho e
disponibilidade.
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Figura 6: Mapa de visada.
Figura 7: Perfil corrigido para Kmínimo.
Legenda:
hpc= Altitude do Ponto Crítico;
ha= Altitude da antena Tx em Relação ao nível do mar: 88m;
hb= Altitude da Antena Rx em Relação ao nível do mar: 83m;
h= Raio do Elipsóide de Fresnel no Ponto Crítico: 12,1m;
d1= Distância de Estação A ao Ponto Crítico: 17,47629Km;
d2= Distância do Ponto crítico à Estação B: 15,62371Km;
d= Comprimento do Enlace: 33,1Km;
atA= Altitude da Torre A em Relação ao nível do mar: 8m;
atB= Altitude da Torre B em Relação ao nível do mar: 18m;
Referências
BALANIS, Constantine A. Antenna Theory: Analysis and Design.
United States: Editora Wiley-Interscience, 2005.
RIBEIRO, José Antônio Justino. Propagação das Ondas Eletromagnéticas: princípios e aplicações.
São Paulo: Editora Érica, 2004.
SANCHES, Carlos Alberto. Projetando Redes Wlan: conceitos e prática.
São Paulo: Editora Érica, 2005.
SANCHES, Carlos Alberto; Miyoshi, Edson Mitsugo. Projetos de Sistemas de Rádio.
São Paulo: Editora Érica. 2002.
SEYBOLD, John S. Introduction To RF Propagation.
United States: Editora Wiley-Interscience, 2005.
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Rádio Ponto-a-Ponto: Teste seu Entendimento
1. Qual das alternativas abaixo não apresenta alguns dos parâmetros adotados na fase inicial do
projeto?
Freqüência do projeto de 1,5 GHz.
Velocidade do vento.
Fator de correção terrestre para K = 4/3 e Kmínimo.
Modulação QAM–16.
2. Qual das alternativas abaixo representa um dos objetivos que o sistema de aterramento deve
atender?
Proteção aos usuários.
Proteção dos equipamentos.
Eliminar fontes de distúrbios e interferências.
Todas as alternativas anteriores.
3. Quais aspectos foram detalhados para estudar a propagação do sistema rádio?
Perda no espaço livre, refração, difração, reflexão e atenuação devido às chuvas.
Perda no espaço livre, refração, difração, reflexão e ganho devido às chuvas.
Perda no vácuo, refração, difração, reflexão e atenuação devido às chuvas.
Perda no vento, refração, difração, reflexão e atenuação devido às chuvas.
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