Alinear Radioenlaces

Este artículo surge a raíz de una consulta por twitter, un tema del que he hablado ya en algunos sitios pero que, por su importancia, creo que merece un sitio en este blog, y se trata de un tema de vital importancia a la hora de establecer un enlace inalámbrico. Lo que pretendo a continuación es hacer una pequeña introducción a la planificación de los enlaces Punto a Punto, es decir, aquellos enlaces en los que el objetivo es unir dos ubicaciones remotas.

En este artículo, hablaré de los siguientes temas:

  • Qué es un radioenlace
  • Qué es la zona de Fresnel
  • Airlink
  • Viabilidad del enlace
  • Procedimiento para proceder al alineado
  • Consideraciones finales

¿Qué es un radioenlace?

Si eres un WISP, la respuesta será obvia para ti, pero vamos a aclararlo para los que recién se están iniciando: Un radioenlace es la unión o interconexión de dos ubicaciones fijas, usando para ello ondas de radio.
Los radioenlaces requieren obligatoriamente que haya visual directa y sin obstáculos entre las antenas que forman parte del circuito, además de otras variables, como lo son la distancia de Fresnel y, por supuesto, un mínimo de señal útil para poder trabajar.

¿Qué es el fresnel?

La zona de Fresnel es la distancia que debe estar libre a lo largo de la trayectoria del enlace, y que se debe respetar para evitar reflejos en la señal. Estas señales pueden llegar hasta el receptor desfasadas, creando una interferencia “destructiva” que puede llegar incluso a cancelar la señal original, provocando así que nuestro enlace funcione mal o que incluso no funcione en absoluto.

AirLink

Para simplificar todo el proceso, lo más fácil es utilizar herramientas GIS OnLine, como la herramienta gratuita de Ubiquiti: AirLink, disponible en https://link.ui.com/ además, con nuestra cuenta de Ubiquiti podemos guardar nuestros enlaces para consultarlos en el futuro.

Esta herramienta, 100% gratuita y On Line, nos permite calcular, de forma gráfica y muy sencilla, la viabilidad y capacidad de radioenlaces, eso si, la herramienta está completamente orientada al uso de equipos de Ubiquiti, de modo que si tienes equipos de otros fabricantes, es probable que los cálculos de capacidad no correspondan, aunque si que puede valer perfectamente para comprobar la viabilidad

La gracia de AirLink es que toma en consideración no solo la longitud del enlace, sino también la altura a las que están las antenas y, lo más importante, teniendo en cuenta la topografía, esto es, contando con las elevaciones del terreno. Así mismo, se pueden escoger referencias concretas de Ubiquiti y te propone las antenas que son compatibles con el producto elegido.

Como característica realmente maravillosa, se permite simular la capacidad de un enlace considerando el producto en sí mismo, el ancho de canal e incluso, podemos modificar la potencia.

Existen otras alternativas, muchos fabricantes tienen herramientas OnLine para este tipo de cálculos. Otra herramienta que suelo usar, sobre todo para los enlaces licenciados, es RadioMobile. No es una herramienta libre, pero si que es gratuita. Permite además cargar los perfiles de las antenas y hacer simulaciones de señal. Sin embargo, esta herramienta no da los datos de capacidad, pero podemos determinarla usando las tablas de SNR de cada fabricante. Este software es más complejo de usar y su curva de aprendizaje es más pronunciada.

Si os interesa saber cómo usar RadioMobile, os dejo el enlace a este fantástico post que explica cómo configurarlo: http://ipellejero.es/radiomobile/index.php

Empecemos: ubiquemos las estaciones

Vamos a empezar abriendo AirLink y a continuación, vamos a geolocalizar las estaciones. Para ubicar las estaciones en un escenario Punto A Punto, que es lo que nos ocupa, usaremos el icono correspondiente, situado en la parte izquierda de la web:

Al pulsar este botón, emergerá desde la parte inferior de la pantalla una ventana flotante, donde podemos especificar todos los parámetros de nuestro enlace:

Para ubicar las estaciones, podemos simplemente desplazar cada extremo de las líneas del radioenlace, manteniendo pulsado cada extremo, o bien, introducir manualmente las coordenadas en cada extremo:

Para que puedan seguir este ejemplo conmigo, vamos a usar estas ubicaciones.:

Sitio 1.: 28.395228,-16.545266
Elevación.: 12 Metros

Sitio 2.: 28.391472,-16.561937
Elevación.: 3 Metros

Si todo ha ido bien, deberías tener algo parecido a esto:

Como veis, de momento no he hablado de equipos ni antenas… el equipo por defecto en AirLink es el AirFiber 5XHD [Ver Tecnovideo], con antenas de 23dBi y un ancho de canal de 20MHz.

Puedes jugar a cambiar los valores, los equipos y las antenas: te ayudará a escoger el producto más adecuado para ti.

Hay que tener especial cuidado en especificar la altura de las antenas y que ese valor sea real: de nada sirve indicar que la antena está a 40 metros de altura a cada lado si luego no es cierto, ya que el cálculo de viabilidad no será realista.

De hecho, con las coordenadas facilitadas anteriormente, probad a bajar la altura de la estación de la izquierda hasta 3 metros en lugar de los 12 actuales: veréis que la línea del enlace pasa a ponerse de color naranja, señalando así que la visual no es perfecta y, además nos indica el punto exacto donde la zona de fresnel no se respeta:

Si el enlace no es viable, nos avisará indicando tal situación explícitamente con el mensaje “link obstructed”

Este breve ejercicio nos sirve para aprender varias cosas importantes:

  • El enlace entre los puntos indicados es viable
  • Con esta configuración, el enlace tendrá una capacidad de 243Mbps
  • La señal esperada será de -36dBm

La señal

Y hasta aquí es donde quería llegar yo: la señal esperada. A la hora de alinear un enlace, no podemos ir “a lo loco” o como a muchas veces ocurre: “hasta que obtengamos la mejor señal”. Si bien, lo último es tremendamente habitual, lo ideal y deseable es saber de antemano qué señal debo obtener en el radioenlace, esa es la única manera de saber si en realidad hemos alcanzado la máxima capacidad posible o si, por el contrario, hemos levantado el enlace a con los lóbulos laterales de la antena.

Patrón de radiación de una antena

En la imagen anterior se puede ver lo que se llama un “diagrama polar“, que no es más que la representación en 2D del patrón de radiación de una antena. En realidad, las antenas tienen 2 diagramas de este tipo, un representa el Azimut y otro la elevación.

Quiero que ahora nos fijemos en el patrón de la antena, precisamente lo de color azul claro:

La parte que llega hasta , reperesenta el lóbulo principal, mientras que más abajo, veréis que a cada lado hay dos pequeños lóbulos. A esos se les llama lóbulos laterales.

Hago hincapié en estos lóbulos porque es perfectamente posible (pero nada deseable) establecer un enlace entre un lóbulo lateral y el lóbulo lateral de otra antena, incluso, el enlace puede establecerse entre los lóbulos laterales de cada extremo… obviamente esto nos genera un grave problema, y es que se está desperdiciando una enorme cantidad de energía, ya que estos lóbulos NO aprovechan la ganancia de la antena.

De ahí la importancia de calcular de antemano un enlace: es fundamental saber la señal que deberíamos obtener para así “buscarla” durante la fase de alineamiento.

En algunos casos, al enlazar por medio de estos lóbulos, da la impresión de que la antena está “apuntando hacia otro sitio”.

Vamos a alinear

Ya tenemos todo el conocimiento necesario para proceder: conocemos la ubicación exacta donde irán los equipos, hemos comprobado que el enlace es viable y además, sabemos exactamente qué señal debemos esperar ¿qué puede salir mal?.

Lo cierto es que hay otro punto que no debemos perder de vista: la simulación de AirLink sólo considera el terreno, NO TIENE EN CUENTA los edificios ni la vegetación, de modo que esto último es necesario comprobarlo visualmente.

Superado el obstáculo de los edificios y la vegetación, vamos a asumir que las antenas ya están montadas, los equipos ya están configurados y falta obtener la mejor señal ¿cómo procedemos?.

En WiFiCanarias trabajamos en equipos de 3 personas para esta labor: una en cada antena y una tercera persona monitorizando los niveles de señal. Las 3 personas están comunicadas en todo momento usando WalkieTalkies, en mi caso, usamos este del fabricante Hytera.

Una vez estamos todos comunicados, procedemos así:

  • Se hace un primer alineamiento visual, es decir, apuntando aproximadamente hacia donde está la estación remota.
  • Una vez levanta el enlace, uno de los extremos hace un barrido horizontal con la antena, hasta encontrar la mejor señal.
  • A continuación, se hace un barrido vertical, igualmente buscando la mejor señal.
  • Se repite el barrido horizontal en la estación remota.
  • Igualmente, se hace el barrido vertical en la estación remota.

Llegados a este punto, deberíamos tener una señal “buena”, posiblemente no sea la esperada, pero ya debería ser muy próxima. Lo que se hace ahora es repetir el procedimiento, pero con movimientos más delicados y moviendo menos aún las antenas, es decir, menos recorrido, hasta llegar al valor que hemos calculado.

La labor de la tercera persona del equipo es monitorizar los niveles de señal y dar indicaciones a los técnicos que están en torre. Su herramienta será un laptop y, estando conectado al equipo, usará la herramienta de alineación del enlace.

Y ya está.

Si todo ha ido bien, deberíamos tener un enlace perfectamente alineado y funcional en este momento, pero si aún no alcanzamos la señal esperada, puede deberse a una de estas causas:

  • Estamos enlazados por un lóbulo lateral
  • Hay algún obstáculo en el enlace
  • Hemos cometido algún error en el cálculo

Es normal que al principio se pueda tardar un tiempo en conseguir la señal esperada en el enlace, pero todo es cuestión de práctica: un técnico con experiencia puede alinear perfectamente un enlace en apenas unos minutos, siempre que todo el proceso previo de cálculo y verificación del enlace haya sido correcto.

Alinear un AirFiber24/24HD

El procedimiento es técnicamente el mismo, pero tiene una diferencia crucial y que es importante entender: el haz de la señal emitida por un AirFiber24 o 24HD es extremadamente estrecho, de modo que los movimientos deben ser muy suaves y cortos.

Además del display que muetra la señal, si os fijáis en el manual del AirFber24/HD (página 18), éstos disponen también de un puerto auxiliar en el que podemos conectar unos auriculares y por medio, de un tono audible, ayudarnos a alinear el enlace.
OJO: el conector no es un RJ45 convencional, es un RJ12, por lo que necesitáis una herramienta de crimpado especial para preparar el cable.

Consejos finales

  • A la hora de montar este tipo de enlaces, recomiendo llevar los equipos ya configurados, de modo que el trabajo de los técnicos se centre en instalar y alinear.
  • En la configuración inicial, es recomendable usar un canal de 20MHz. Esto minimizará el efecto de una eventual interferencia y nos dará +3dBm de señal adicional respecto a usar canales de 40MHz.
  • Cuanto más largo es el enlace, con mayor suavidad hay que hacer los movimientos: unos milímetros en un extremo pueden ser decenas de metros en el extremo opuesto.
  • Hay que fijarse muy bien en que el mástil donde se instale la antena esté perfectamente vertical. Esto es importante para que las polaridades cacen correctamente.
  • Todavía queda otra cosa que hacer: buscar la frecuencia adecuada para nuestro enlace. Para ello podemos usar AirView, otra maravillosa herramienta de Ubiquiti, de la que hablaremos en otro momento.

He intentado simplificar la explicación al máximo para que podáis empezar desde ya a alinear enlaces. De todo esto hablo con mayor profundidad en el curso de formación y certificación UBWA de Ubiquiti, pero con lo aquí expuesto ya tienes lo mínimo necesario para trabajar.

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