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PROYECTOS INSTALACIONES

Proyecto de instalación de la Estación Automática ANALÓGICA DESATENDIDA EN VHF (NODO APRS) en un entorno Interurbano y su SISTEMA RADIANTE.

Descripción
Proyecto de  instalación de una ESTACIÓN AUTOMÁTICA DESATENDIDA EN VHF  (APRS)  en Instalaciones de AXIÓN (S.Gibalbin)

Situación
Dirección completa:
Coordenadas geográficas (grados, minutos, segundos): LATITUD = 36º 50’ 11.00¨N
LONGITUD = 5º 57´ 11.00W  / Jerez (Cádiz) / TITULARIDAD = AXION

Promotor
Nombre o Razón Social: SECCIÓN COMARCAL URE SAN FERNANDO (CÁDIZ)  (LOCAL SOCIAL)
CIF: G-72195498
DirecciónCalle Doctor Arcos de la Plaza nº 6 
 Población: SAN FERNANDO
CP:                11100                                                                                  Provincia: CADIZ
Teléfono:                                                                                             Fax:


DIRECCIÓN A EFECTOS DE NOTIFICACIONES ADMINISTRATIVAS
Nombre: SECCION COMARCAL U.R.E. SAN FERNANDO (CÁDIZ)
Dirección: APARTADO POSTAL  Nº 196
Localidad: SAN FERNANDO
Código postal:   11180                                                                         Provincia: CÁDIZ
Teléfono:                                     Fax:
 E-mail: presidente@EA7URF.COM


Fecha de presentación:
25.FEBRERO.2014








Fdo: Presidente Sec. Comarcal







ÍNDICE





Se procede a redactar el presente proyecto (memoria descriptiva) para ubicar una estación AUTOMÁTICA DESATENDIDA REPETIDORA NODO-APRS en la banda de VHF, frecuencia de trabajo 144.800 MHz en una infraestructura propiedad de AXION en virtud del acuerdo existente entre AXION Y URE , en la que se instalarán los equipos correspondientes con el fin de obtener una adecuada cobertura en la zona de la Bahía de Cádiz ,con enlace a las diferentes estaciones repetidoras digitales desatendidas cercanas a la provincia.
El procedimiento de funcionamiento consistirá en la aplicación de los  sistemas APRS (Automatic Position Reporting System) que establecen un protocolo digital táctico de comunicación utilizado para el intercambio de información entre un gran número de estaciones en un área. Constituyen un protocolo de comunicación de paquetes,  que son transmitidos en tiempo real a una red. Su  configuración más simple, se componen de un transmisor/receptor de radio combinado con una TNC (Terminal Node Control) de 1.200 Baudios, la cual dentro de su EPROM se ha grabado previamente la información de la estación transmisora , datos como INDICATIVO, POSICIÓN GPS ,UBICACIÓN LOCAL y otros datos complementarios correspondientes a la propiedad de la estación emisora , así mismo permite a los radioaficionados desplegar información de la ubicación de las estaciones de radio y otros objetos en un PC. También pueden utilizarse en redes de sensores, donde la concentración de datos puede provenir de decenas de sensores, como es el caso de la estaciones retransmisoras tipo WEATHER.
En términos generales, un módulo compuesto por el transmisor/receptor de radio, junto con la T.N.C. (Terminal Node Controler)  se define como APRS.
 Si bien en muchos casos estos sistemas se integran con monitores APRS conectados a Internet, que permiten visualizar globalmente la información de diferentes regiones, éste no es el objetivo primario. Su principal objetivo está asociado a manejar información en operaciones críticas en tiempo real.
Los sistemas APRS permiten el reporte de estaciones  meteorológicas, ubicación y detección de unidades de un sistema, informes del estado de tránsito, transmisión de mensajes de texto, etc. Estos sistemas son utilizados para la ubicación de vehículos de emergencia, localización de vehículos en carreras de rally, identificación de líneas de suministro eléctrico que presentan fallos, estado del clima en diferentes puntos de una región, localización de unidades en operaciones bélicas, entre otros.
Si bien en los últimos años han emergido los sistemas de localización basados en GPRS, su funcionamiento está sujeto a la disponibilidad de señal y de servicio por parte de las operadoras. Además, en sistemas donde el volumen de datos es importante, los costos del servicio pueden ser una limitante para su aplicación, siendo aun mayor si se trata de un servicio de comunicación satelital. En cambio, los sistemas APRS basados en radio al no estar sujeto a un proveedor de servicio, los costos se ven drásticamente reducidos. Dependiendo de la frecuencia utilizada, el área de operación de un sistema APRS es mucho mayor que el de una simple celda celular. Se presenta esta instalación en un sistema de APRS que permite el servicio de localización, servicio de mensajería y transmisión de datos dentro de un sistema táctico. El principal objetivo es minimizar el impacto de su incorporación sobre un sistema de comunicaciones existente. Además pretende proveer flexibilidad para incorporar funcionalidad, y ofrecer mecanismos de seguridad sobre la información transmitida.
 La arquitectura de un sistema APRS, es el protocolo AX.25 utilizado en este tipo de sistemas, como también ofreciendo detalles sobre la capa física.
I. ARQUITECTURA DE APRS.
Un sistema APRS establece una comunicación broadcast, de tal forma que todos los componentes del sistema son actualizados de manera inmediata a partir de la transmisión de un paquete. Además soporta repetidores digitales, capaces de generar alias por sustitución, para los identificadores de llamadas. Esto posibilita un correcto funcionamiento de la red, sin información alguna acerca de la topología. Como se trata de un protocolo de paquetes, es posible incorporar otros tipos de mensajes en la información transmitida, por ejemplo la información de una estación climática, radiogoniometría, o servicios de mensajería. Dentro de las capacidades de un sistema APRS se encuentra el despliegue de ubicación en mapas de la posición de vehículos o personal, e incluso reportes climáticos en tiempo real.
En la capa de enlace, APRS utiliza el protocolo AX.25 con frames de información no numerados (UI-frame). Este tipo de conexión permite a cada uno de los componentes funcionar de manera aislada e independiente. Cada frame AX.25 se transmite sin la espera de una respuesta y sin la confirmación de la recepción. El uso de este tipo de frames permite la mensajería entre dos puntos, así como también el envío de boletines o anuncios con una rápida diseminación de la información a los componentes del sistema.
El protocolo AX.25 permite el envío de mensajes cortos de una línea a determinadas estaciones, esperando el acuse de recibo. En la figura 2 se presentan los campos que conforman un frame UI, incluyendo además la dimensión de los mismos en bytes.

En donde:
•Flag: indica el comienzo o el inicio de un frame, con un valor de 0x7E
•Destino: contiene un identificador de llamada APRS de destino. El dato está codificado en el formato de identificadores de llamadas de AX.25 (6 caracteres alfanuméricos y un SSID). Si el SSID es distinto de cero, especifica un repetidor digital.
Origen: contiene el identificador de llamada APRS de la estación transmisora.
•Repetidor digital: Permite incluir hasta 8 identificadores de llamada de repetidores. Esta dirección puede ser sobrescrita por un repetidor APRS genérico.
•Campo de control: con valor 0x03 (UI-frame).
•Identificador de protocolo: con valor 0xF0 (sin protocolo de nivel 3).
•Campo de información: contiene los datos del sistema APRS. El primer carácter del campo identifica la naturaleza del dato transmitido.
•FCS (Frame Check Sequence):16 bits utilizados para el análisis de la integridad del frame.
La intención de los sistemas APRS es incorporar un mecanismo de transmisión de información con el mínimo impacto en el sistema de comunicación de radio existente. De esta manera, cada uno de los módulos móviles APRS se acopla a los canales de audio del receptor/transmisor de HF, VHF o UHF. El dispositivo, además, debe ser capaz de coordinar y controlar el control de transmisión (PPT o Push to Talk) del sistema de transmisión En cuanto a la capa física, existe una estrecha relación entre los módems utilizados para transmisión de paquetes por radio. El método de modulación más utilizado es AFSK (audio frequency-shift keying). Este método utiliza el ancho banda de voz existente en el equipo de radio. La modulación Bell 202 es el estándar que se mantuvo para las operaciones de VHF en la mayoría de las áreas, con una frecuencia de 1200 bps y basada en una modulación AFSK (Audio Frequency-Shift Keying) Dada su simplicidad, es posible el envío de paquetes de datos a través de un canal de radio utilizando dos tonos: marcas y espacios.
Los tonos son representados mediante una frecuencia de 1200 Hz para las marcas y de 2200 Hz para los espacios. Con el objetivo de aportar robustez al protocolo y facilitar la recuperación del sincronismo, los datos son codificados diferencialmente con un patrón NZRI. En este patrón, un dato con valor cero se traduce como un cambio de tono. Un cero es indicado como un cambio en la frecuencia de la señal (1200 Hz a 2200 Hz, o viceversa), y un “1” se corresponde en el caso que no exista un cambio en la frecuencia, a partir de un muestreo realizado a 1200 Hz.
Dado que los paquetes se delimitan mediante el flag 0x7E , no es posible la transmisión de seis unos seguidos, es decir, seis tiempos de ciclos con la misma frecuencia. En los casos de que se deba transmitir un dato que posea cinco o más unos seguidos o bien en donde dos caracteres sucesivos tengan más de cinco unos seguidos, se utiliza la técnica de bit-sttuffing . Esta técnica  introduce un cero luego de cinco unos seguidos en el  transmisor, mientras que en el receptor se utiliza la siguiente política:
• Si luego de cinco unos seguidos, se recibe un uno, el carácter que está en recepción es un flag.
•Si luego de cinco unos seguidos, se recibe un cero este se ignora y se descarta. Esta técnica permite una fácil identificación del inicio y fin de paquetes así como una rápida recuperación del sincronismo de transmisión.

2.      TITULAR DE LA ESTACIÓN REPETIDORA DESATENDIDA NODO-APRS  y AUTORIZACIÓN DE LA PROPIEDAD FÍSICA DONDE SE UBICARA EL SISTEMA TRANSMISOR Y RADIANTE.

La titularidad de la Estación Desatendida Automática VHF-APRS y su sistema radiante y elementos complementarios corresponde a la Sección Comarcal de URE- San Fernando con C.I.F. G-72195498 y cuyo domicilio social se encuentra ubicado Calle Doctor Arcos de la Plaza nº 6 en  San Fernando, provincia de Cádiz, con código postal 11100.
Respecto a la autorización de la propiedad donde se va a instalar el sistema, corresponde a AXION, dicha autorización queda reflejada mediante el acuerdo firmado entre AXION y U.R.E. que se adjunta como anexo 4.

3.      REPRESENTACIÓN LEGAL.

D. José Manuel Carrillo Luque, con DNI número 32.853.264H, y quien actúa en nombre y representación de la Sección Comarcal, en calidad de presidente, con domicilio social en Calle Doctor Arcos de la Plaza nº 6 San Fernando C.P. 11100 con                                            C.I.F. G-72195498 en virtud de acuerdo de Junta Ordinaria.

4.      DOMICILIO A EFECTOS DE NOTIFICACIÓN Y CONTACTO.

Domicilio a efectos de notificación:
UNIÓN DE RADIOAFICIONADOS ESPAÑOLES SECCIÓN COMARCAL DE SAN FERNANDO – CÁDIZ
APARTADO POSTAL Nº 196
11180-SAN FERNANDO (CÁDIZ)
  
5.     RELACIÓN DE EQUIPOS Y ANTENAS A INSTALAR.
5.1  Nodo-Aprs Transmisor:  
Los equipos que componen la estación repetidora automática desatendida APRS son:
1.   KENWOOD TM-241E  -à Nº Serie: 40502141
2.   Certificado de Aceptación Radioeléctrica (ANEXO 1)
3.   TNC (Terminal Node Controler) DG3 Plus.
4.   Antena TAGRA
5.   Fuente de Alimentación  ALAN SERIE K305 de 35 w.

Todos los componentes correspondientes al TX/RX, TNC y FA estarán instalados en un rack de 19”, se adjunta modelo:
5.2 REQUERIMIENTO ELÉCTRICO:
Para la alimentación del conjunto se requiere una toma de red de 220v con sus elementos de protección y en el interior del rack y de las siguientes tomas:
-Una toma para la fuente de alimentación de 12 v. y 20 Amp.
-Opcionalmente, una toma auxiliar y/o de reserva.
Los consumos de los distintos elementos son los siguientes:
-Repetidor: máximo 7 Amp en transmisión a máxima potencia (sobre 13,8v.)
-Fuente de alimentación 12v máximo 250w



    ANTENA Omnidireccional Vertical 5/8 144Mhz
 


                   Línea Transmisión RG-213 50 Omh

TRANSMISOR DE VHF 144.800 MHZ

TNC
1200Bd

F.A.
35W
 











              TIERRA





El presente proyecto incluye la instalación del tipo “sencillo” de 1 antena ONMIDIRECCIONAL tipo colineal.
Sobre lateral de la caseta se instalará un mástil en cuyo extremo superior se fijará la antena de polarización vertical y radiación omnidireccional del tipo colineal (banda 136 á 174 MHz) y ganancia 3,5 dB.
El mástil soporte se sujetará mediante los correspondientes abarcones a 3 garras de fijación a superficie a través de 4 tacos de tipo Fisher serie SX del nº 12 en cada una de ellas. La altura del mástil no superará los 6 m y el mástil no quedará en voladizo más de 2 m desde la garra más alta. De esta forma se garantiza su sujeción sin necesidad de arriostrarlo.
Tanto los equipos como el mástil, contarán con la conexión de puesta a tierra correspondiente.
Dicho elemento radiante será montado mediante “grapas”  y mástil en la pared de la cara NORTE de la caseta, según gráfico explicativo.

El material de sujeción está compuesto por:
- 2 Garras en ángulo de "U" reforzada 4 tacos, 50 cm. (Brida 60 mm./M8).

- 1 MÁSTIL Cincado de 3.000 x 45 x 2 mm. Marca TELEVES

7.2 MONTAJE FOTOGRAFICO DE LA TORRE Y POSICIÓN DE ANTENA.

















VHF : Antena TAGRA
o   Rango de Frecuencia: 136-174 Mhz
o   Ganancia: 3.5 dB
o   Max. Potencia: 500 w.
o   Altura: 1,5.m
o   Resistencia al viento: 180 Km/h
o   Conector: PL
             Información Técnica en anexo 3

La línea de alimentación para la antena será del tipo coaxial de 50 Ohm, de cable de bajas pérdidas tipo RG-213-U.
El cable coaxial RG-213-U presenta una atenuación de 7 dB /100m para la frecuencia de 144MHz, por lo tanto, la ganancia total del sistema será:
G = ganancia de antena - pérdidas de cable .Es decir: 3,5 - 1,05  = 2,45 dB

-Cálculo de Atenuación y Potencia del Cable Coaxial RG-213-U


Para calcular la atenuación/ganancia total del sistema:
Gtotal = Ganancia de antena – Pérdidas del cable.

Cable Coaxial Producto: RG-213U

Freq (MHz):
144.800
Longitud (Metros):
15
Ganancia
3,5 dB

Parametrización del producto RG-213:

Atenuación:
2.4 db/30 m
7.8 db/100 m
Potencia Salida:
30 W
Cable Vg:
66 %
Nominal Td:
1.54 nSec/m
  5.05 nSec/m
Capacidad:
30.8 pF/m
101 pF/m
Pérdida dB Conector :
0.02 dB/par

Rendimiento del Cable:

Atenuación del Cable:
1.2 dB
Pérdida total del Cable:
1.2 dB
Eficiencia del cable:
76.4 %
Time Delay del Cable:
75.43 nSec
9.1 PLANO EN ALZADO DE LA INSTALACIÓN




9.2 PLANO DE LA CASETA


Fotografía exterior de la ubicación de la caseta y torreta, instalaciones AXION en S. Gibalbin (Jerez).

9.3 PLANO SATÉLITE LA CASETA:


Vista foto-satélite de la ubicación del repetidor, corresponde a la instalación 3 ,empezando por la izq.
LATITUD = 36º 50’ 11.00¨N
LONGITUD = 5º 57´ 11.00W
POBLACION = S.GIBALBIN-Jerez de la Frontera
TITULARIDAD = AXION

9.4 MAPA TOPOGRÁFICO UBICACIÓN CASETA:

Mapa de superficie correspondiente a la ubicación física en plano de la estación repetidora APRS, corresponde a la flecha VERDE.





















 -ANEXO 1: DECLARACIÓN DE CONFORMIDAD DEL FABRICANTE DEL EQUIPO.

-ANEXO 2:  ESPECIFICACIONES TÉCNICAS DE LA T.N.C. Plus DG3

 




-ANEXO 3: HOJA DE ESPECIFICACIONES TÉCNICAS DE LA ANTENA.

VHF : Antena TAGRA
o   Rango de Frecuencia: 136-174 Mhz
o   Ganancia: 3.5 dB
o   Max. Potencia: 500 w.
o   Altura: 1,5.m
o   Resistencia al viento: 180 Km/h
o   Conector: PL
Fotografía antena:
                      

-ANEXO 4: HOJA DE ESPECIFICACIONES TÉCNICAS DE LA LÍNEA DE ALIMENTACIÓN .

-ANEXO 5: COPIA DEL ACUERDO ENTRE AXION Y URE PARA UTILIZAR LAS INSTALACIONES DE AXIÓN.