Enlaces a microondas
Un radioenlace une dos puntos fijos con antenas apuntadas entre sí. Calcularlo es sumar ganancias y restar pérdidas hasta ver si al receptor le llega suficiente señal, y verificar que el camino esté realmente despejado.
01Dónde se usa un radioenlace
Unir dos edificios, una planta con su oficina, un pueblo con el nodo de fibra. Se instala en días y no depende de permisos de traza.
Llevar el tráfico de una antena de celular hasta la red central, o conectar repetidoras de radio y de TV.
Es la manera realista de llevar internet a un campo o a un paraje: una cadena de enlaces entre cerros, con equipos de bajo costo en bandas libres.
| Banda | Alcance típico | Características |
|---|---|---|
| 2,4 GHz (libre) | 10 a 30 km | Muy congestionada en ciudad. Antenas grandes para la misma ganancia. |
| 5 GHz (libre) | 10 a 50 km | La opción habitual para enlaces económicos: menos ocupada y buenas antenas chicas. |
| 7 a 15 GHz (licenciada) | 10 a 60 km | Enlaces profesionales con protección de interferencia. |
| 18 a 38 GHz | 1 a 10 km | Mucha capacidad, tramos cortos: la lluvia pasa a ser el factor dominante. |
| 60 a 80 GHz | < 2 km | Capacidad de gigabits. El oxígeno del aire absorbe fuerte a 60 GHz. |
02Línea de vista y zona de Fresnel
Ver el otro extremo con los ojos no alcanza. La onda no viaja por una línea sino por un volumen con forma de elipsoide: la primera zona de Fresnel. Si un obstáculo entra en ella, aparece atenuación aunque haya visión directa.
Enlace de 10 km en 5,8 GHz, con una arboleda de 12 m de altura justo en el medio del vano. Las antenas están a 20 m sobre el terreno, que es plano.
- Radio de la primera zona en el medio: r = 17,32 × √(5 × 5/(5,8 × 10)) = 17,32 × √0,431 = 11,4 m.
- Despeje necesario, el 60 %: 6,8 m por debajo de la línea recta.
- La recta entre las dos antenas pasa a 20 m del suelo en el medio del vano. La copa de los árboles está a 12 m: quedan 8 m libres.
- 8 m > 6,8 m: el enlace cumple, aunque con poco margen. Si los árboles crecen dos metros más, deja de cumplir.
Ese último punto es real y se olvida siempre: los árboles crecen y las construcciones aparecen. Un enlace se calcula con el terreno de los próximos años.
03El presupuesto de enlace
Es una suma y resta de decibeles, de punta a punta. Si el resultado supera la sensibilidad del receptor con margen suficiente, el enlace funciona.
| Concepto | Valor | Acumulado |
|---|---|---|
| Potencia del transmisor | +20 dBm | 20 |
| Pérdida de cable y conectores (Tx) | −1 dB | 19 |
| Ganancia de antena (Tx) | +24 dBi | 43 |
| Pérdida de espacio libre (15 km, 5,8 GHz) | −131,2 dB | −88,2 |
| Ganancia de antena (Rx) | +24 dBi | −64,2 |
| Pérdida de cable y conectores (Rx) | −1 dB | −65,2 dBm |
| Sensibilidad del receptor | −83 dBm | — |
| Margen | 17,8 dB | |
FSPL = 32,44 + 20·log(5800) + 20·log(15) = 32,44 + 75,27 + 23,52 = 131,2 dB. Un margen de casi 18 dB es un enlace sano: aguanta lluvia, desalineamiento y el envejecimiento de los equipos.
- Menos de 10 dB: enlace frágil. Anda en un día lindo y se cae con lluvia o viento.
- 15 a 20 dB: lo razonable para un enlace de servicio.
- Más de 25 dB: enlaces críticos, o bandas altas donde la lluvia pega fuerte.
- Y hay que restar además el margen de desvanecimiento por multitrayecto, que en vanos largos sobre terreno reflectante —agua, salinas, campos llanos— puede ser de 20 dB.
04Lluvia, disponibilidad y desvanecimiento
Depende muchísimo de la frecuencia. Por debajo de 6 GHz es casi despreciable; en 11 GHz ya importa; en 23 GHz o más, es el factor que domina el diseño: una tormenta fuerte puede agregar decenas de dB.
Por eso los enlaces de bandas altas son de tramos cortos, y por eso en zonas de lluvias intensas se prefiere bajar de banda aunque cueste ancho de banda.
Se expresa en porcentaje del año:
- 99,9 % → hasta 8,8 horas por año fuera de servicio.
- 99,99 % → 53 minutos por año.
- 99,999 % → 5 minutos por año.
Cada nueve extra cuesta margen, y el margen cuesta antenas más grandes o torres más altas.
En vanos largos sobre superficies lisas, parte de la señal se refleja y llega al receptor desfasada. Si llega en contrafase, cancela. Se combate con diversidad de espacio —dos antenas separadas verticalmente unos metros— o eligiendo alturas que pongan el reflejo fuera de la zona crítica. Es el motivo por el que dos enlaces idénticos pueden comportarse de manera muy distinta.
05Del cálculo a la instalación
- Relevar los dos extremos: coordenadas, altura disponible, obstáculos, energía y acceso.
- Trazar el perfil del terreno entre ambos, con curvas de nivel o con una herramienta de perfil, e incluir la curvatura terrestre.
- Verificar Fresnel en los puntos críticos y definir la altura de las torres.
- Elegir banda y equipos, y calcular el presupuesto de enlace con margen.
- Instalar y apuntar: con brújula y GPS para el grueso, y después afinando con el indicador de nivel del propio equipo, moviendo de a poco y esperando la lectura.
- Documentar: azimut, elevación, nivel recibido, ROE, fotos del apuntamiento y del sellado.
Es una de las tareas más peligrosas del rubro: altura, tormentas eléctricas, radiación de otras antenas activas en la misma estructura. Nunca se sube solo, se usa arnés con doble cabo de vida, se verifica el estado de la torre y de las riendas, y se pide el apagado de los transmisores cercanos antes de trabajar frente a sus antenas. Con viento o tormenta a la vista, no se sube.
06En el laboratorio
Elegir dos puntos reales de la ciudad o la zona, obtener sus coordenadas y alturas, trazar el perfil y calcular la zona de Fresnel en el punto más crítico. Determinar la altura mínima de las antenas y hacer el presupuesto de enlace con equipos comerciales concretos y sus precios.
Con dos equipos WiFi y antenas direccionales, establecer un enlace de 100 a 200 m dentro de la escuela y medir el nivel recibido. Después interponer una superficie metálica en distintos puntos —cerca de un extremo y en el medio— y anotar la caída. La atenuación es mucho mayor cuando el obstáculo está en el medio: ahí la zona de Fresnel es más ancha.
Con el enlace establecido, desapuntar una antena de a un grado y anotar la caída del nivel. Graficar nivel contra ángulo: se obtiene el diagrama de radiación de la antena y se comprueba lo crítico que es el apuntamiento en antenas de mucha ganancia.
Registrar el nivel recibido del enlace durante varios días, incluyendo un día de lluvia. Comparar la caída con lo esperado para esa banda. Con equipos de 5 GHz la caída es pequeña, y esa observación —hecha con datos propios— explica por qué se elige esa banda.
07Errores frecuentes
| Síntoma | Causa habitual |
|---|---|
| Hay visión directa y el enlace anda mal | La zona de Fresnel está obstruida aunque se vea el otro extremo. |
| El enlace se degrada con los años | Crecieron los árboles o apareció una construcción en el vano. |
| Se cae con lluvia | Margen insuficiente para la banda elegida. En bandas altas, la lluvia domina. |
| Anda a la mañana y se cae al mediodía | Desvanecimiento por multitrayecto o por refracción atmosférica, típico sobre terrenos llanos o agua. |
| Nivel recibido muy por debajo del calculado | Apuntamiento grueso, polarización cruzada, o pérdida real del cable mayor que la supuesta. |
| Se apuntó a un lóbulo secundario | Al mover la antena aparecen varios máximos: hay que buscar el mayor, no el primero que aparece. |
| Interferencia en banda libre | Otro usuario en el mismo canal. Hay que relevar el espectro antes de elegir el canal. |
08Autoevaluación
¿Por qué no alcanza con tener línea de vista?
Porque la onda ocupa un volumen, la zona de Fresnel. Un obstáculo dentro de ella atenúa aunque no tape la visión directa. La regla práctica es despejar el 60 % de la primera zona.
Enlace de 8 km a 5 GHz con un obstáculo en el medio: ¿qué radio tiene la primera zona?
r = 17,32 × √(4 × 4/(5 × 8)) = 17,32 × √0,4 = 10,95 m. Hay que despejar al menos 6,6 m.
¿Dónde es más ancha la zona de Fresnel?
En el medio del vano. Por eso un obstáculo en el centro molesta mucho más que uno cerca de una de las antenas.
¿Qué margen se considera sano en un enlace de servicio?
Del orden de 15 a 20 dB. Por debajo de 10 dB el enlace se cae con lluvia, viento o cualquier degradación.
Calcular la pérdida de espacio libre de 20 km a 5,8 GHz.
FSPL = 32,44 + 20·log(5800) + 20·log(20) = 32,44 + 75,27 + 26,02 = 133,7 dB.
¿Por qué los enlaces de 23 GHz son de tramos cortos?
Porque la lluvia atenúa muchísimo en esas frecuencias: una tormenta puede agregar decenas de dB. Se compensa acortando el vano y aumentando el margen.
¿Qué significa una disponibilidad del 99,99 %?
Que el enlace puede estar fuera de servicio hasta 53 minutos por año. Cada «nueve» adicional exige más margen, y por lo tanto antenas más grandes o torres más altas.
¿Cómo se combate el desvanecimiento por reflexión en el suelo?
Con diversidad de espacio: dos antenas separadas verticalmente, de modo que cuando una está en un mínimo la otra no lo esté. También eligiendo alturas que desplacen el punto de reflexión.
Al apuntar aparecen varios máximos de señal. ¿Cuál es el correcto?
El máximo absoluto: los otros son lóbulos secundarios. Apuntar a un lóbulo secundario da un enlace que funciona pero con muchos dB de menos, y se cae ante cualquier degradación.
¿Qué hay que documentar al terminar la instalación?
Azimut y elevación de cada antena, nivel recibido, ROE, canal y potencia configurados, fotos del apuntamiento y del sellado de conectores. Sin eso, la próxima intervención empieza de cero.