¿Cómo ahorrar costes y ampliar cobertura en redes inalámbricas de exterior?

En proyectos donde necesitamos dar cobertura a amplias zonas, el presupuesto se nos puede ir de las manos con el número de equipos punto a multipunto o por el número de antenas. A veces necesitamos dar cobertura solamente a un punto adicional y eso significa otro radioenlace y el coste no está justificado. Si necesitamos máxima velocidad de transmisión a distancias grandes, necesitamos antenas más directivas, pero a veces eso significa salir del área de cobertura y dejar algunos puntos sin enlazar.

En este artículo hablaré de algunas posibilidades para solucionar estos problemas de costes y cobertura.

¿Cómo ahorrar costes y ampliar cobertura en redes inalámbricas de exterior?Fíjense en el dibujo. Tengo una zona a cubrir donde están la mayoría de mis localizaciones, pero una de ellas está justo en la dirección opuesta. Con mi antena instalada en el punto central no puedo dar cobertura a todos los puntos.

Podría utilizar una antena omnidireccional, que cubriera los 360°, pero en la mayoría de los casos la distancia máxima se reduce considerablemente creando otro tipo de problemas. Si utilizo dos equipos en el punto central, mi coste se puede incrementar considerablemente, incluso el uso de dos frecuencias diferentes puede no ser adecuado para algunos proyectos.

Antenas omnidireccionales, sectoriales y directivas

Según su área de cobertura las antenas se pueden dividir en tres tipos, omnidireccionales, sectoriales y directivas. Si tenemos los mismos parámetros, cuanto más amplia es el área de cobertura de una antena menor ganancia tiene esta, y la distancia a la que se pueden conectar los enlaces se reduce. También saben que cuanto mayor es la señal recibida en el receptor, los equipos pueden trabajar a una velocidad mayor, por lo cual si tenemos una antena más directiva a la misma distancia podríamos tener mayor ancho de banda.

Hasta ahora hemos hablado de la transmisión de la antena, pero al igual que la transmisión cambia en antenas omnidireccionales, sectoriales y directivas, también cambia la recepción y esto tiene efectos sobre el ancho de banda que podemos transmitir y la calidad de nuestro enlace.

En recepción hay particularmente dos efectos a tomar en cuenta en cuanto a antenas se refiere. El primero es que las antenas tienen la misma ganancia de recepción que de transmisión, así pues, cuanta más área cubran, menor ganancia tendrán. Pero otro factor poco tomado en cuenta, y particularmente importante para las bandas de frecuencias no licenciadas, son las interferencias. Las antenas que cubren una amplia superficie también escuchan todo lo que se transmita en esa zona, por lo que son más propensas a recibir interferencias y pasarlas a la electrónica de la radio, creando retransmisiones, baja calidad y bajo ancho de banda.

En las frecuencias de bandas libres hay que tratar siempre de mantener unas antenas lo más directivas posibles, particularmente en zonas pobladas donde es más fácil conseguir interferencias.

Para solucionar el problema del dibujo de arriba, tenemos varias posibilidades, descartando el uso de antenas omnidireccionales:

Splitters o divisores de señales

Splitters o divisores de señalesLos splitters son dispositivos que dividen la señal en varias vías, de este modo en una sola radio podemos conectar varias antenas que unimos mediante splitters.

La señal recibida por las antenas se junta en una sola que se pasa a la electrónica para su procesamiento, y la que viene de la radio se divide en varias partes para ser transmitida inalámbricamente por todas las antenas conectadas.

Los splitter son típicamente de dos o cuatro puertos, no resulta adecuado splitters más grandes ya que las pérdidas de potencia en transmisión serían muy grandes. Un splitter de dos puertos transmite aproximadamente el 50% de la potencia por cada antena, reduciendo considerablemente el alcance.

Para nuestro ejemplo podríamos poner un splitter y dos antenas para dar cobertura a las dos zonas que necesitamos. Las antenas direccionales suelen tener una ganancia mayor que las pérdidas derivadas del uso del splitter.

Cambiar la Estación Base o unidad multipunto de posición

Otra posibilidad para solucionar nuestro problema y dar cobertura a todas las zonas que necesitamos es cambiar la Estación Base de lugar, representada por el cuadrado azul, y dejar que sea un equipo subscriptor el que lleve toda la información al punto central.

Cambiar la Estación BasePara poder hacer esto necesitamos elegir adecuadamente los equipos de radio. No todas las marcas y todos los modelos son capaces de hacer de repetidor y unir el tráfico.

En nuestro caso, la información de todos los puntos que queremos conectar se manda a uno que cobra a todos ellos donde instalaremos la Estación Base. Este equipo juntará la información de todos estos puntos y del punto donde ella está instalada y la transmitirá hasta el punto central donde se recoge la información de todos los puntos y se procesa. De esta manera con un solo Punto a Multipunto podríamos enlazar todo el sistema.

En este caso hay que tomar en cuenta que las distancias hasta los puntos más alejados serán mayores y dependiendo de las circunstancias es posible que no haya línea de vista con todos los otros puntos y esta solución no sea viable.

Antenas MIMO y splitters

Antenas MIMOActualmente todos o casi todos los equipos en bandas libres funcionan con antenas MIMO, que tienen por lo menos dos entradas/salidas, es decir son dos antenas en una misma caja, una de ellas transmitiendo en vertical y la otra en horizontal. Esto se utiliza para lograr mayor ancho de banda.

Al tener dos puertos se complica un poco el uso de splitters porque necesitamos dividir cada una de las antenas. En el dibujo podemos ver un ejemplo.

La electrónica (BSU) tiene dos puertos que tienen que ser divididos para las dos antenas que vamos a utilizar. Para ello necesitamos dos splitters, uno para cada puerto. Las salidas de los splitters irán cada una para uno de los puertos de las antenas.

En definitiva, hay varias formas para solucionar problemas de cobertura en proyectos complejos, desde el uso de diferentes antenas, hasta el uso de splitters o cambiando la posición de los equipos. Cada solución tiene ventajas y desventajas. Conocer la tecnología y las características de cada solución nos puede permitir ahorrar costes y tener más ancho de banda para nuestro proyecto.

Y, para esto, estamos los expertos en comunicaciones inalámbricas. Consúltenos.

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