ITU-R F 1611 SPANISH-2003 Prediction methods for adaptive HF system planning and operation《自适应高频(HF)系统规划和操作的预报方法》.pdf

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1、 Rec. UIT-R F.1611 1 RECOMENDACIN UIT-R F.1611*Mtodos de prediccin para la planificacin y explotacin de sistemas adaptables en ondas decamtricas (Cuestiones UIT-R 205/9 y UIT-R 147/9) (2003) La Asamblea de Radiocomunicaciones de la UIT, considerando a) que el nmero de sistemas adaptables en ondas de

2、camtricas en funcionamiento est aumentando, en particular los de establecimiento automtico de enlace (ALE); b) que la Recomendacin UIT-R F.1110 especifica las caractersticas generales de los sistemas adaptables en ondas decamtricas y, especialmente, reconoce que stos permiten lograr lo siguiente: un

3、a mejor calidad de servicio, gracias a la capacidad de combinar la tecnologa moderna de radiofrecuencia y el soporte lgico avanzado de control en tiempo real; reducir los tiempos de transmisin, asegurando as el uso ms eficaz del espectro, una interferencia reducida entre usuarios y la capacidad de a

4、umentar la densidad de trfico; c) que la UIT ha elaborado un Manual para los sistemas adaptables en ondas decamtricas que describe su naturaleza y utilizacin; d) que los sistemas en ondas decamtricas adaptables en frecuencia estn limitados a utilizar el mnimo nmero de canales de frecuencia activos p

5、ara minimizar la posible interferencia causada a otros usuarios; e) que la Recomendacin UIT-R F.1337 sugiere considerar la posibilidad de aplicar esquemas de gestin automtica y adaptable en las redes adaptables en ondas decamtricas; f) que la planificacin de frecuencias con un modelo apropiado de pr

6、ediccin del comportamiento de los sistemas en ondas decamtricas reducir los mrgenes a los cuales se deben adaptar los diseos de estos sistemas, con lo cual los procedimientos de explotacin pueden reducir la posible interferencia y los costos globales; g) que en la Recomendacin UIT-R P.533 (y su sopo

7、rte lgico asociado REC533) se especifica el mtodo establecido por el UIT-R para predecir el comportamiento de los sistemas en ondas decamtricas, y que este mtodo cubre tambin otros mtodos relacionados de prediccin, algunos de los cuales se utilizan actualmente en el control de diversos sistemas cuas

8、iadaptables en ondas decamtricas y en el diseo de sistemas que emplean formas de ALE; h) que hay otros mtodos de prediccin relacionados, como los del grupo de programas IONCAP, disponibles, junto con el de la Recomendacin UIT-R P.533, en la direccin web del ITS (Institute for Telecommunication Scien

9、ces); *Esta Recomendacin debe sealarse a la atencin de la Comisin de Estudio 3 de Radiocomunicaciones. 2 Rec. UIT-R F.1611 j) que todos los mtodos que se copien de la direccin web del ITS (incluidos el de la Recomendacin UIT-R P.533, VOACAP e ICEPAC) tienen procedimientos de entrada/salida que puede

10、n adaptarse sin demasiado esfuerzo, recomienda 1 que las administraciones que se propongan adquirir y poner en funcionamiento sistemas adaptables en ondas decamtricas y de ALE, basndose en la informacin presentada en el Anexo 1, consideren el uso de los modelos de prediccin del comportamiento de sis

11、temas en ondas decamtricas indicados en la Recomendacin UIT-R P.533 y otros modelos relacionados, antes de la instalacin del sistema, con el fin de fijar los lmites de adaptabilidad; 2 que los modelos especificados en la Recomendacin UIT-R P.533, ms otros tales como los del grupo de programas IONCAP

12、 (de forma facultativa), sean los mtodos preferidos para el diseo de sistemas adaptables en ondas decamtricas y la posible incorporacin en los mdulos de soporte lgico para adaptacin en tiempo real, mediante tecnologas reconocidas de evaluacin de canal en tiempo real (RTCE) (es decir, sondas dentro d

13、e banda, sondas de canal de tecnologa punta y sondeo fuera de banda con modulacin de frecuencia y onda continua (FM-CW). Anexo 1 Planificacin y explotacin de sistemas adaptables en ondas decamtricas utilizando mtodos de prediccin 1 Introduccin El canal ionosfrico proporciona la conectividad para los

14、 enlaces en los circuitos o las redes de radiocomunicaciones adaptables en ondas decamtricas. Para utilizar adecuadamente este recurso, el sistema debe funcionar en la frecuencia ideal o tan cerca de ella como sea posible. La frecuencia de funcionamiento puede ser la ideal en el caso de un circuito

15、smplex, o una diferente de ella, pero estrechamente relacionada, para uno dplex completo. Los cambios de frecuencia se deben a los ciclos naturales de la propagacin ionosfrica (variaciones diurnas, estacionales y de las manchas solares). La interferencia radioelctrica natural o artificial puede prov

16、ocar cambios imprevistos en la frecuencia de funcionamiento. Asimismo, las erupciones solares y las tormentas geomagnticas pueden causar interrupciones de las comunicaciones que tambin requerirn cambios en la fre-cuencia de funcionamiento. En general, el sistema de radiocomunicaciones adaptable en o

17、ndas decamtricas detectar el fallo del enlace, encontrar otra frecuencia utilizable, restablecer el enlace en la nueva frecuencia y restablecer asimismo las comunicaciones sin la intervencin de los operadores. Ahora bien, an el sistema de radiocomunicaciones adaptable en ondas decamtricas ms sofisti

18、cado puede sufrir interrupciones intolerables causadas por diversos factores, entre los que se cuentan los fallos de equipos (algo inevitable durante la vida til del sistema). Estas interrupciones pueden reducirse teniendo en cuenta en el diseo del sistema procedimientos de deteccin de averas, dispo

19、nibilidad de fuentes de potencia de reserva y redundancia de equipos. No obstante, aunque la mayora de las interrupciones se atribuyan indebidamente a fallos de propagacin, stos slo tienen lugar en Rec. UIT-R F.1611 3 condiciones ionosfricas bastante improbables, y si no se puede utilizar la potenci

20、a de la seal de alguna frecuencia en la banda seguramente se deber a un diseo inadecuado del sistema. En los puntos siguientes se discutirn los temas que se deben tener en cuenta en el diseo de estos sistemas, entre los que cabe citar: la cantidad inadecuada de frecuencias en la lista de autorizacio

21、nes; la subestimacin del entorno de ruido radioelctrico en los emplazamientos de recepcin; los diagramas de radiacin de antena que no coinciden con los ngulos de despegue y llegada del canal ionosfrico; y las prdidas excesivas en las lneas de transmisin entre el transmisor y la antena de transmisin

22、o entre el receptor y su antena. 2 Planificacin de frecuencias La planificacin de frecuencias es una de las primeras etapas en el diseo de sistemas de radiocomunicaciones en ondas decamtricas. En sistemas adaptables en frecuencia, es esencial que se incluya en el modelo de la ionosfera utilizado par

23、a las predicciones de frecuencia tanta informacin como sea posible acerca de la variacin esperada de la frecuencia mxima utilizable (MUF) horaria respecto al valor mediano mensual, para cada uno de los modos previstos en cada enlace en el sistema de radiocomunicaciones propuesto. La precisin que se

24、impone al modelo de prediccin depende directamente de las relaciones S/N bastante bajas requeridas por las tcnicas complejas de adaptabilidad empleadas en los equipos modernos de radiocomunicaciones y en sus mdems asociados. A continuacin se esboza un procedimiento que permite usar mtodos de predicc

25、in para disear y explotar sistemas adaptables en ondas decamtricas. Este Anexo se basa en el procedimiento VOACAP, utilizado por el Gobierno de los Estados Unidos de Amrica, que tiene alguna experiencia en su aplicacin a dichos sistemas. Es probable que se puedan desarrollar procedimientos similares

26、 para otros mtodos, como el de la Recomendacin UIT-R P.533, preferido por la UIT. Actualmente, los programas ms utilizados del grupo IONCAP son VOACAP e ICEPAC, los cuales, junto con la citada Recomendacin UIT-R 533, estn a disposicin sin coste alguno, y con mantenimiento incluido, en la direccin de

27、l Departamento de Comercio de los Estados Unidos de Amrica. (http:/elbert.its.bldrdoc.gov/pc-hf/hfwin32.html). El programa infor-mtico de la Recomendacin UIT-R P.533 permite predecir el valor mediano mensual de la MUF, aunque an no proporciona explcitamente la distribucin esperada de valores diarios

28、 de MUF durante los das del mes, a una hora determinada, para los modos factibles. Al evaluar un sistema adaptable en ondas decamtricas, debe considerarse cada enlace en la red de radiocomunicaciones utilizando un programa de prediccin recomendado (VOACAP, por ejemplo, que pertenece al grupo IONCAP)

29、. Estos mtodos de prediccin se desarrollaron originalmente para sistemas no adaptables. No obstante, se les puede utilizar para la planificacin de sistemas adaptables. La frecuencia ptima de trabajo (FOT) de los radioenlaces convencionales en ondas decamtricas se puede calcular encontrando la frecue

30、ncia ms fiable en cada hora y estacin del ao y para los periodos de alta y baja actividad de las manchas solares. En sistemas adaptables, sin embargo, es necesario conocer la frecuencia probable ms elevada (HPF, highest probable frequency) que es 4 Rec. UIT-R F.1611 aquella que no se rebasar durante

31、 ms del 10% de los das del mes, para una determinada hora y un determinado nmero de manchas solares; mientras que la OWF es la que se superar aproximadamente el 90% de los das del mes. Un sistema adaptable en frecuencia que utilice ALE debe poder funcionar la mitad de los das del mes en frecuencias

32、por encima del valor mediano mensual de la MUF. La lista de autorizaciones de frecuencias de uno de estos sistemas debe incluir frecuencias superiores a la MUF pero inferiores a la HPF. Esta adaptabilidad de frecuencia exige el uso de programas de prediccin precisos para el diseo de sistemas de circ

33、uitos de radiocomunicaciones o de redes. Es esencial en la planificacin de un sistema de radiocomunicaciones adaptable en ondas decamtricas que los equipos se diseen para funcionar en toda la gama de frecuencias utilizables, incluidas las inferiores a la MUF pero superiores a la frecuencia mnima uti

34、lizable (LUF). Cuando sea posible, el sistema debe funcionar a la frecuencia utilizable ms alta que permite la conectividad sin error. Las frecuencias mayores experimentarn menos ruido atmosfrico y artificial, y proporcionarn valores ms elevados de la relacin S/N con menores potencia del transmisor

35、y ganancia de antena. Si se disea el sistema adaptable de tal manera que aproveche la mayor frecuencia de utilizacin posible, se pueden disminuir algunos costes relacionados con la potencia del transmisor y el tamao de las antenas transmisoras y receptoras. Al mismo tiempo, puede ocurrir que algunos

36、 enlaces deban funcionar en frecuencias menores que las ptimas, a fin de evitar autointerferencia o interferencia perjudicial a otros usuarios en un entorno compartido. Gracias a las predicciones de frecuencias, se tiene una capacidad a priori para evaluar grupos de canales subptimos que proporcione

37、n la mejor fiabilidad posible del sistema en determinadas condiciones de funcionamiento. Es necesario tambin, al disear estos sistemas, garantizar que la potencia de seal ms ruido entregada al receptor cumple los requisitos de sensibilidad del receptor escogido. Otro aspecto relacionado con la frecu

38、encia a tener en cuenta en el funcionamiento del sistema adaptable, es que se deben asignar frecuencias varias veces al da y segn los cambios estacionales y el nmero de manchas solares. Lo ideal sera que el muestreo de frecuencias no rebasase ms de media docena de stas en un periodo de tiempo determ

39、inado. Siendo as, el sistema adaptable podra establecer los enlaces ms rpidamente y se reducira la interferencia causada al probar frecuencias inutilizables. Se debe tambin fijar un orden en el muestreo de frecuencias, para que durante un periodo determinado de tiempo se pruebe primero la frecuencia

40、 ms fiable al establecer los enlaces. Si hay una frecuencia que es 90% fiable, el sistema debe fijarse durante 27 das del mes, a esa hora, en esa frecuencia y al primer ensayo. Las tcnicas de previsin a corto plazo, e incluso en tiempo real, incrementan la posibilidad de encontrar la mejor frecuenci

41、a de funcionamiento en el menor tiempo posible. La ventaja de usar frecuencias previstas es que stas tienen mayor probabilidad de permanecer estables durante toda la hora que una frecuencia encontrada mediante el muestreo aleatorio del espectro. En resumen, hay dos niveles en el control de frecuenci

42、as en un sistema adaptable en ondas decamtricas. En primer lugar, se pueden utilizar predicciones para reducir la gama de frecuencias que deben muestrearse o sondearse en una situacin real. El segundo nivel de control viene definido por las propiedades de canal que se derivan de los sondeos o de los

43、 esquemas de RTCE equivalentes, complementadas por el conocimiento de las tendencias esperadas en la disponibilidad de frecuencia obtenida a partir de un procedimiento de prediccin apropiado. Se pueden utilizar sondeos de canal en banda (sondeo ALE, por ejemplo), sondeo con modulacin de frecuencia y

44、 onda continua de banda completa (es decir, sondeos mediante ondas continuas moduladas en frecuencia), o parmetros obtenidos de la modulacin utilizada. (Vase el Captulo 6 del Manual sobre Sistemas y redes de comunicacin adaptativos en frecuencia en las bandas de ondas Rec. UIT-R F.1611 5 hectomtrica

45、s y decamtricas, para ms detalles sobre las tcnicas de sondeo y anlisis de canal en tiempo real.) As y todo, el uso de predicciones de frecuencia es esencial para la elaboracin de las listas de frecuencias ms probables que deben emplearse durante las condiciones de trayecto diurnas y nocturnas, en u

46、n sistema de radiocomunicaciones adaptable en ondas decamtricas. 3 Balance de potencia La fase siguiente en el diseo de un sistema de radiocomunicaciones adaptable en ondas decamtricas es el establecimiento del balance de potencia para cada uno de los enlaces ionosfricos en el circuito o la red. Gra

47、cias a l, se puede lograr un diseo rentable que permita obtener un servicio adecuado durante la vida til del sistema. Para el diseo de dicho sistema tambin son necesarios los modelos de prediccin del comportamiento con el mayor grado de precisin posible para simular las variaciones de la seal y el r

48、uido. Los programas deben emplear todas las estadsticas de la variacin esperada en las prdidas de transmisin segn el modo y la variacin en el tiempo del ruido radioelctrico atmosfrico y artificial. Tanta complejidad en el modelo de prediccin se debe a que los sistemas de radiocomunicaciones adaptabl

49、es en ondas decamtricas funcionan con relaciones S/N muy bajas. Para garantizar que la potencia y antenas de transmisin seleccionadas para cada enlace son adecuadas, se deben calcular cuidadosamente las potencias de la seal y del ruido (que varan con tiempo y la frecuencia) entregadas al receptor. De no ser as, se incurrir e