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UNIVERSIDAD DE CHILE

FACULTAD DE CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICAS

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA ELÉCTRICA

ANÁLISIS TÉCNICO - ECONÓMICO DEL SISTEMA DE

RADIOCOMUNICACIÓN DE LÍNEA 4/4A DEL METRO DE SANTIAGO

MEMORIA PARA OPTAR AL TÍTULO DE INGENIERO CIVIL ELECTRICISTA

ANDRÉS TOCORNAL OROSTEGUI

PROFESOR GUÍA:

NICOLÁS BELTRÁN MATURANA

MIEMBROS DE LA COMISIÓN: HELMUTH THIEMER WILKENS

PABLO SALAS BRAVO

SANTIAGO DE CHILE ENERO 2007

... A mi abuelita, Graciela Montealegre Días, quien desde lejos estuvo siempre conmigo...

AGRADECIMIENTOS

Primero que nada, quiero agradecer a mi polola Ximena Schultz Soriano y a mi familia por todo el apoyo y fuerza brindados en los momentos más difíciles de este proceso. También quiero agradecer a toda la gente de Interexport S.A. por toda la ayuda que me brindaron, especialmente facilitándome todo el material que requerí para hacer posible la realización de este trabajo de título. En especial quiero agradecer a todos mis ex compañeros de Interexport S.A. por la ayuda y apoyo brindados que permitieron llegar a buen fin este trabajo, en especial a Pablo Salas Bravo, por su buena disposición y paciencia, y a Alejandro Siri Miranda, por todo el apoyo técnico y bibliográfico.

Memoria de Título Ingeniería Civil Electricista Andrés Tocornal Orostegui

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ÍNDICE DE CONTENIDOS

RESUMEN............................................................................................................................. 6

1. INTRODUCCIÓN.......................................................................................................... 7

1.1. MOTIVACIÓN ...................................................................................................... 7

1.2. ALCANCES ........................................................................................................... 9

1.3. OBJETIVO GENERAL ....................................................................................... 11

1.4. OBJETIVOS ESPECÍFICOS ............................................................................... 11

1.5. ESTRUCTURA DEL TRABAJO ........................................................................ 12

2. ESTADO DEL ARTE .................................................................................................. 13

2.1. SISTEMAS DE RADIOCOMUNICACIONES EN LA ACTUALIDAD........... 13

2.1.1 TECNOLOGÍAS ANALÓGICAS VS DIGITALES .................................. 13

2.1.2 SISTEMAS DE RADIO CONVENCIONALES ......................................... 17

2.1.3 SISTEMAS DE RADIO TRUNKING......................................................... 23

2.1.4 COMPARACIÓN ENTRE RADIO CONVENCIONAL Y TRUNKING .. 38

2.2. MODELOS UTILIZADOS PARA EL CÁLCULO DE COBERTURA............. 41

2.2.1 COBERTURA EN EXTERIORES .............................................................. 42

2.2.2 COBERTURA EN INTERIORES ............................................................... 43

2.2.3 COBERTURA EN TÚNELES..................................................................... 43

3. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Y SOLUCIÓN PROPUESTA.................... 45

3.1. REQUERIMIENTOS GENERALES BASES DE LICITACIÓN....................... 45

3.2. SOLUCIÓN PROPUESTA SISTEMA RADIANTE .......................................... 47

3.2.1 SISTEMA RADIANTE PROPUESTO........................................................ 47

3.2.2 ANÁLISIS Y CÁLCULOS DE COBERTURA ......................................... 58

3.3. SOLUCIÓN PROPUESTA SISTEMA DE DESPACHO ................................... 61

3.3.1 SISTEMA DE DESPACHO MOTOROLA MCC5500 ............................... 63

3.3.2 SISTEMA DE DESPACHO ZETRON 4048............................................... 68

4. ANÁLISIS DE LAS PROPUESTAS........................................................................... 72

4.1. CAPACIDAD DE CRECIMIENTO .................................................................... 72

4.2. COSTOS DE LAS PROPUESTAS...................................................................... 73

5. COMPARACIÓN GENERAL DE LAS TECNOLOGÍAS ......................................... 76

5.1. COMPARACIÓN DESDE EL PUNTO DE VISTA TÉCNICO ......................... 76


2

5.2. COMPARACIÓN DESDE EL PUNTO DE VISTA ECONÓMICO .................. 84

6. CONCLUSIONES........................................................................................................ 89

7. REFERENCIAS ........................................................................................................... 92

ANEXO A. LISTA DE ACRÓNIMOS............................................................................... 94

ANEXO B. PLAN DE FRECUENCIAS DE LÍNEAS 4/4A.............................................. 97

ANEXO C. CÁLCULOS DE COBERTURA.................................................................... 98

ANEXO D. SISTEMA DE DESPACHO MOTOROLA MCC5500 ................................ 102

ANEXO E. SISTEMA DE DESPACHO ZETRON 4048 ................................................ 110

ANEXO F. DETALLE DE COSTOS DE LAS PROPUESTAS ...................................... 115

ANEXO G. GRÁFICOS DEL ANÁLISIS ECONÓMICO DE LAS TECNOLOGÍAS .. 117


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ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 1: Diagrama general sistema de radiocomunicaciones. .............................................. 8 Figura 2: Red de Metro de Santiago....................................................................................... 8 Figura 3: Diagramas de modulación analógica. ................................................................... 13 Figura 4: Diagramas de modulación digital ......................................................................... 14 Figura 5: Comparación de calidad de voz frente a la distancia al transmisor ...................... 15 Figura 6: Sistema de radio convencional punto a punto....................................................... 18 Figura 7: Sistema de radio convencional con repetidor. ...................................................... 19 Figura 8: Sistema de radio convencional con sistema de despacho. .................................... 20 Figura 9: Subsistema convencional simulcast. ..................................................................... 21 Figura 10: Ejemplo operación de un sistema de radio convencional. .................................. 22 Figura 11: Sistema trunking monositio con controlador dedicado....................................... 25 Figura 12: Sistema trunking monositio con controlador distribuido.................................... 25 Figura 13: Sistema trunking simulcast ................................................................................. 30 Figura 14: Sitio Maestro. ...................................................................................................... 31 Figura 15: Sistema trunking de una zona. ............................................................................ 31 Figura 16: Sistema trunking multizona. ............................................................................... 33 Figura 17: Operación de un sistema convencional ilustrado en un banco............................ 34 Figura 18: Operación de un sistema trunking ilustrado en un banco. .................................. 34 Figura 19: Ejemplo de talkgroups y multigroups. ................................................................ 35 Figura 20: Mecanismos de Propagación............................................................................... 41 Figura 21: Repetidor de ambos subsistemas en estaciones, talleres y cocheras................... 47 Figura 22: Repetidor de ambos subsistemas en estaciones de combinación........................ 48 Figura 23: Repetidor de ambos subsistemas en talleres y cocheras. .................................... 49 Figura 24: Regleta tipo Krone. ............................................................................................. 49 Figura 25: Interfaz RB -3 E&M. .......................................................................................... 50 Figura 26: Radios Base marca Motorola modelo PRO5100. ............................................... 50 Figura 27: Duplexor 406-430 MHz. ..................................................................................... 51 Figura 28: Splitter 2 vías 140 – 470 MHz. ........................................................................... 51 Figura 29: Antena omnidireccional de ganacia 2.4 dBi. ...................................................... 52 Figura 30: Antena direccional tipo panel de ganancia 7dBi................................................. 52 Figura 31: Terminal portátil marca Motorola modelo PRO5150. ........................................ 53 Figura 32: Comunicación Local en ambos subsistemas....................................................... 55 Figura 33: Comunicación Rx SE/AT Subsistema de Seguridad. ......................................... 55 Figura 34: Comunicación Tx SE/AT Subsistema de Seguridad. ......................................... 55 Figura 35: Comunicación Rx SE/AT Subsistema de Operación.......................................... 56 Figura 36: Comunicación Tx SE/AT Subsistema de Operación. ......................................... 57 Figura 37: Requerimientos de cobertura en estaciones. ....................................................... 58 Figura 38: Diagrama Motorola Subsistema de Seguridad de Línea 4/4A............................ 65 Figura 39: Diagrama Motorola Subsistema de Operación de Línea 4/4A. .......................... 67 Figura 40: Diagrama Zetron Subsistema de Seguridad de Línea 4/4A. ............................... 69 Figura 41: Diagrama Zetron Subsistema de Operación de Línea 4/4A................................ 71


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Figura 42: Consolas de despacho Motorola MCC5500 e Integrator RD ............................. 81 Figura 43: Curvas de Costos Sistema Motorola MCC5500 para 1 a 10 consolas................ 85 Figura 44: Curvas de Costos Sistema Zetron 4048 para 1 a 10 consolas............................. 87 Figura 45: Curvas de Costos para 1 consola de despacho.................................................... 87 Figura 46: Curvas de Costos para 5 consola de despacho.................................................... 88 Figura 47: Diagrama general Sistema de Despacho Motorola MCC5500. ........................ 103 Figura 48: Diagrama de conexión de módulos CES........................................................... 104 Figura 49: Unidad COP y ubicación de ésta en el módulo CES. ....................................... 104 Figura 50: Unidad DAP y ubicación de ésta en el módulo CES. ....................................... 105 Figura 51: Parte posterior de unidad CAB. ........................................................................ 106 Figura 52: Ventana de aplicación del CSDM..................................................................... 107 Figura 53: PC de Despacho. ............................................................................................... 108 Figura 54: Diagrama general Sistema de Despacho Zetron 4048. ..................................... 110 Figura 55: Common Control Unit. ..................................................................................... 111 Figura 56: Diagrama de conexión del CCU ....................................................................... 112 Figura 57: Integrator RD. ................................................................................................... 113 Figura 58: Tipos de Paneles de Audio................................................................................ 113 Figura 59: Curvas de Costos para 2 consola de despacho.................................................. 117 Figura 60: Curvas de Costos para 3 consola de despacho.................................................. 117 Figura 61: Curvas de Costos para 4 consola de despacho.................................................. 118 Figura 62: Curvas de Costos para 6 consola de despacho.................................................. 118 Figura 63: Curvas de Costos para 7 consola de despacho.................................................. 119 Figura 64: Curvas de Costos para 8 consola de despacho.................................................. 119 Figura 65: Curvas de Costos para 9 consola de despacho.................................................. 120 Figura 66: Curvas de Costos para 10 consola de despacho................................................ 120


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ÍNDICE DE TABLAS

Tabla 1: Principales sistemas trunking estandarizados y no estandarizados. ....................... 37 Tabla 2: Características de los sistemas trunking digitales estandarizados.......................... 37 Tabla 3: Características de los sistemas trunking digitales propietarios. ............................. 37 Tabla 4: Características comparativas entre los sistemas convencionales y trunking.......... 38 Tabla 5: Resumen de aspectos más relevantes de los sistemas convencionales y trunking. 40 Tabla 6: Frecuencias utilizadas por los Tipos de canales en cada subsistema en MHz. ...... 53 Tabla 7: Asignación de canales de terminales portátiles...................................................... 54 Tabla 8: Parámetros utilizados para los cálculos de cobertura. ............................................ 60 Tabla 9: Resumen de cálculos de cobertura en estaciones superficiales, subterráneas y de

combinación, talleres y cocheras. ........................................................................... 60 Tabla 10: Recursos requeridos por Subsistema de Seguridad L4/4A. ................................. 61 Tabla 11: Recursos requeridos por Subsistema de Operación y Mantenimiento L4/4A...... 62 Tabla 12: Hardware Motorola mínimo requerido para Subsistema de Seguridad. .............. 64 Tabla 13: Hardware Motorola mínimo requerido para Subsistema de Operación. .............. 66 Tabla 14: Hardware Zetron mínimo requerido para Subsistema de Seguridad.................... 68 Tabla 15: Hardware Zetron mínimo requerido para Subsistema de Operación. .................. 70 Tabla 16: Capacidad máxima de crecimiento del sistema L4/4A con Motorola MCC5500.

.............................................................................................................................. 72 Tabla 17: Capacidad máxima de crecimiento del sistema L4/4A con Zetron 4048............. 72 Tabla 18: Resumen por item propuesta del Sistema Radiante en Línea 4/4A. .................... 73 Tabla 19: Resumen por item propuesta del Sistema de Despacho de Línea 4/4A utilizando

la tecnología Motorola MCC5500........................................................................ 74 Tabla 20: Resumen por item propuesta Sistema de Despacho de Línea 4/4A utilizando la

tecnología Zetron 4048......................................................................................... 74 Tabla 21: Resumen valores propuesta Sistema de Radiocomunicaciones de Línea 4/4A

utilizando las tecnologías Motorola MCC5500 y Zetron 4048. ........................... 74 Tabla 22: Disponibilidad de ambas tecnologías para el Sistemas de Despacho. ................. 82 Tabla 23: Calificación de las Tecnologías en diferentes aspectos........................................ 83 Tabla 24: Detalle de cálculos de cobertura para taller/cochera representativa: Talleres

Puente Alto. .......................................................................................................... 98 Tabla 25: Detalle de cálculos de cobertura para estación superficial representativa: Los

Quillayes............................................................................................................... 99 Tabla 26: Detalle de cálculos de cobertura para estación subterránea representativa:

Príncipe de Gales. ............................................................................................... 100 Tabla 27: Detalle de cálculos de cobertura para estación de combinación representativa:

Tobalaba. ............................................................................................................ 101 Tabla 28: Detalle de Costos Sistema de Despacho plataforma radiocomunicaciones de

Líneas 4/4A utilizando tecnología Zetron 4048. ................................................ 115 Tabla 29: Detalle de Costos Sistema de Despacho plataforma radiocomunicaciones de

Líneas 4/4A utilizando tecnología Motorola MCC5500. ................................... 116 Tabla 30: Detalle de Costos Sistema Radiante plataforma radiocomunicaciones de Líneas

4/4A. ................................................................................................................... 116


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RESUMEN Este trabajo de título se enmarca dentro de un proyecto para la plataforma de radiocomunicaciones de Metro S.A. en Líneas 4/4A. Dicha plataforma esta constituida por dos sistemas independientes entre sí, correspondientes a un sistema radiante y un sistema de despacho. El sistema de despacho permite proveer comunicaciones y control centralizado a múltiples estaciones bases, repetidores y otros equipos de audio integrando las comunicaciones de radio, telefonía y “paging” en un solo sistema compartido. El objetivo general de este trabajo es realizar un análisis comparativo desde el punto de vista técnico y económico de dos tecnologías distintas para el sistema de despacho correspondientes a Motorola MCC5500 y Zetron 4048. Considerando la fuerte política de expansión de la red del Metro S.A., en respuesta al proyecto de innovación del transporte público urbano en Chile, Transantiago, este trabajo adquiere gran relevancia, pues proporcionará una ayuda significativa para Metro S.A. al momento de decidir en que tecnología invertir para sus plataformas de radiocomunicaciones venideras. Se comienza por revisar el estado del arte de los sistemas de radiocomunicaciones actuales, enfocándose en Trunking digital, de modo de contextualizar el trabajo y contrastarlo con la tecnología utilizada actualmente en la plataforma de Radiocomunicaciones de Metro S.A. A continuación se plantea, una solución para el sistema radiante de las Líneas 4/4A, y una solución para el sistema de despacho, utilizando cada una de las tecnologías antes mencionadas. Luego se comparan ambas propuestas en términos económicos y en términos de capacidad de crecimiento. Después de este análisis particular para el caso de las Líneas 4/4A, se extendió el análisis a cualquier requerimiento de canales de radio y consolas de despacho. Para comparar desde le punto de vista técnico ambas tecnologías se calificaron distintos aspectos con notas de 1 a 7 y se les dio una ponderación de acuerdo a las necesidades propias de la plataforma de Metro S.A. Para la comparación económica se graficaron en un mismo gráfico las curvas de costos de ambas tecnologías para un límite de 100 canales y 10 consolas de despacho, de tal manera de contrastar su comportamiento. El sistema radiante propuesto es de tipo convencional analógico y su arquitectura consiste en dos radios bases, un duplexor y una antena omnidireccional, y en aquellas estaciones con mayores necesidades de cobertura se les incorporó un splitter para conectar dos antenas. Se realizaron cálculos de cobertura mediante diferentes modelos de propagación. Se concluye que para el caso particular de la plataforma de radiocomunicaciones de Metro S.A. tanto de las Líneas 4/4A como de cualquier línea venidera, no es conveniente invertir en la tecnología Motorola MCC5500, pues a pesar de tener mejores características desde el punto de vista técnico, además de incluir características adicionales, los requerimientos técnicos necesarios para la plataforma de radiocomunicaciones de Metro S.A. son satisfechos en su totalidad por cualquiera de las dos tecnologías y como la tecnología Zetron 4048 es significativamente más económica se convierte en la mejor opción para invertir.


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1. INTRODUCCIÓN

1.1. MOTIVACIÓN

Este trabajo se enmarca en una propuesta por parte de la empresa Interexport S.A. en respuesta a la Licitación de Metro S.A. del año 2005 en la cual se requirió implementar un sistema de radiocomunicaciones asociado a las Líneas 4/4A, Extensión Recoleta Norte de la Línea 2 (ERNL2) y Extensión Sur de Línea 5 (ESL5). Este nuevo sistema consiste básicamente en la ampliación funcional del sistema utilizado actualmente en la red de Metro S.A., de forma tal que su zona de servicio comprenda el interior de las estaciones, el interior de los talleres, cocheras y todas las vías de las líneas 4/4A, ERNL2 y ESL5. El sistema de radiocomunicaciones de las líneas 4/4A, ERNL2 y ESL5 de Metro S.A. está constituido por dos subsistemas de radiocomunicaciones independientes entre sí:

• Subsistema de Seguridad: Su finalidad es la de proporcionar un medio de comunicación de voz entre un grupo de equipos portátiles ubicados al interior o en las vías adyacentes de cada una de las estaciones, talleres y cocheras de Metro S.A., así como las comunicaciones entre los operadores de las distintas consolas de comando ubicados en los distintos centros de control del Edificio Técnico de Metro S.A. (SE/AT) con éstos equipos portátiles. Los equipos portátiles son operados por los guardias de seguridad que hay en las estaciones, (talleres y cocheras) y por los jefes de estación.

• Subsistema de Operación y Mantenimiento: La finalidad de éste subsistema es la de proporcionar un medio de comunicación de voz entre las consolas de comando (ubicadas en el edificio SE/AT), los Puestos de Maniobra (ubicadas en algunas estaciones) y los equipos portátiles que operan a bordo de trenes, en las vías y en los entornos de las mismas.

Cabe mencionar que el sistema de radiocomunicaciones en su totalidad está constituido por un sistema radiante y un sistema de despacho. El sistema radiante esta asociado a las estaciones y es independiente de la tecnología utilizada en el sistema de despacho. Por otro lado el sistema de despacho esta asociado al edificio SE/AT, en donde está ubicada la Unidad Central de Control de la red de Metro S.A. y por consiguiente donde están ubicadas las consolas del sistema de radiocomunicaciones.

En la Figura 1 se muestra un diagrama general del sistema de radiocomunicaciones de Metro S.A., en donde se aprecia tanto el sistema de despacho como el radiante.


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Figura 1: Diagrama general sistema de radiocomunicaciones.

Para orientarse geográficamente, en la Figura 2 se muestra un plano de la red de Metro S.A. en el cual se indica la ubicación de la Línea 4 y 4A y el edificio técnico del Metro S.A. (SE/AT).

Figura 2: Red de Metro de Santiago [1].

Consola 1

OTN

Repetidor OPE Repetidor SEG

Consola N

Edificio Técnico (SE/AT)

Estación 1 Estación N

Anillo Fibra Óptica Siemens

OTN Switch

OTN

Repetidor OPE Repetidor SEG

SISTEMA DE DESPACHO

SISTEMA RADIANTE

Edificio Técnico (SE/AT)


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Históricamente Metro S.A. había utilizado en sus sistemas de radiocomunicaciones de Línea 1, Línea 2 y Línea 5 la tecnología Zetron 4048 de la Serie 4000 para sus sistemas de despacho, sin embargo Interexport S.A. en su propuesta de Licitación propuso para las líneas 4/4A, basado en su experiencia en proyectos de características similares, una nueva tecnología para el sistema de despacho, correspondiente a la MCC5500 desarrollada por Motorola. Para las ERNL2 y ESL5, Interexport S.A. debió continuar con la tecnología Zetron. Las tecnologías para el sistema de despacho Zetron 4048 y Motorola MCC5500 son las más utilizadas para los sistemas de radiocomunicaciones convencionales en la actualidad, debido a que sus características permiten satisfacer las exigentes demandas de los organismos de seguridad pública y de vigilancia a nivel mundial. Es por este motivo surge la necesidad de investigar bajo que condiciones, desde el punto de vista técnico y económico, es más conveniente utilizar una u otra tecnología. Este hecho se hace más relevante aún si se considera la fuerte política de expansión de la red del Metro de Santiago en el último tiempo, en respuesta al proyecto de innovación del transporte público urbano en Chile, Transantiago, por esta razón este trabajo adquiere gran relevancia, pues proporcionará una ayuda significativa a Interexport S.A. al momento de realizar sus propuestas a las Licitación venideras por parte de Metro S.A. de sus nuevas líneas. 1.2. ALCANCES

Para definir el ámbito y las condiciones en que es válido y útil este trabajo de título es de suma importancia aclarar los límites en que será desarrollado. Particularmente se realizaron diversos supuestos y simplificaciones, los cuales serán aclarados a continuación. Como una manera de contextualizar este trabajo de título se realiza una revisión del estado del arte en donde se abordan los sistemas de radiocomunicaciones más utilizados en la actualidad, correspondientes a los sistemas convencionales y trunking. Ambos tipos de arquitecturas son capaces de soportar modulación analógica y digital, hecho que es tratado de igual manera en la revisión del estado del arte. Sin embargo debido a que los sistemas tecnológicamente más avanzados en la actualidad son los sistemas trunking digitales, es que al análisis se enfocará en éstos, a pesar de que el sistema utilizado en Metro S.A. es de tipo convencional analógico. Las Líneas 4/4A en conjunto están compuestas por un total de 28 estaciones, 1 taller y 1 cochera, con características muy particulares cada una en términos de arquitectura dimensiones, etc. Como una manera de simplificar este hecho se realizó una clasificación del total de estaciones, talleres y cocheras en 4 tipos, correspondientes a Estaciones Superficiales (14), Estaciones Subterráneas (9), Estaciones de Combinación (5), y Talleres/Cocheras (2). Luego utilizando este hecho se escogió una estación (o taller/cochera) lo más representativa posible de cada tipo con las cuales se realizó todo el análisis. En particular se escogió como representativa a Los Quillayes como estación superficial, a Príncipe de Gales como estación subterránea, a Tobalaba como estación de combinación y a Talleres Puente Alto como talleres/cocheras. Esta simplificación toma gran importancia al


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momento de realizar los cálculos de cobertura y el análisis de costos de las propuestas, lo cual será explicado en su debido momento. Por otro lado cabe mencionar que al ser los subsistemas de Seguridad y de Operación completamente independientes entre sí, e idénticos en su estructura, al momento de realizar los cálculos de cobertura se considera el sistema radiante indistintamente a ambos subsistemas. Como el objetivo de este trabajo de título es proponer dos implementaciones, en respuesta a las bases de Licitación, del Sistema de Radiocomunicaciones (Sistema de Despacho más Sistema Radiante) de Líneas 4 y 4A de Metro S.A., mediante la utilización de dos tipos de tecnologías distintas para el Sistema de Despacho, en estricto rigor se deben satisfacer todos y cada uno de los puntos expuesto en las bases, sin embargo en este trabajo se consideraron sólo aquellos puntos más medulares, y que competen al tema en que esta basado este trabajo, el cual corresponde a los sistemas de radiocomunicaciones. Para el análisis económico de ambas soluciones propuestas para el sistema de radiocomunicaciones de Línea 4/4A de Metro S.A., se considerarán sólo costos de equipamiento en general tales como: Equipamiento RF (Antenas, equipos en repetidores), Cableado, Equipamiento Eléctrico (Fuentes de Poder y UPS), Hardware, Software y Manuales asociado a los Sistemas de Despacho y los Costos de los Gabinetes. No se considerarán los costos asociados a la ingeniería, a la instalación, al montaje, ni los costos de importación asociados a su traslado, como seguros, fletes, etc. (Precios FOB: Free On Board). Además por razones de confidencialidad por parte de Interexport S.A., se considerarán Precios de Lista, es decir no se consideran descuentos de ningún tipo, por lo tanto los costos de las propuestas serán mayores a la realidad. Sin embargo este hecho debería afectar en igual medida en ambas propuestas luego su diferencia no debería ser afectada al caso tratado y por tanto el análisis de este trabajo sigue siendo completamente válido. De la misma forma para extender el análisis comparativo desde el punto de vista económico de ambas tecnologías, se utilizaron precios de lista y se consideraron como recursos sólo el número de canales de radio y de consolas de despacho, sin considerar recursos de canales telefónicos, pues de lo contrario se tendría una dependencia de los costos de tres variables y el análisis se complica bastante. Además en general los recursos telefónicos no son muy relevantes para la plataforma de radiocomunicaciones de Metro S.A. En particular se realizará la extensión del análisis comparativo de ambas tecnologías para un máximo de 100 canales de radio y 10 consolas de despacho, pues en la actualidad ninguna supera los 85 canales de radio (Como ejemplo las Líneas 4/4A en conjunto utilizan 83 canales de radio y 5 posiciones de despacho). Además, en este último análisis, se consideraron sólo aquellos costos asociados al Sistema de Despacho, pues el Sistema Radiante es independiente del Sistema de Despacho, luego sus costos no varían al utilizar la tecnología Motorola MCC5500 o la Zetron 4048. En particular dentro de los costos asociados a los Sistemas de Despacho se considerarán sólo los del Equipamiento Eléctrico (Fuentes de Poder y UPS), Hardware, Software, Manuales, Gabinetes y no se considerarán aquellos costos asociados a la ingeniería, a la instalación, al montaje, ni los costos de importación asociados a su traslado.


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1.3. OBJETIVO GENERAL

El Objetivo General de este trabajo de título es comparar desde el punto de vista técnico y económico la implementación del Sistema de Radiocomunicaciones de Líneas 4 y 4A de Metro S.A. (Sistema de Despacho más Sistema Radiante), mediante la utilización de los dos tipos de tecnologías para el Sistema de Despacho correspondientes a: Motorola MCC5500 y Zetron 4048. 1.4. OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Se han definido los siguientes objetivos específicos: 1) Revisar el estado del arte de los sistemas de radiocomunicaciones en la actualidad y

contrastarlo con el utilizado en la plataforma de Radiocomunicaciones del Metro de Santiago.

2) Proponer, según los requerimientos de la Licitación del Sistema de Radiocomunicaciones de Líneas 4/4A, una solución para el Sistema Radiante en Estaciones.

3) Proponer, según los requerimientos de la Licitación del Sistema de Radiocomunicaciones de Líneas 4/4A, una solución para el Sistema de Despacho en edificio Técnico de Metro S.A. (SE/AT) utilizando la tecnología Motorola MCC5500.

4) Proponer, según los requerimientos de la Licitación del Sistema de Radiocomunicaciones de Líneas 4/4A, una solución para el Sistema de Despacho en edificio Técnico de Metro S.A. (SE/AT) utilizando la tecnología Zetron 4048.

5) Comparar desde el punto de vista técnico ambas soluciones propuestas para el Sistema

de Radiocomunicaciones de Líneas 4/4A y extender el análisis a cualquier requerimiento de número de canales de radio y consolas de despacho.

6) Comparar desde el punto de vista económico ambas soluciones propuestas para el Sistema de Radiocomunicaciones de Líneas 4/4A y extender el análisis a cualquier requerimiento de número canales de radio y consolas de despacho.


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1.5. ESTRUCTURA DEL TRABAJO

En el Capítulo 2 se hace una revisión y comparación de los sistemas de radiocomunicaciones más importantes en la actualidad, correspondientes a los sistemas convencionales y trunking. De la misma forma se comparan las ventajas y desventajas de utilizar modulación analógica o digital. Luego de contextualizar el tema, se muestran los modelos de propagación escogidos para realizar los cálculos de cobertura en ambientes exteriores, interiores y en túneles, en las estaciones y cocheras de las Líneas 4/4A según corresponda En el Capítulo 3, se expone el problema a resolver en base a los requerimientos más importantes de las Bases de Licitación. Conocido esto, se plantean dos soluciones para la plataforma de radiocomunicaciones de las Líneas 4/4A, constituida por dos subsistemas independientes entre sí correspondientes al subsistema de Seguridad y al subsistema de Operación y Mantenimiento, los cuales cumplen distintas funciones. Cabe mencionar que cada uno de estos subsistemas se compone de un sistema radiante y un sistema de despacho. En ambas propuestas se utilizó el mismo sistema radiante al cual se le realizó su respectivo análisis y cálculo de cobertura. Por el contrario en cada una de las dos propuestas se utilizó una tecnología para el sistema de despacho diferente, correspondientes a la Motorola MCC5500 y a la Zetron 4048. En el Capítulo 4, se realiza un análisis de ambas propuestas en términos de capacidad de crecimiento del sistema de radiocomunicaciones y en términos de costos. Dado este análisis particular para el caso de los requerimientos de las Líneas 4/4A, en el Capítulo 5 se realiza una comparación general de ambas tecnologías de despacho (MCC5500 y a la Zetron 4048), desde el punto de vista técnico y económico. El objetivo de este capítulo es extender la comparación de las tecnologías a cualquier requerimiento de canales de radio y de consolas de despacho, de tal manera de generar una herramienta de decisión de que tecnología emplear en las futuras Líneas de la Red del Metro de Santiago. En el Capítulo 6 se entregan las conclusiones respectivas basadas en los objetivos específicos planteados. En el Capítulo 7 se hace la revisión bibliográfica (referencias) utilizada en este trabajo de título, expuesta por orden correlativo de aparición. Al final de este trabajo se adjuntan los anexos que entregan información detallada de la arquitectura de las tecnologías Motorola MCC5500 y Zetron 4048, los cálculos de cobertura, los cálculos de los costos de las propuestas y los gráficos del análisis económico de las tecnologías. Además se incluye una lista de los acrónimos utilizados. Los anexos son:

• ANEXO A. Lista de Acrónimos • ANEXO B. Sistemas de Despacho Motorola MCC5500 • ANEXO C. Sistemas de Despacho Zetron 4048 • ANEXO D. Cálculos de Cobertura • ANEXO E. Detalle de Costos de las Propuestas • ANEXO F. Gráficos del Análisis Económico de las Tecnologías • ANEXO G. Plan de Frecuencias de Líneas 4/4A


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2. ESTADO DEL ARTE

2.1. SISTEMAS DE RADIOCOMUNICACIONES EN LA ACTUALIDAD

Los sistemas de radiocomunicaciones utilizan ondas electromagnéticas para enviar información a través del aire, proporcionando así un método conveniente y oportuno de comunicación para las personas relacionadas con servicios de seguridad pública, transporte, y otros servicios públicos. Según el tipo de modulación utilizado es posible clasificar los sistemas de radiocomunicaciones como tecnologías analógicos o digitales. Los sistemas analógicos fueron diseñados principalmente para comunicaciones de voz, en cambio los sistemas digitales permiten transmitir información, la cual puede ser voz o datos indistintamente. En la actualidad existen tres opciones básicas para escoger una arquitectura de sistema de radiocomunicaciones: Convencional, Trunking, y Sistemas Híbridos1. Además cada una de ellas soporta modulación analógica y digital. Determinar qué arquitectura y que tipo de tecnología es la más apropiada para una agencia de seguridad pública específica, requiere evaluar los requisitos técnicos, operacionales y medioambientales de esa agencia, así como su presupuesto financiero, que en la mayoría de los casos es aquel que prevalece. Mientras los sistemas convencionales han sido por mucho tiempo la arquitectura más escogida para las agencias de seguridad pública a nivel mundial, el fuerte avance tecnológico, además de las necesidades crecientes del espectro de frecuencias, han llevado a muchas agencias a migrar a los sistemas de radio trunking cuando reemplazan sus ya obsoletos sistemas [2]. Al identificar qué arquitectura satisface de mejor manera las necesidades de una agencia en particular, es importante entender los elementos esenciales de las dos arquitecturas principales, es decir los sistemas de radiocomunicaciones convencionales y trunking, y compararlas entre sí en diferentes aspectos. 2.1.1 TECNOLOGÍAS ANALÓGICAS VS DIGITALES

Las tecnologías analógicas y digitales en sistemas de radiocomunicaciones se diferencias por el tipo de modulación que utilizan. La modulación se puede entender como el proceso mediante el cual se transporta información (voz o datos) a través de una señal de radio [2].

Figura 3: Diagramas de modulación analógica [3].

1 En este trabajo se referirá sólo a los sistemas convencionales y trunking.

MODULADOR

VOZ Micrófono

Antena SEÑAL DE RADIO


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Figura 4: Diagramas de modulación digital [3].

Históricamente, las agencias de seguridad públicas han usado sistemas de radio analógicos para soportar sus requerimientos de comunicaciones. Mientras estos sistemas continúan sirviendo a muchas agencias de seguridad públicas a nivel mundial, los sistemas digitales están comenzando notoriamente a impactar el mercado de la seguridad pública. Características como mejor calidad de voz dentro de las áreas de cobertura, voz encriptada, transmisión de datos, así como otras ventajas como la eficiencia espectral, han hecho que la modulación digital sea la tecnología preferida para el desarrollo de los sistemas de radiocomunicaciones futuros [2]. Para entender porque el mundo de las comunicaciones de radio móviles está reemplazando la modulación análoga por la digital, es necesario comparar las ventajas y desventajas relativas a ambos tipos de modulación en aspectos tales como [4]:

� Calidad de Voz � Nivel de Cobertura � Servicios de Valor agregado (Datos) � Seguridad � Costos

Calidad de Voz

Las características de la calidad de la voz son claridad, distorsión, ruido y el retraso en la transmisión de extremo a extremo (delay). Debido a que los sistemas de radio móviles profesionales son tecnologías inalámbricas de banda angosta, utilizan codificadores / decodificadores de voz (vocodecs) con bajas tasas de transmisión de bits (alrededor de 4 kbits/s) para convertir señales de voz en código digital para la transmisión y después para convertir el código digital en el extremo receptor en una representación de la señal de voz original. Por este motivo, dependiendo del tipo de vocodec usado, las características de la calidad de la voz pueden variar.

En general, todos los vocodecs proporcionan comunicaciones de voz de buena calidad dentro del área de cobertura independiente de la intensidad de la señal RF, simplemente porque ellos funcionan bien o no funcionan. Es decir tan pronto como una señal digital es corrompida, por ejemplo a causa de condiciones severas de desvanecimiento (fading), la calidad de la voz cae abruptamente.

Caso contrario ocurre en la modulación análoga, pues esta proporciona comunicación de voz de alta calidad en áreas de cobertura donde la señal de radio presenta gran intensidad

MODULADOR CONVERSOR

ANÁLOGO / DIGITAL

VOZ

SEÑAL DE RADIO

VOZ DIGITALIZADA Micrófono

Antena


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pero ésta va degradando gradualmente la calidad de la voz en aquellas áreas donde la intensidad de la señal RF es baja. Nivel de Cobertura

El grado de cobertura está determinado principalmente por la potencia de RF transmitida y la sensibilidad del receptor, combinadas con la característica de propagación de la frecuencia de radio que está siendo utilizada. Asumiendo que estos factores son iguales entre la modulación análoga y digital la diferencia de cobertura alcanzada debería ser mínima. Sin embargo, la manera en que se especifica la sensibilidad del receptor en la modulación análoga es diferente que en la digital. Por ejemplo, el método aceptado de especificar la sensibilidad analógica del receptor es el nivel de señal RF requerido para producir una razón señal a ruido de 20 dB, mientras que con la digital es el es el nivel de señal RF al cual se exhibe una tasa de error de bit (BER: Bit Error Rate) particular. La relación entre la BER y la calidad mínima aceptable de voz (la sensibilidad del receptor) es una función del algoritmo utilizado para la corrección y detección de errores con el fin de proteger la integridad del codec de voz. Una representación que contrasta los niveles de cobertura frente a la calidad de la voz en la modulación análoga y digital se muestra en la Figura 5.

Figura 5: Comparación de calidad de voz frente a la distancia al transmisor [4].

Servicios de Valor agregado (Datos)

La transmisión de información digital (datos) en sistemas análogos se realiza normalmente usando modulación sub-portadora. Por ejemplo, en el estándar de trunking analógico MPT1327 se utiliza la modulación FFSK (Fast Frequency Shift Keying) para proporcionar una tasa de transmisión de datos de 1200 bits/s dando como resultado una tasa neta de alrededor de 600 bits/s después de la corrección y de la detección de errores. En cambio un sistema digital típico tiene una tasa de transmisión de datos de alrededor de 8000 bits/s y una tasa neta de alrededor de 4800 bits/s después de la corrección y detección de errores. En consecuencia, para el mismo ancho de banda ocupado por un canal, los sistemas digitales ofrecen una tasa de transmisión de datos más alta que los sistemas análogos. Esto

Calidad de Voz

Señal Digital

Señal Analógica

Distancia al Transmisor


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se debe a que los sistemas análogos son diseñados principalmente para comunicaciones de voz, en cambio los sistemas digitales son diseñados para la transmisión de información digital (bits), que puede ser voz y/o datos indistantemente. Seguridad

La mejor forma de dar seguridad a las comunicaciones de voz en contra de intrusos es utilizando algoritmos de encriptación digital a la voz ya codificada. Por su naturaleza digital son muy difíciles de emplear en sistemas análogos y muy fáciles en sistemas digitales. Costos

En la actualidad el costo de los componentes para construir un sistema de radio analógico y uno digital son aproximadamente iguales. Las diferencias principales en los costos, no están relacionadas con la tecnología, sino más bien con los siguientes aspectos:

� Economías de escala: Los principales factores que afectan las economías de escala son el tamaño del mercado y cuan bien el mercado armoniza la tecnología con las bandas de frecuencia. El tamaño del mercado de los sistemas de radio móviles análogos está declinando pero aún así sigue siendo relativamente grande, sin embargo, el número de opciones de tecnologías análogas disponibles y el número de bandas de frecuencia que soportan dichas tecnologías es numeroso dando como resultado economías de escala más bajas comparadas con los sistemas de radio móviles digitales que están experimentando un fuerte crecimiento del mercado (de las dimensiones del mercado analógico) y están presentando mayores opciones de bandas de frecuencia que soportan la tecnología, por lo cual se espera que el tamaño del mercado digital pronto exceda el del mercado análogo.

� Competición: Cuanto más grande es el mercado más proveedores compiten por el negocio, que da lugar a costos más bajos para los usuarios. En el caso digital, hay muchos fabricantes compitiendo por el negocio, y por ende ha dado lugar a una baja significativa en los precios de los terminales en los últimos años, y se espera que esta tendencia continúe pues el mercado crece cada vez más. En el caso análogo, particularmente en las tecnologías tales como MPT1327, el número de fabricantes están disminuyendo con lo cual el mercado comienza a declinar. Otro factor importante es que hace mucho tiempo que los fabricantes no están desarrollando nuevos productos análogos pues los desarrollos actuales están requiriendo tecnologías digitales.

� Madurez de la tecnología: Según lo mencionado previamente, la mayoría de los fabricantes no están desarrollando productos análogos nuevos, por lo tanto los ingresos de ventas que han obtenido de los productos ya existentes han cubierto su inversión de desarrollo. Esto significa que las ventas de productos análogos no necesitan considerar la recuperación de la inversión y por lo tanto pueden ser ofrecidas a precios más bajos y todavía tener una rentabilidad aceptable. En el caso digital, el desarrollo de nuevos productos continúa y es probable que siga durante los próximos años hasta que un portafolio completo de recursos y servicios digitales


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estén disponibles. Esto significa que los precios de venta de los productos necesitan incluir una porción significativa para la recuperación de los costos de inversión, aun cuando el costo total de inversión es generalmente amortizado por el volumen excedente de ventas proyectado para los productos. Consecuentemente, los productos digitales son generalmente más costosos que los productos análogos. Sin embargo, es importante observar que esto solamente es verdad si los volúmenes de ventas son iguales para ambas tecnologías.

� Coste de ciclo vital: Típicamente, se espera que un sistema de radio móvil profesional tenga un ciclo de vida de alrededor de 15 a 20 años antes de su reemplazo. Por lo tanto, invirtiendo en una tecnología que tenga buena longevidad reducirá al mínimo el costo de reemplazo y/o de expansión.

2.1.2 SISTEMAS DE RADIO CONVENCIONALES

Tradicionalmente, los sistemas de radio convencionales han sido la forma más popular de radio bidireccional de las agencias de seguridad públicas. Hasta los años setenta, los sistemas de radio convencionales eran la única opción al seleccionar un sistema de radiocomunicación móvil. Un sistema de radio convencional ofrece a las agencias de seguridad públicas una tecnología enormemente probada, confiable que está disponible a un más bajo costo que las tecnologías de radiocomunicaciones más nuevas. Para agencias que no enfrentan problemas de recursos del espectro de frecuencias, pero que enfrentan presupuestos más limitados, un sistema convencional satisface sus necesidades de comunicación típicamente a un más bajo costo. Mientras las capacidades de los sistemas convencionales varían de sistema a sistema, todos los sistemas de radio convencionales operan con la premisa que a los usuarios se les asigna una frecuencia específica o canal (cada frecuencia equivale a un canal utilizable), y que mientras un canal está en uso, otros usuarios asignados a ese canal deben esperar su turno para acceder al canal [2]. Estos sistemas pueden ser tan simples o complejos en función del número de usuarios que deben soportar en un área geográfica específica. El sistema puede consistir en un solo repetidor o estación base y varios portátiles o radios móviles, varias estaciones bases para apoyar un número más grande de usuarios en una sola área geográfica (sistema mono sitio), o varios sitios repetidores (sistema multisitio) para ampliar la cobertura en un área geográfica más extensa. Un sistema de radio puede incluir varios o todos los componentes siguientes: portátiles, radios móviles, radios bases, repetidores, antenas, líneas telefónicas, enlaces microondas, etc. [5]. Desde ahora en adelante al hablar de “radios”, se referirá indistintamente a radios portátiles, radios móviles y radios bases.


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• TIPOS DE SISTEMAS CONVENCIONALES:

Los tipos de sistemas convencionales más comunes, se abordan a continuación.

1) SISTEMA CONVENCIONAL PUNTO A PUNTO

El tipo más simple de sistema de radio convencional consiste en radios que se comunican entre sí punto a punto. Este tipo de sistema restringe la comunicación al intervalo de cobertura de las radios que se están comunicando [5].

Figura 6: Sistema de radio convencional punto a punto.

2) SISTEMA CONVENCIONAL CON REPETIDOR

Un repetidor es un tipo de estación base remota y estratégicamente localizada para mejorar el área de cobertura de las radios. Cuando el repetidor recibe una señal de una radio, actúa inmediatamente como un relevo y retransmite la señal (es decir la repite). Típicamente, un repetidor opera en modo duplex, porque puede transmitir y recibir en forma simultánea [5]. Un sistema convencional con repetidor consiste en un conjunto de portátiles y/o radios móviles que usan un repetidor para extender el rango de comunicación. El repetidor, con gran potencia de transmisión y con antenas ubicadas en altura, recibe la señal transmitida por las radios e inmediatamente la reenvía al resto de las radios sintonizadas a la frecuencia que transmite el repetidor. Normalmente los repetidores se ubican lo más cerca posible de sus antenas para minimizar las pérdidas inherentes presentes en los cables que los conectan. En este tipo de sistemas, las radios, mediante señalización, controlan el tiempo de activación y desactivación del repetidor. Además, mientras una radio está transmitiendo, las otras radios que necesiten usar el sistema deberán esperar hasta que este desocupe el canal, de lo contrario ellos pueden interferir la comunicación actualmente en uso a tal punto de cortarla. La disciplina para comunicarse por parte de los usuarios en este tipo de sistemas, se vuelve un factor importante cuando varias agencias o departamentos necesitan compartir el sistema radiante. Pueden instalarse varios repetidores para proporcionar un acceso de las radios más confiable en este tipo de ambiente, sin embargo las radios de igual forma están limitadas

Portátil

Portátil

Radio Móvil

f = fTx = fRx


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por el número de frecuencias a las que ellas pueden acceder y por la coordinación requerida para lograr la conmutación de frecuencia para todos los miembros de un grupo de comunicación. El intervalo de cobertura de estos sistemas está limitado por la potencia de transmisión de los repetidores, las condiciones geográficas del terreno, y la potencia de transmisión de los equipos portátiles o móviles. En un sistema de repetición, las radios pueden ser programadas con una frecuencia de transmisión adicional, la cual coincide con la frecuencia de transmisión del repetidor. Esto permite a las radios comunicarse entre sí punto a punto, sin utilizar ningún recurso del repetidor ni sin que supervise la actividad de los canales por parte de los repetidores cuando las radios están dentro del área de cobertura. Además permite a las radios comunicarse entre sí cuando están fuera del área de cobertura del repetidor. Este funcionamiento se llama “Repetidor Talk - around”.

Figura 7: Sistema de radio convencional con repetidor.

3) SISTEMA CONVENCIONAL CON SISTEMA DE DESPACHO

Un sistema de despacho puede consistir en una estación base controlada desde una ubicación central o por un números de estaciones bases conectadas a un equipo de comando centralizado. El tener un control centralizado proporciona muchas ventajas a un sistema convencional. Algunas de ellas son [5]:

�� Control de comunicación

En este tipo de sistemas, todas las radios son sintonizadas a la misma frecuencia. Cualquier usuario que desee comunicarse con otro usuario llama al centro de despacho para pedir el acceso a una estación base (canal). El despachador envía un mensaje de voz, a través de la frecuencia común, con las instrucciones para el grupo para cambiar a una frecuencia específica accesible en sus radios. Los usuarios involucrados deben entonces cambiar sus radios a la frecuencia asignada y se establece la comunicación. El resto de las radios en el sistema permanecen a la frecuencia común, previniendo así los problemas de interferencia encontrados en los sistemas convencionales sin comando centralizado.

Estación Base

Repetidor


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�� Capacidad de realizar Patch

Los equipos de comando centralizados pueden incluir subsistemas que permiten al despachador conectar el audio de dos o más grupos que transmiten en diferentes frecuencias (Patch). Por ejemplo en caso de una emergencia esta función permitiría conectar a la policía con los bomberos para coordinar sus actividades.

Figura 8: Sistema de radio convencional con sistema de despacho [5].

Las tecnologías más utilizadas en la actualidad para los sistemas de despacho son las tecnologías Motorola MCC5500 y Zetron 4048. Estas tecnologías serán utilizadas para plantear la solución para la plataforma de radiocomunicaciones de Líneas 4/4A del Metro S.A. El detalle de estas tecnologías se muestra en los Anexos B y C respectivamente.

4) SISTEMA CONVENCIONAL CON SUBSISTEMA SIMULTCAST

Los sistemas convencionales pueden contener subsistemas que consisten en dos o más sitios repetidores instalados en ubicaciones estratégicas para mejorar la calidad de la señal y para aumentar la distancia que las radios pueden tener unas de otras para mantener la comunicación [5]. Los sistemas simultcast son un tipo de subsistemas que tienen la capacidad de transmitir simultáneamente una señal a través de varios sitios repetidores sin haber realizado la función de Patch en el sistema de despacho descrito previamente. Una radio puede estar en cualquier parte del área de cobertura y todavía puede recibir o iniciar una transmisión. Este tipo de sistema tiene un número de requisitos que incluyen:

�� Frecuencias comunes

Los repetidores activados para una llamada específica en cada sitio (diferentes sitios) deben transmitir la señal usando la misma frecuencia puesto que las radios pueden solamente recibir o transmitir a una frecuencia a la vez.

Estación Base 1 (Policía)

Estación Base 2 (Ambulancias)

Estación Base 3 (Bomberos)

DESPACHADOR

Consola de Despacho


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�� Distribución de audio centralizada

La señal enviada por una radio móvil es tomada por el receptor de uno de los sitios repetidores. Para distribuir esta señal a los otros sitios repetidores, el repetidor de recepción encamina la señal a un comparador que puede enviarla simultáneamente a múltiples sitios para la transmisión. Esto se conoce como simulcasting. La señal emitida por la radio puede ser tomada por más de un receptor en el sistema. En este caso, el sistema de distribución de audio centralizado debe poder comparar múltiples señales y seleccionar la señal con mejor calidad para distribuirla al resto del sistema. El proceso de selección se denomina “voting” y el equipo se llama “comparador”. �� Medio de transporte

El sistema requiere un medio para transportar las señales de audio desde los sitios repetidores (sitios remotos) al equipo distribuido de audio centralizado y devolverlo a los sitios repetidores. El medio de transporte puede ser mediante instalaciones telefónicas, enlaces de microonda, o enlaces de fibra óptica.

En consecuencia, Simulcast es el término aplicado a los subsistemas diseñados para transmitir una señal simultáneamente a través de un número de repetidores programados con la misma frecuencia.

Figura 9: Subsistema convencional simulcast [5].

• CONTROL DE REPETIDORES:

El control de repetidores, en los sistemas convencionales de cualquier tipo, se puede realizar de dos formas [5]:

�� Control directo por radio

Se genera una señal portadora a la frecuencia de transmisión (señalización de control) cuando se presiona el botón PTT (Push to Talk) del portátil o radio móvil para iniciar

Receptor Sitio 1

Receptor Sitio 2

Receptor Sitio 3

Comparador Transmisor

Cable, enlace microonda o linea telefónica


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una llamada. Esta señal portadora hace que el repetidor entre en modo activo hasta que el usuario libere el botón PTT. En algunos sistemas, una señal sub audible se transmite por el canal para proporcionar un mejor control de la activación del repetidor. �� Control mediante despachador

Los usuarios llaman al despachador a través de la frecuencia común de acceso y solicitan permiso para acceder a un repetidor. El despachador transmite un mensaje de voz que indica la frecuencia asignada. El usuario de la radio debe cambiar el selector de frecuencia de su radio a la posición apropiada y en ese instante asume el control del repetidor. La activación de los repetidores que están bajo el control directo del despachador se logra generalmente por medio de tonos generados a través de subsistemas en los equipos despachadores, o bien a través de señalización E&M (Ear & Mouth).

• OPERACIÓN DE UN SISTEMA CONVENCIONAL

En los sistemas de radio convencionales, se asigna un canal (frecuencia) particular para cada grupo de usuarios que se utiliza para comunicarse entre ellos y mientras un canal está en uso, los otros usuarios del grupo asignados a ese canal deberán esperar su turno para acceder al canal. La asignación del canal es hecha programando los portátiles y radios móviles de cada grupo con la frecuencia de un repetidor específico. Si un grupo tiene mucha actividad de radio mientras otro grupo tiene solamente un uso ligero, varios personas deben esperar para utilizar su canal asignado, mientras el otro canal permanece ocioso y por tanto no se hace un uso eficiente del espectro radioeléctrico [5]. Por ejemplo, en la Figura 10 se muestra que el canal 1 está proporcionando servicios al grupo A; el canal 2 está proporcionando servicios al grupo B y por tanto no puede aceptar las peticiones del grupo C; el canal 3 está ocioso pero no puede proporcionar automáticamente servicios al grupo C.

Figura 10: Ejemplo operación de un sistema de radio convencional [5].

Canal 2

El grupo B está utilizando el canal 2. El grupo C debe esperar hasta que el canal este libre.

El grupo A está utilizando el canal 1.

Canal 1 Canal 3

El canal 3 está ocioso.


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2.1.3 SISTEMAS DE RADIO TRUNKING

En cualquier sistema, la troncal (trunk) generalmente se refiere a la ruta o trayectoria de la voz o los datos que son compartidos entre dos puntos. Controlados por un computador, los sistemas trunking usan esquemas de control para compartir la capacidad de canales entre los usuarios. En contraste con un sistema convencional, un sistema trunking aprovecha el hecho que algunos canales ociosos están disponibles en momentos particulares mientras otros canales están ocupados. De esta manera asignando los llamados de las radios a los distintos canales disponibles, un sistema trunking asegura una carga en los canales más equilibrada [5]. La implementación de la tecnología trunking en un sistema de radio involucra el desarrollo de un dispositivo inteligente que es capaz de realizar las siguientes tareas:

� Interpreta las peticiones entrantes para los servicio de las radios. � Verifica que las radios sean usuarios válidos del sistema. � Selecciona el recurso apropiado (el repetidor). � Formula y envía un mensaje a las radios que indica la frecuencia asignada. � Envía una señal de activación al repetidor asignado. � Supervisa los recursos para detectar cuando ellos no son utilizados por mucho

tiempo. � Mantiene una lista de recursos disponibles. � Mantiene una lista de recursos asignados. � Supervisa el estado de los repetidores y su propia sistema. � Mantiene una lista de las radios activas en el sistema. � Aconseja a los usuarios cuando todos los recursos fueron asignados y como

consecuencia, asignan un recurso automáticamente cuando queda disponible. El dispositivo inteligente constituye el punto central del control de un sistema de radio trunking y es denominado “Controlador Central” (Central Controller). La implementación de la tecnología trunking se extendió a los repetidores y radios que serían usadas en el sistema. Los repetidores necesitaron subsistemas y la programación necesaria para poder comunicarse con el controlador central. De la misma forma las radios necesitaron subsistemas y la programación necesaria para codificar los servicios requeridos, decodificar los mensajes asignados, y poder generar cualquier frecuencia en el sistema. La tecnología trunking eliminó la capacidad de las radios de acceder directamente y activar un repetidor y a cambio les dio la capacidad para acceder a cualquiera de los repetidores en el sistema. El control de los repetidores reside en el controlador central. Debido al mejoramiento de la eficiencia espectral, los sistemas de radio trunking son ideales para grandes sistemas regionales que sirven a múltiples usuarios de diferentes agencias. Además ofrecen rápidos tiempos de acceso, incrementa la privacidad de los usuarios, y facilitan la expansión de los sistemas, además de las características innovadoras mencionadas anteriormente. Sin embargo este tipo de sistemas de radio no está al alcance de cualquier agencia de seguridad pública, pues es significativamente más caro adquirirlo,


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instalarlo y mantenerlo que un sistema convencional, y a su vez requiere un entrenamiento mucho más avanzado para manejar su funcionamiento. Por otro lado los sistemas trunking operan en general como tecnologías propietarias tales como Smartnet (trunking analógico), ASTRO, EDACS, iDEN, TETRAPOL, etc., y como consecuencia de esto, lograr la interoperabilidad entre los distintos fabricantes es un desafío importante. Sin embargo existen algunos estándares abiertos tales como MPT1327 (trunking analógico), DSRR, DIIS, TETRA, APCO25, etc. [3], [6]. • TIPOS DE SISTEMAS TRUNKING A continuación se describe la evolución de la arquitectura de los sistemas trunking desde los sistemas monositio a los sistemas multisitio.

1) SISTEMA TRUNKING MONOSITIO Un sistema de radio trunking monositio está constituido principalmente por los siguientes componentes [5]:

� Subscriptores � Controlador Central � Repetidores � Canal de Control � Canales de Voz � Combinador � Multiacoplador

En las Figuras 11 y 12 se muestra un diagrama de un sistema trunking monositio con todas las componentes mencionadas anteriormente, y además se distingue entre las dos configuraciones posibles desde el punto de vista del controlador del sistema, las cuales corresponden a un sistema trunking monositio con controlador dedicado y con controlador distribuido [3].


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Figura 11: Sistema trunking monositio con controlador dedicado [3].

Figura 12: Sistema trunking monositio con controlador distribuido [3].

Combinador Multiacoplador

Tx Rx

Repetidor 1

Tx Rx

Repetidor 2

Tx Rx

Repetidor 3

Canal de voz Canal de voz

CCM CCM CCM

Canal 2

Canal 2

Canal 3

Canal 3

Módulo de Canal de Control

Bus de Datos

Canal de Control

Combinador Multiacoplador

Tx Rx

Repetidor 3

Tx Rx

Repetidor 2

Tx Rx

Repetidor 1

Canal 2

Canal 2

Controlador Central

Canal 3

Canal 3

Canal de voz Canal de voz Canal de Control


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A continuación se explicará en detalle la función de cada uno de los componentes que constituyen un sistema trunking monositio [5]: Subscriptores

Los suscriptores son las radios móviles, radios bases, los portátiles y las unidades de escritorio con capacidad de frecuencia múltiple. Proveen a los usuarios la capacidad de comunicarse dentro del sistema. A cada uno de estas unidades se les asigna un número de identificación único (ID) y además están fabricados con subsistemas lógicos necesario para realizar las siguientes funciones dentro del sistema:

� Generar y transmitir los requerimientos de servicios bajo la forma de palabras de datos que son luego usados para modular la frecuencia portadora.

� Interpretar los mensajes de datos enviados por la unidad de control central. � Generar la frecuencia del canal de voz asignado. � Generar tonos para aconsejar a los usuarios el estado de las peticiones de llamadas.

Cada suscriptor tiene asignada un único ID de seis dígitos que sirve para que la unidad de control central identifique las radio autorizadas dentro del sistema. Controlador Central

La unidad controladora central procesa el tráfico de datos que entra y sale del sistema, asigna los repetidores para el acceso a los canales de voz, y generalmente supervisa y mantiene el orden del sistema. El controlador mantiene una base de datos que mantiene los ID de cada una de las unidades de radio del sistema además de los grupos de conversación (talkgroups) activos dentro del sistema. Existen dos configuraciones del controlador central en los sistemas de trunking monositios: con Controlador Central Dedicado y con Controlador Central Distribuido. En la configuración con controlador central dedicado, existe un único gran controlador que administra todos los repetidores, en cambio en la configuración con controlador central distribuido, existe un controlador más pequeño para cada repetidor, denominado Módulo de Control de Canal (CCM: Channel Control Module) los cuales se comunican entre sí a través de un bus de datos para administrar el sistema completo. El controlador en un sistema monositio realiza las siguientes funciones al momento de procesar una llamada de radio:

� Servicios de peticiones de llamadas. � Recupera y decodifica las peticiones de señales entrantes. � Mantiene una base de datos de las radios activas y sus permisos dentro del sistema. � Recibe las afiliaciones de los grupos de conversación (talkgroups). � Chequea los privilegios de acceso a llamadas. � Resuelve los problemas de concesiones de llamadas. � Supervisa y controla todas las secuencias de llamadas. � Mantiene una lista de subscriptores que están esperando para que les asignen un

repetidor. � Selecciona y asigna los canales de voz requeridos.


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� Selecciona el canal de control. � Decodifica las señales subaudibles de control originadas por los subscriptores. � Genera y codifica la señalización apropiada para dirigir a los usuarios del sistema a

los canales específicos. � Genera los datos subaudibles que se superponen en todas las comunicaciones de voz

que son usados para activar el subsistema de audio en los receptores autorizados para supervisar las transacciones de audio.

Repetidores

Un repetidor es una estación RF que sirve como un enlace RF entre el sistema y las radios. Los repetidores en un sistema trunking se conectan en una configuración de sitio con un mínimo de dos y un máximo que depende del tipo de estándar o protocolo utilizado (Por ejemplo en el caso de Smartnet ASTRO de Motorola el máximo son 28 repetidores). Los repetidores en un sistema trunking tienen tres interfaces primarias:

� Un receptor que capta las señales RF de los subscriptores. � Un transmisor para enviar las señales RF a los subscriptores � Una interfaz cableada que soporta el uso de un Sistema de Despacho o de un

Comparador tal como ocurre en los sistemas de radio convencionales.

Los repetidores trunking también tienen una interfaz de control que permite el intercambio de información entre el repetidor y el controlador central. Normalmente las antenas de los repetidores son ubicadas sobre estructuras altas como edificios, cerros y torres para aumentar la cobertura, y los repetidores normalmente se ubican lo más cerca posible de sus antenas para minimizar las pérdidas inherentes presentes en los cables que los conectan. Finalmente los repetidores trunking normalmente pueden operar en uno de los dos modos siguientes, canal de control o canal de voz. Canal de Control

En los sistemas trunking, el controlador central es el equipo que tiene la inteligencia para controlar y supervisar el funcionamiento del sistema y para realizar la asignación de canales. El controlador entonces debe ser capaz de comunicarse con todas las radios del sistema, de recibir las peticiones de canales de radio para efectuar una llamada y de enviar las asignaciones del canal a las radios dentro del área de cobertura del sistema. Éste es el rol del canal de control. Cada sistema trunking tiene uno de sus canales asignado para funcionar como canal de control y el resto de los canales se utilizan para la comunicación de voz. El canal de control es la interfaz RF que une el controlador central con las radios del sistema. Siempre está activo, y transmite y recibe el tráfico de datos requeridos para supervisar y controlar la operación de los subscriptores dentro del sistema.


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Una radio usa el canal de control para enviar una petición de canal o para recibir una asignación de un canal para efectuar un llamado. Una radio siempre está conectada con el canal de control excepto cuando se le asigna una llamada en un canal de voz, sin embargo cuando la llamada es finalizada, las radios involucradas vuelven a conectarse con canal de control inmediatamente. Para hacer una llamada en un sistema trunking, el usuario de la radio aprieta el botón PTT de la radio, e inmediatamente una petición de llamada se envía por el canal de control al controlador. El controlador asigna un canal al grupo del usuario y manda un mensaje de asignación sobre el canal de control diciendo a todas las radios que tienen ese grupo particular seleccionado para que cambien al canal de voz específico. Luego todas las radios activas en ese grupo cambian automáticamente al canal de voz asignado. Cuando el usuario de la radio que comenzó la llamada empieza a hablar, la transmisión es recibida por el repetidor en el sitio y transmitida hacia fuera. Los subscriptores en el grupo reciben la señal de radio, procesan la señal para separar el audio de la señal RF y envían la señal de audio al parlante de la radio para que pueda ser oído el mensaje por los usuarios. Los subscriptores en el sistema envían una señal al controlador, a través del canal de control, indicando su ID (único) y su selección del grupo de conversación (talkgroup). Esta señal se envía siempre que un subscriptor cambia la posición del seleccionador del grupo de conversación en su radio. Este proceso es conocido como “afiliación”. Canal de Voz

El canal de voz es el nombre asignado a los repetidores que transmiten y reciben la información de voz. Cuando uno de los miembros de un grupo de conversación pide el servicio de un canal de voz, al grupo completo se le asigna su propio canal de voz por el período que dure de llamada. A un grupo de conversación que se le asigna el canal 3, por ejemplo, no puede ser oído por ninguno de los miembros del grupo de conversación que tiene asignado el canal 9. Combinador

Un combinador es un dispositivo que combina la señal RF de salida de dos o más transmisores en una sola salida. Multiacoplador

Es un dispositivo que permite conectar varios receptores utilizando una única antena de modo tal que la impedancia de este equipo esté correctamente adaptada a la impedancia de la antena. Finalmente un sistema trunking monositio proporciona dos modos de operación: El modo de Trunking Normal y el modo Trunking Failsoft.

� Modo de Trunking Normal: Corresponde a la operación previamente descrita.


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� Modo Trunking Failsoft: Es un modo de operación que proporciona comunicación convencional a los sitios usando repetidores programados con esa capacidad. Este modo de operación tiene lugar cuando se produce una falla en el controlador central o cuando se caen todos los canales de control. La programación interna de los repetidores hará que éstos operen en modo Failsoft si ellos detectan una pérdida del controlador. Si el controlador detecta la pérdida de todos los canales de control, pone los canales restantes en modo Failsoft, de esta forma las radios vinculadas al sistema pasan al canal programado en su propia memoria y pueden continuar comunicándose como si ellos estuvieran vinculados a un repetidor convencional.

2) SISTEMA TRUNKING MULTISITIO

Los sistemas trunking multisitio aumentan el tamaño del área de cobertura y proporcionan comunicación de radio en lugares que están fuera del alcance de los sistemas trunking monositio [5]. Un sistema multisitio puede analizarse como una agrupación de sistemas monositio con un punto centralmente localizado de control y distribución de audio. El controlador central del sistema (controlador maestro) supervisa los equipos y subscriptores de todos los sitios mientras que el controlador centralizado local coordina y vigila el funcionamiento de los sitios individualmente. Esta coordinación requiere el uso de un dispositivo que permita comunicarse con todos los controladores individuales de cada sitio. Un sistema multisitio permite a las radios viajar por grandes áreas geográficas sin perder la comunicación con su grupo de conversación. Además, distintos miembros de un grupo pueden dispersarse a lo largo de varios sitios en el sistema y aún así es posible que se comuniquen entre ellos.

i) SISTEMAS TRUNKING SIMULCAST

Una de las primeras implementaciones de un sistema multisitio consistió en la fusión de la tecnología trunking con la tecnología simulcast, surgiendo así los Sistemas Trunking Simulcast [5]. A los sistemas trunking monositio se les proporcionó la tecnología necesaria para comunicarse con un controlador maestro centralizado y con un sistema de distribución de audio. Al controlador central denominado controlador de sitio principal (prime site controller), se le proporcionó el software y hardware necesario para comunicarse con los controladores individuales de cada sitio y para coordinar las llamadas realizadas en más de un sitio. Los sistemas trunking simulcast se sustentan en el uso del mismo conjunto de frecuencias para los múltiples sitios y para la activación de los repetidores cuando una petición de llamada es realizada, por esta razón estos sistemas requieren un equipamiento especializado para garantizar que los mismos transmisores de frecuencias sean activados simultáneamente y que las señales lleguen al mismo tiempo a las radios receptoras que justo están en las áreas de traslapo. Por este motivo se limitaron los sistemas simulcast en general a 10 sitios.


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Figura 13: Sistema trunking simulcast [5].

ii) SISTEMAS TRUNKING DE UNA ZONA

En un sistema de radio trunking multisitio pueden encontrarse los siguientes subsistemas2 [5]:

� Sitio de Radio � Sitio Maestro � Zonas

Sitio de Radio

Un sitio de radio es un área geográfica dentro de la infraestructura de radio bidireccional que permite la comunicación bidireccional entre las radios móviles o portátiles. Es equivalente a un sistema trunking monositio con control adicional y un enlace de audio a una localidad central. Bajo ciertas condiciones, puede operar independientemente pero su modo normal de operación es en conjunto con los otros sitios de radio. Un sitio de radio es un sitio remoto en un sistema multisitio. Sitio Maestro

Un sitio maestro es el punto central de control para la operación de un sistema multisitio. Es el sitio dentro del sistema que realiza el control, el procesamiento de las llamadas, la asignación de los recursos dentro del sistema y la distribución del audio a todos los otros

2 La terminología corresponde a aquella utilizada en los Sistemas Trunking SmartZone de Motorola.

Sitio Remoto Sitio Remoto

Sitio Principal

Controlador Local

Controlador Local Controlador

Local

Controlador de sitio Principal


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sitios del sistema. Estas funciones las realizan el controlador de zona, el subsistema de distribución de audio, y el subsistema de administración respectivamente.

Figura 14: Sitio Maestro [5].

Zonas

Una zona contiene varios sitios de radio y un sitio maestro. Una zona está restringida a un número máximo de sitios de radio que depende del estándar utilizado. En el caso de los sistemas Trunking SmartZone de Motorola es de 6809 sitios. Los sitios de radio se conectan al sitio maestro a través de un sistema de transporte que en general corresponde a un enlace microonda.

Figura 15: Sistema trunking de una zona [5].

Finalmente un sistema trunking multisitio de una zona proporciona tres modos de operación: El modo Wide Area Trunking, el modo Trunking Site y el modo Trunking Failsoft.

� Modo Wide Area Trunking: Corresponde al estado normal de operación de cualquier sitio en el sistema. Si todos los sitios están en este modo, hay rutas de comunicación que cubren la zona entera. El controlador de zona es el que controla el procesamiento de las llamadas y el que asigna las rutas del audio; cada sitio tiene un canal de control activo y por lo menos un canal de voz operando.

� Modo Trunking Site: Corresponde al modo de funcionamiento que tiene lugar

cuando hay una pérdida de la ruta de control o de todas las rutas de audio en un sitio.

Controlador de Zona

Subsistema de distribución de audio

Subsistema de administración

Sitio Maestro

Zona

Sitio Maestro

Sitio de Radio


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El sitio afectado opera como un sistema de trunking monositio que proporciona los servicios de radio registrados en el sitio. El audio no es ruteado por el sitio maestro y permanece dentro del sitio. El controlador del sitio remoto es el que controla el procesamiento de las llamadas al sitio mientras que el controlador de zona mantiene todos los otros sitios en el área de trunking. El sitio puede quedarse operando en este modo siempre y cuando haya una ruta de control entre el controlador del sitio y los repetidores, un canal de control activo, y por lo menos un canal de voz operando.

� Modo Trunking Failsoft: Corresponde al modo de funcionamiento que proporciona

comunicaciones convencionales al sitio usando repetidores programados con esta capacidad. Las llamadas no son trunking y sólo ocurren en canales dedicados. El sitio entrará en modo de Failsoft si el controlador del sitio falla o todos los canales de control se pierden. El resto del sistema continuará operando en el modo Wide

Area Trunking.

iii) SISTEMA TRUNKING MULTIZONA

Un sistema multizona se refiere a un sistema de radio que contiene varias zonas interconectadas. Este tipo de configuración proporciona una extensa área de comunicaciones de radio dentro de la red basada en la interconexión de múltiples zonas, rastrea el movimiento de los usuarios del sistema por los sitios o por las zonas, y proporciona un subsistema de administración al que se puede accederse de cualquier zona. En consecuencia un sistema multizona opera prácticamente sin límites de fronteras, creando una operación homogénea del sistema sobre extensas áreas geográficas (Es muy similar a la arquitectura de un sistema de radio móvil celular) [5]. Un sistema multizona incorpora tres nuevos elementos a su estructura:

� Una ruta de control activa, es requerida entre cualquier par de zonas para ser capaz de coordinar una llamada que involucra sitios en más de una zona.

� Una ruta entre zonas, para routear el audio a cualquier zona requerida por algún miembro de un grupo de conversación (talkgroup).

� Los controladores de zona requieren el hardware y software necesario mantener la comunicación entre sí, operar el equipamiento en su propia zona, y coordinar el procesamiento de las llamadas si es en una zona o varias zonas.

En la Figura 16 se muestra un sistema trunking multizona.


33

Figura 16: Sistema trunking multizona [5].

• OPERACIÓN DE UN SISTEMAS TRUNKING

Para ilustrar cómo operan los sistemas trunking se hará contrastándolo con un sistema convencional, y se pensará en el contexto de un banco. En un sistema convencional, los clientes harían la cola en la caja correspondiente al tipo de transacción que ellos van a realizar. Con esto existirían colas más largas en algunas cajas, mientras otras podrán estar desocupadas, lo que refleja un uso poco eficiente de las cajas [3].

Sitio Maestro Zona 1



Sitio 1

Sitio 2

Sitio 3

Sitio 5

Sitio 7

Sitio 6

Sitio 8

Sitio 9 Sitio 10

Control / Audio

Control / Audio

Control / Audio

Control / Audio

Control / Audio

Control / Audio

Sitio 4


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Figura 17: Operación de un sistema convencional ilustrado en un banco [3].

En lugar de que las personas hagan colas delante de las cajas específicas según el tipo de transacción que ellas van a realizar, una solución trunking tendría a los clientes formados en una sola cola. Luego el guardia de seguridad controlaría que el primer cliente en la cola sea quien se atienda apenas una caja se desocupe. Mediante este sistema se elimina las largas colas en algunas cajas mientras otras están vacías, lo que es equivalente a decir que se hace un uso eficiente de las cajas.

Figura 18: Operación de un sistema trunking ilustrado en un banco [3].

CAJA CLIENTES

CAJA DEPÓSITOS

CAJA PAGOS RPT 1 RPT 2 RPT 3

F1

F1 F3 F3 F3 F3

G1-G2 G3-G4 G5-G6

BANCO SITIO

CAJA 1 CAJA 2 CAJA 3 RPT 1 RPT 2 RPT 3

G1 G3

G5 G3 G6

CC

GUARDIA G1

BANCO SITIO


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• CLASIFICACIÓN DE USUARIOS EN UN SISTEMA TRUNKING Los sistemas de radio trunking guardan información sobre los usuarios según su dirección individual, y la de cualquier grupo al que ellos pertenezcan. A continuación se discuten las diferentes clasificaciones de usuarios que están disponibles en un sistema trunking [5].

� Usuarios de radio: Al personal que usa el sistema se le asigna una radio que es activada en el sistema. En el controlador central usa un registro del usuario para controlar las funciones del sistema a las que se le permitirá acceder.

� Grupo de conversación (Talkgroups): Un talkgroup es la unidad básica de

comunicación en un sistema trunking. En la mayoría de las organizaciones, los usuarios de radio trabajan en grupos que son realizados según sus funciones y responsabilidades. Una radio puede ser programada con un solo o varios talkgroups. Los usuarios seleccionan un talkgroup particular en sus radios y cuando alguien del grupo requiere realizar un llamado al grupo se le asigna un canal de voz al grupo completo. Los talkgroups se identifican en el sistema por un único ID.

� Multigrupo (Multigroups): Pueden combinarse varios talkgroups para formar un

multigroup. De la misma forma que los talkgroups, los multigroups se identifican en el sistema por un único ID.

En la Figura 19 se muestra un ejemplo de un sistema de seguridad con tres talkgroups; Bomberos, Brigada antinarcóticos y Brigada de homicidios. Estos dos últimos grupos pertenecen al multigroup de Carabineros.

Figura 19: Ejemplo de talkgroups y multigroups [5].

• TIPOS DE LLAMADAS EN UN SISTEMA TRUNKING Pueden hacerse varios tipos de llamadas en un sistema trunking. A continuación se describen cinco ejemplos de los posibles tipos de llamadas de voz que pueden realizarse. Los ejemplos son divididos en dos tipos principales de servicios de llamada [5]:

� Llamadas grupales: Las llamadas grupales son servicios que proveen comunicación desde un usuario a un grupo de usuarios (uno a muchos). Dentro de éstas se distinguen:

CARABINEROS


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- Llamada Talkgroup: Las llamadas talkgroup son el método más básico de comunicación en un sistema de radio trunking. En la mayoría de las conversaciones que participa un usuario de radio son llamadas talkgroup.

- Llamada Multigroup: Una llamada multigroup es una llamada que involucra dos o más talkgroups. Mediante este tipo de llamadas es posible transmitir un mensaje simultáneamente a varios talkgroups seleccionando un multigroup. Cualquier usuario afiliado a cualquier talkgroup en el multigroup oye la llamada.

- Llamada de emergencia: Una llamada de emergencia es una versión especializada prioritaria de una llamada talkgroup o multigroup. Las llamadas de emergencia siempre tienen la prioridad más alta en el sistema. Cuando se realiza una petición de una llamada de emergencia y todos los canales de voz están ocupados, la petición toma una prioridad encima de cualquier otro tipo de petición de llamada. La llamada de emergencia se transmite en el talkgroup o multigroup actualmente seleccionado en cada radio.

� Llamadas individuales: Las llamadas individuales son servicios que proveen

comunicación desde un usuario a otro usuarios (uno a uno). Dentro de éstas se distinguen:

- Llamada Privada: Las llamadas privadas permiten las radios apropiadamente equipadas en el sistema entrar en una conversaciones uno a uno. El remitente entra en el modo de conversación privada, selecciona una radio especifica marcando su ID en un teclado de su radio, y presiona el PTT para comenzar la llamada.

- Llamada interconectadas al Teléfono: La interconexión telefónica agrega capacidades a un sistema trunking extendiendo su rango de comunicación al uso de los medios de servicio de telefonía públicos. Una radio apropiadamente equipada puede acceder a llamadas desde su radio a un teléfono y desde un teléfono a su radio.

• SISTEMAS TRUNKING ESTANDARIZADOS Y NO ESTANDARIZADOS

Muchas organizaciones públicas y privadas que utilizan sistemas de radio trunking profesionales están contractualmente obligadas a seleccionar un sistema estandarizado, o bien ellos pueden escoger una opción más amplia de productos de diferentes fabricantes. Los principales sistemas de radio trunking analógicos y digitales estandarizados y propietarios, se muestran en la Tabla 1 [3], [6].


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Tabla 1: Principales sistemas trunking estandarizados y no estandarizados.

SISTEMAS TRUNKING SISTEMAS TRUNKING ESTANDARIZADOS NO ESTANDARIZADOS (PROPIETARIOS)

Smartzone (Motorola)Smartnet (Motorola)

MPT 1327 SmartTrunk (Smart System)LTR (Motorola, Kenwood, EF Johnson)

TETRA ASTRO (Motorola)DSRR EDACS (Ericsson)DIIS iDEN (Motorola)

EN 301 166 TETRAPOL (EADS Telecom)APCO 25

ANALÓGICOS

DIGITALES

En general los sistemas trunking analógicos operan en las banda de frecuencia VHF, UHF y 800 MHz, utilizan modulación FM (o variantes), con separaciones de canal de 12, 20 o 25 kHz y utilizan como medio de acceso al canal, la técnica FDMA. En cambio los sistemas trunking digitales tienen además otras características, como tasas de transmisión de bits, tipos de codecs utilizados, etc. muy particulares según el tipo de estándar o el propietario de la tecnología. En las Tablas 2 y 3 se muestran las características mas relevantes de cada uno de los sistemas de radio trunking digitales, tanto de aquellos estandarizados como de aquellos propietarios respectivamente.

Tabla 2: Características de los sistemas trunking digitales estandarizados [6].

CARACTERISTICAS PRINCIPALES TETRA V + D DSRR DIIS EN 301 166 APCO 25Banda de Frecuencia [MHz] 380-520, 806-933 888-890, 933-935 30-500 30-3000 138-174, 380-520, 800-900Separación del Canal [kHz] 25 25 12,5 < 10 12,5Acceso al Canal 4TDMA FDMA FDMA FDMA FDMAModulación π/4 - DQPSK GMSK 4GFSK No especificada C4FMTasa total de transmisión de bit [kbit/s] 36 4 ó 16 12 No especificada 9,6Máxima transmisión de bit por usuario 28,8 (transparente) No especificada 9,6 (transparente) > 9,6 (protegido) 7,2 (transparente)Velocidad de Codec ACELP; 4,6 kbit/s RPE-LTP; 13kbit/s Indeciso; 2,4 ó 4,8 kbit/s No especificada IMBE; 4,4 kbit/s

SISTEMAS TRUNKING DIGITALES ESTANDARIZADOS

Tabla 3: Características de los sistemas trunking digitales propietarios [6].

CARCTERISTICA ASTRO EDACS iDEN TETRAPOLBanda de Frecuencia (En general) [MHz] 136-174, 380-520, 700/800/900 160/450/70, 806-870,896-941 806-870, 890-960, 1500 68-88, 380-512, 830-930Separación del Canal [kHz] 12,5 - 20 - 25 - 30 12,5 - 25 25 10 - 12,5Acceso al Canal FDMA FDMA 6TDMA FDMAModulación C4FM (QPSK - C) GFSK 16QAM, TCM GMSKTasa total de transmisión de bit [kbit/s] 9,6 9,6 64 8Máxima transmisión de bit por usuario 7,2 9,1 - 7,77 6 x 9,6 - 6 x 7,2 7,5 - 4,6 - 3,4Velocidad de Codec VSELP; 4,8 kbit/s AME ó IMBE; 4,4 kbit/s VSELP; 4,8 kbit/s RPCELP; 6,0 kbit/s

SISTEMAS TRUNKING DIGITALES NO ESTANDARIZADOS (PROPIETARIOS)

Cabe mencionar que existen además sistemas trunking propietarios desarrollados exclusivamente para la transmisión de datos, como ARDIS, MOBITEX y MODACOM. Sin embargo en este trabajo se ha enfocado en la transmisión de voz.


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2.1.4 COMPARACIÓN ENTRE RADIO CONVENCIONAL Y TRUNKING

A continuación se muestra una tabla en donde se comparan diversos aspectos importantes de analizar en ambas arquitecturas [2].

Tabla 4: Características comparativas entre los sistemas convencionales y trunking [2].

ASPECTOS DEL ANÁLISIS

CONVENCIONAL TRUNKING

Eficiencia del Espectro

� Usado en áreas con estaciones bases pequeñas y pocas frecuencias donde la eficiencia del espectro no es una necesidad.

� Usado en áreas con estaciones bases grandes donde agrupar las frecuencias puede mejorar el rendimiento del sistema.

Grado de Servicio

� Bloqueo de las llamadas en los períodos peak de uso.

� Retraso de las llamadas manual.

� La formación de colas de espera de las llamadas durante los períodos peak de uso previene los reintentos de llamadas y la colisión de mensajes.

� Retraso de las llamadas ocurre durante la formación de colas de espera de las llamadas.

Capacidad del Sistema

� Baja el rendimiento y la capacidad en los períodos máximos de uso.

� La formación de colas de espera de las llamadas proporciona un rendimiento de procesamiento y una capacidad más alta en los períodos máximos de uso.

Tiempo de Establecimiento de Llamada

� 15 [ms] típicamente para los sistemas más básicos.

� 250 [ms] típicamente para los sistemas digitales avanzados con características de autentificación de usuario. Aumenta si se utiliza encriptación.

� 250 [ms] típicamente para ambas tecnologías analógica y digital. Aumenta si se utiliza encriptación.

Arquitectura del Sistema

� Diseño simple. � Mucho más compleja que la arquitectura convencional.

Escalabilidad del Sistema

� La capacidad de expansión requiere obtener canales o frecuencias adicionales y equipamiento.

� La capacidad de expansión puede ocurrir mejorando (o ampliando) la administración de los grupos de trabajo u obteniendo frecuencias adicionales.

Seguridad del Sistema

� Menos elementos en la arquitectura permiten menos oportunidades para la intrusión.

� La frecuencia fija permite intrusear fácilmente el canal.

� La identificación de los usuarios (IDs) y la autenticación previene el acceso desautorizado.

� El salto de frecuencias (frequency hopping) entre conversaciones o mensajes hace que el intruseo sea más difícil.

Redundancia / Confiabilidad del Sistema

� Los sitios son capaz de funcionar independientemente en caso del la caída de otro sitio.

� El sistema auxiliar típicamente convierte el sistema en modo convencional.


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ASPECTOS

DEL ANÁLISIS CONVENCIONAL TRUNKING

Interoperabilidad Multi

Organizacional

� La naturaleza no propietaria del sistema permite fácilmente la interoperabilidad.

� La naturaleza propietaria de la tecnología trunking puede hacer la interoperabilidad muy difícil.

� La creación de nuevas líneas organizacionales de grupos de trabajo pueden ser hechas en tiempo real.

Impacto Organismos Públicos

� Los organismos públicos están empezando emigrar de los sistemas de radio convencionales requiriendo que las entidades pequeñas con los requisitos mínimos se unan usando un sólo sistema.

� Los organismos públicos están incentivando el uso de la tecnología trunking como una tecnología eficiente en términos del uso del espectro.

� La tecnología trunking permitió bajar las bandas de frecuencia de las tecnologías de radio móviles.

Requiere Disciplina del Usuario

� Requiere una cantidad considerable de disciplina por parte del usuario para garantizar que todos los usuarios en el sistema puedan compartir el canal.

� Las asignaciones del canal son controladas computacionalmente, para que los usuarios no tengan que monitorear el sistema para ubicar un canal disponible para hacer una llamada.

Sistema de Administración

� Requiere administración manual. � La administración de muchas características del sistema son automatizadas. El sistema provee una extensa capacidad de reportes de administración.

Entrenamiento para Operadores del Sistema

� Generalmente, requiere menos entrenamiento, pero algunos sistemas de mayor envergadura requieren un conocimiento más detallado de la configuración del sistema por parte del operador o del despachador (consola de despacho).

� Requiere más entrenamiento por parte de los técnicos y de los administradores.

Costo Efectivo del Sistema

� Más económicos que los sistemas trunking.

� Bastante más costosos que los sistemas convencionales.

Costo Radios Móviles

� Más económicos. � Equipos disponibles por varios

vendedores. � La tecnología no propietaria

favorecen un mercado competitivo para los equipos y por ende a los consumidores con mejores precios.

� Pagos más costosos para características y funciones adicionales.

� Los equipos portátiles son muy computarizados.

� Las tecnologías propietarias limitan el mercado competitivo para los equipos.

En consecuencia la decisión que debe enfrentar cualquier agencia para escoger entre una arquitectura u otra esta sujeta a las necesidades específicas que ella enfrente. En la tabla siguiente se a resumido los aspectos que prevalecen en cada tecnología y que son de ayuda al momento de tomar dicha decisión.


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Tabla 5: Resumen de aspectos más relevantes de los sistemas convencionales y trunking.

En resumen cabe mencionar que aunque los sistemas de radio convencionales han sido históricamente la industria para las agencias de seguridad públicas, los sistemas trunking están siendo cada vez más utilizados. Actualmente, estos sistemas pueden servir a un número mayor de usuarios con la misma cantidad de recursos del espectro de frecuencias. Las tecnologías emergentes de trunking digital, están prometiendo mayor eficiencia espectral y las oportunidades de interoperabilidad están siendo más reforzadas. Como las agencias de seguridad pública están requiriendo competir cada vez más con entidades comerciales y otras agencias por el espectro disponible, los sistemas trunking continuarán siendo la mejor opción para la industria. El mayor obstáculo que enfrentan la mayoría de las agencias de seguridad pública interesadas en los sistemas de radio trunking es su elevado costo. Sin embargo este elevado aumento en los costos puede justificarse fácilmente basado en el área de cobertura, el número de usuarios, las características tecnológicas deseadas, y la disponibilidad del espectro. Adicionalmente, estos costos pueden compensarse a través de soluciones compartidas de sistemas que incorporen agencias locales, provinciales y regionales, que abarquen áreas más extensas. En este tipo de soluciones, las agencias de seguridad públicas experimentan el más alto grado de interoperabilidad, pues todos ellos son miembros del mismo sistema.

CONVENCIONAL TRUNKING

� Bajo tiempo de establecimiento de llamada.

� Arquitectura sencilla del sistema.

� Fácil interoperabilidad multi organizacional.

� Bajo entrenamiento (capacitación) para los operadores del sistema.

� Bajo costo efectivo del sistema.

� Bajo costo unidades portátiles.

� Uso eficiente del espectro.

� Alto grado de servicio del sistema (sobre todo en periodos peak de uso).

� Alta capacidad del sistema.

� Gran escalabilidad del sistema.

� Mayor seguridad del sistema.

� Redundancia y confiabilidad del sistema.

� Para organizaciones públicas (Impacto político).

� No requiere disciplina por parte de los usuarios.

� Administración automática del sistema.


41

2.2. MODELOS UTILIZADOS PARA EL CÁLCULO DE COBERTURA

Los mecanismos por los cuales las ondas electromagnéticas se propagan son diversos pero generalmente son atribuidos a la reflexión, difracción y dispersión (scattering) [7].

Figura 20: Mecanismos de Propagación [7].

Muchos sistemas de radio operan en áreas urbanas o en ambientes interiores donde no hay línea vista entre el transmisor y el receptor, por ejemplo a causa de la presencia de altos edificios, muros, árboles, cerros etc. lo cual causa severas pérdidas. Además la señal puede tomar diferentes trayectos debido a las múltiples reflexiones y/o difracciones en diferentes objetos, que hacen que el receptor reciba una señal distorsionada constituida por la suma de las contribuciones de las distintas trayectorias que llegan desfasadas en el tiempo. La interacción entre estas ondas produce lo que se denomina desvanecimiento multitrayectoria de la señal [8]. Los modelos de propagación se han enfocado tradicionalmente en calcular el denominado desvanecimiento de gran escala (ó Log-Normal) que es aquel que depende fundamentalmente de la distancia entre el transmisor y el receptor (Lp), en cambio el desvanecimiento de pequeña escala (ó Rayleigh) que es causado por la propagación multitrayectorias, la velocidad del trasmisor y/o del receptor (si es comunicación móvil) y el cual depende del ancho de banda de la señal transmitida, en general no se considera en dichos modelos. En general para realizar los cálculos de los enlaces (o cobertura) lo que se hace es predecir la potencia promedio de la señal recibida a una distancia determinada del transmisor utilizando algún modelo de propagación particular según las características geográficas y dados los siguientes parámetros: potencia de transmisión, ganancias y pérdidas en el transmisor y ganancias y pérdidas en el receptor. Esto es lo que se conoce como Link Budget o balance de potencias. En particular esto se puede modelar con la siguiente expresión [7]:

rtprttr GGLLLPP ++−−−= (1)

Reflexión Dispersión Difracción Apantallamiento Refracción


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Donde:

Pr: Potencia disponible a la entrada del receptor [dBm]

Pt: Potencia entregada por el transmisor [dBm]

Lt: Pérdidas en línea o guía de transmisión [dB]

Lr: Pérdidas en línea o guía de recepción [dB)

Lp: Pérdidas de propagación [dB]

Gt: Ganancia de la antena transmisora [dB]

Gr: Ganancia de la antena receptora [dB] Debido a las características que presentan las estaciones, talleres y cocheras de las Líneas 4/4A del Metro de Santiago, se escogerán los siguientes modelos de propagación, según el tipo de ambiente en donde se propagan las ondas. Particularmente estas infraestructuras presentan ambientes exteriores (outdoor), interiores (indoor) y túneles. Los modelos en general presentan restricciones en cuanto a las frecuencias utilizadas, distancia mínima entre transmisor y receptor, alturas mínimas de las antenas, etc. las cuales deben ser respetadas para que el modelo haga una buena predicción. Para la elección de los modelos de propagación se consultaron las referencias [7], [9], [10] y [11]. 2.2.1 COBERTURA EN EXTERIORES

• Propagación en espacio Libre:

Este modelo es usado para predecir la potencia de la señal recibida cuando el transmisor y el receptor tienen una línea vista sin obstrucción de ningún tipo entre ambos. Se resume en la siguiente expresión:

44.32])[log(20])[log(20][ +⋅+⋅= KmdMHzfdBLp (2)

Donde:

Lp: Pérdidas de propagación [dB]

f: Frecuencia [MHz]

d: Distancia al transmisor [Km.] Este modelo será utilizado para hacer los cálculos de cobertura en los viaductos3 de las estaciones superficiales, y al interior de los talleres y cocheras, pues en todos éstos lugares las ondas se propagan en el espacio y hay línea vista sin ninguna obstrucción entre el transmisor y el receptor.

3 Viaducto se le denomina a las vías de la red de Metro S.A. que van por la superficie.


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2.2.2 COBERTURA EN INTERIORES

La característica principal de la propagación en ambientes interiores que la distingue de un ambiente al aire libre es que el desvanecimiento multitrayectoria normalmente es muy severo. No existe línea de vista entre el transmisor y el receptor, y las características del ambiente pueden cambiar drásticamente en muy cortos períodos de tiempo y de distancia. Los intervalos de cobertura involucrados tienden a ser bastante cortos, del orden de 100 m o menos [8].

• Modelo de propagación en interiores multi – muros (MWM):

ff

I

i

wiwiCfsp

bfN

fN

NNdBLdBLdBL αα ⋅+⋅++=

−+

+

∑=

1

2

1

][][][ (3)

Donde:

Lfs: Pérdidas de propagación en espacio libre

LC: Constante Nwi: Número de paredes atravesadas tipo-i

Nf: Número de pisos atravesados

αwi: Atenuación de paredes tipo-i

αf: Atenuación entre pisos adyacentes b: Parámetro empírico

I: Número de diferentes tipos de paredes atravesadas Los parámetros de este modelo se pueden obtener de las tablas expuestas en [9]. Este modelo será utilizado para hacer los cálculos de cobertura al interior de todos los tipos de estaciones (superficiales, subterráneas y de combinación), pues en todos éstos lugares las ondas se propagan en un ambiente confinado en donde en general no hay línea vista entre el transmisor y el receptor debido a la presencia de muros, pisos, etc. 2.2.3 COBERTURA EN TÚNELES

Es difícil proporcionar coberturas de radio confiables dentro de un túnel. Una del las razones principales de esta complejidad es que el ambiente de propagación es una estructura encerrada, y además cada túnel tiene características únicas de propagación debido a su construcción, estructura, y tamaño. Los aspectos más críticos que diferencian la propagación dentro de un túnel son el tipo de material con que esta construido el túnel, su curvatura y su ángulo con respecto al eje axial (rectitud) [8]. Por este motivo existen muy pocos modelos de propagación en túneles en la literatura que entreguen buenas predicciones para cualquier tipo de túneles. Más aún en general se recomienda realizar medidas de las pérdidas en el túnel particular en donde se desea realizar las pruebas de cobertura.


44

Por este motivo se tomaron las mediciones realizadas por Interexport S.A. con antenas en la frecuencia de 400 MHz en recintos de Metro S.A., específicamente en el tramo Santa Ana - Ricardo Cumming y Tobalaba - Cristóbal Colón. Estas mediciones definieron un modelo de propagación en túnels con los siguientes parámetros [11]:

� Pérdida Longitudinal: 94.64 dB/Km � Pérdida de Acople Antena Base-Antena Receptor: 46.97 dB

Este modelo se resume en la siguiente expresión:

97.46][45.96][ +⋅= kmddBLp (6)

Este modelo será utilizado para hacer los cálculos de cobertura al interior de los túneles que unen las estaciones de todos los tipos (superficiales, subterráneas y de combinación), además del túnel que va desde la Línea 4 a los talleres y cocheras.


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3. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Y SOLUCIÓN PROPUESTA

3.1. REQUERIMIENTOS GENERALES BASES DE LICITACIÓN

De acuerdo a [12] los requerimientos más importantes para la plataforma de radiocomunicaciones de la Red de Metro S.A. en las Línea 4 y 4A son:

• Una plataforma para el sistema de radiocomunicaciones que permita proveer comunicaciones inalámbricas de voz en cada una de las estaciones (28), talleres (1), cocheras intermedias (1), las vías y trenes de la Línea 4/4A. Esta plataforma estará dividida en dos subsistemas independientes: Subsistema de Radiocomunicaciones de Seguridad, y de Operaciones y Mantenimiento.

• Control Centralizado de las comunicaciones en el edificio SE/AT a través de las

consolas de comando de ambos Subsistemas. Específicamente se deberán incorporar al Subsistema de Operación las consolas CC L4/4A4, PCC L4/4A5 y al Subsistema de Seguridad las consolas CCS L46, CCS L4A7 y SS L4/4A8.

• Ambos subsistema de radiocomunicaciones deberán proporcionar comunicación de voz entre los equipos portátiles como entre cualquiera de ellos con las consolas de comando ubicadas en el SE/AT.

• Enlaces dedicados punto a punto para los enlaces entre las estaciones fijas y el switch de control, tipo 4 hilos de voz y 4 hilos de control, por medio de la red multiservicio de comunicaciones por fibra óptica. Para esto Metro S.A. entregará estos enlaces en regletas tipo Krone, en el edificio SE/AT, en el extremo correspondiente al switch de control y en el Local Técnico, en el extremo correspondiente a las estaciones, talleres y cocheras intermedias de Metro S.A.

• Comunicación entre Consolas de Despacho de Líneas 4/4A y entre Consolas de Despacho en estaciones de combinación pertenecientes a ambas Líneas. Por ejemplo en la estación de combinación Tobalaba, debe existir comunicación entre las Consolas de Despacho Línea 1 con los Consolas de Despacho de Línea 4.

• Capacidad de los operadores de las Consolas de Despacho de efectuar enlaces (Patch) entre un grupo parcial o total de usuarios dentro de cualquier estación de las Líneas 4/4A.

• Capacidad de la plataforma de radiocomunicaciones para interconectarse con la PBX privada de Metro S.A. (8 anexos en total, 4 por subsistema).

4 Centro de Comunicaciones de Línea 4/4A 5 Puesto de Comando Centralizado de Línea 4/4A 6 Centro de Control de Seguridad de Línea 4 7 Centro de Control de Seguridad de Línea 4A 8 Supervisión de Seguridad de Línea 4/4A


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• Incorporar la Estación Base ubicada en el SE/AT al Subsistema de Seguridad de Línea 4/4A.

• Se requiere un 20% de capacidad para ampliaciones futuras de la plataforma de comunicaciones (canales de comunicación y anexos telefónicos).

• En total se utilizan 3 canales semidúplex y 3 canales símplex en cada equipo portátil que opera dentro del Sistema de Radiocomunicaciones de voz al interior de las estaciones de la Red de Metro S.A. Estas frecuencias deberán distribuirse o enmarcarse en el rango de los 406 y 430 MHz y de acuerdo a la concesión otorgada a Metro S.A. por Subtel (Subsecretaria de Telecomunicaciones).

• La zona de servicio de cada estación base (cobertura), abarca el segmento de vías al interior de la estación en la cual se encuentra instalada, parte de las vías en dirección a las estaciones de Metro S.A. contiguas (hasta el 75% de la interestación) y el 100% de las vías en donde se realiza la transferencia de trenes, para el caso de las estaciones terminales. La zona de servicio al interior de las estaciones debe ser de un 100%.

• Se contempla el suministro de equipos portátiles para uso en el interior de las estaciones, talleres y cocheras (193 equipos portátiles). Cada equipo portátil debe incluir dos baterías recargables, cargador de sobremesa y antena helicoidal de baja ganancia, tipo "stubby”.

• El equipo base/repetidor UHF, debe permitir ser controlado remotamente por enlaces de 4 hilos mediante señalización E&M.

• El Proveedor deberá suministrar reguladores de tensión y unidades de respaldo de energía (UPS9 ) que aseguren el funcionamiento ininterrumpido del sistema con una duración mínima de 20 minutos, para todo el equipamiento instalado en el edificio central de operaciones, SE/AT (switch de audio y consolas).

9 UPS (Uninterruptible Power Supply) es un equipo o dispositivo capaz de suministrar potencia o energía frente a alguna interrupción de lo que seria el suministro normal de la misma.


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3.2. SOLUCIÓN PROPUESTA SISTEMA RADIANTE

3.2.1 SISTEMA RADIANTE PROPUESTO

En cada estación, taller y cocheras se utilizará un repetidor/base marca Motorola, compuesto por 2 radios móviles modelo PRO5100 (radios bases), las cuales se instalarán en un gabinete localizado en la sala de Corrientes Débiles (o Local Técnico). Este tipo de sistemas de radiocomunicaciones es de tipo convencional con repetidor y ha sido utilizado en los sistemas de radiocomunicaciones de las Líneas 2, 3 y 5 por lo tanto es un sistema probado y aceptado por Metro S.A. El controlador del repetidor tiene una interfaz de 4 hilos con señalización E&M para la conexión, vía la Red Multiservicios de Metro S.A. (RMS), al switch de audio del sistema ubicado en el SE/AT. Cabe mencionar que la Red Multiservicio es una red de fibra óptica (OTN) con topología tipo anillo. El sistema radiante de casi la totalidad de las estaciones estará compuesto por un duplexor y una antena omnidireccional de ganancia 2.14 dBi, ambos conectados por cable coaxial tipo RG8. En la Figura 21 se muestra el repetidor propuesto para ambos subsistemas en cada estación, y su conexión a la RMS de Metro S.A.

Figura 21: Repetidor de ambos subsistemas en estaciones, talleres y cocheras.

Antena Omni 2.14 dBi

.

Duplexor 406 – 430 MHz

-

Radio Rx (PRO5100)

Radio TxRx (PRO5100)

Interfaz RB-3 E&M 4Hilos

Nodo OTN

Coaxial RG8

Multipar

Coaxial RG58

B a y N e t w o r k s

OTN L4/4A

(Ubicada en Anden)


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En estaciones de mayor envergadura tales como las estaciones de combinación, específicamente Tobalaba, Vicente Valdés, Vicuña Mackenna y La Cisterna, es posible que haya problemas de cobertura, por este motivo se utilizará el mismo sistema radiante pero con 2 antenas omnidireccionales de ganancia 2.14 dBi (o 3 si fuese necesario) mediante un splitter de 2 vías, y se considerará aumentar el nivel de potencia radiada en las radios bases de tal manera de obtener una cobertura óptima. En la Figura 22 se muestra el repetidor propuesto para ambos subsistemas en las “estaciones de combinación” y su conexión a la RMS de Metro S.A.

Figura 22: Repetidor de ambos subsistemas en estaciones de combinación.

De la misma forma en los talleres y cocheras10, también es posible que haya problemas de cobertura pues para ingresar a éstos, los trenes deben ingresar a túneles en curvatura medianamente largos y se requiere también cubrir esas zonas. Por este motivo el sistema radiante estará compuesto por un duplexor y dos antenas. Una de las antenas será direccional tipo panel de ganancia 7 dBi (la cual apuntará hacia el túnel), y una omnidireccional de ganancia 2.14 dBi (para dar cobertura al interior de las cocheras y talleres) ambas conectadas mediante un splitter utilizando cable coaxial tipo RG8. En la

10 Los talleres y cocheras son los lugares en donde se guardan los trenes durante la noche o para mantención.



-

Radio Rx (PRO5100)



Nodo OTN

Coaxial RG8

Multipar

Coaxial RG58


OTN L4/4A


Splitter 2 vías 140 – 470 MHz

(Ubicada en Anden) (Ubicada en Mesanina)


49

Figura 23 se muestra el repetidor propuesto para ambos subsistemas en las “talleres y cocheras” y su conexión a la RMS de Metro S.A.

Figura 23: Repetidor de ambos subsistemas en talleres y cocheras.

• DESCRIPCIÓN FUNCIONAL DE LOS ELEMENTOS:

� Nodo OTN: Corresponde al medio de acceso de los canales de control y voz del

sistema radiante a la red de fibra óptica de Metro. De acuerdo a [12] la conexión de los canales de voz y control de los repetidores ubicados en Estaciones, Talleres y Cocheras 4 hilos) debe efectuarse mediante una regleta tipo Krone, en el Local Técnico o de Corrientes Débiles, los que serán puestos a disposición por Metro S.A.

Figura 24: Regleta tipo Krone [13].


-

Radio Rx (PRO5100)



Nodo OTN

Coaxial RG8

Multipar

Coaxial RG58


OTN L4/4A


Splitter 2 vías 140 – 470 MHz

Antena Direccional Tipo Panel 7 dBi


50

� Interfaz RB-3 E&M: La interfaz RB-3 E&M, es un dispositivo electrónico diseñado por Acintel Ingeniería Ltda., destinado a controlar una amplia gama de transceptores y repetidores de radio, que no poseen canales de control E&M, mediante señalización E&M. Como se aprecia en la Figura 25, la interfaz RB-3 E&M por una parte se conecta a la OTN de la estación, mediante una conexión 4H + E&M y por otro lado, tiene dos entradas denominadas CON1 y CON2, que se conectan directamente a las radio móviles PRO5100 de Motorola, que funcionan mediante señalización por tonos. De esta forma, el switch de audio ubicado en el SE/AT, puede controlar con señalización E&M dichos repetidores. Si la interfaz RB-3 E&M recibe una señal RF por la puerta CON1 de la Radio base Rx la envía automáticamente por la puerta CON2 hacia la radio base TxRx. Por otro lado si recibe una señal RF por la puerta CON2 de la Radio base TxRx la envía automáticamente hacia el Nodo OTN de la estación, mediante la conexión 4H + E&M (Conector tipo Phoenix Contact) [14].

Figura 25: Interfaz RB -3 E&M [14].

� Radio Base TxRx y Radio Base Rx: El sistema radiante propuesto cuenta con dos

radios móviles marca Motorola, modelo PRO5100 pues debe ser capaz de proporcionar comunicación de voz entre equipos portátiles y entre equipos portátiles y las consolas de comando ubicadas en el SE/AT. Para esto se programan las radios una en modo Transmisión/Recepción (TxRx) y la otra sólo en modo Recepción (Rx). La radio base TxRx trasmite y recibe a la misma frecuencia y la radio base Rx sólo recibe a una frecuencia que es un subtono diferente al anterior. Como se mencionó anteriormente estas radios operan mediante señalización por tonos [15].

Figura 26: Radios Base marca Motorola modelo PRO5100 [15].

Las principales características de ésta radio móvil se muestran a continuación.

- 64 Canales - Potencia de transmisión: 1-25 Watts - Identificación de Llamada PTT-ID (envío / recepción) - Alerta de Llamada (envío / recepción) - Llamada Selectiva de Voz (envío / recepción) - Verificación del Radio (envío / recepción)


51

- Inhibición Selectiva del Radio (recepción) - Emergencia (envío) - Zonificación - Monitoreo - Rastreo con Doble Prioridad - Pantalla de 14 Caracteres Alfanuméricos - Bloqueo de Canal Ocupado

� Duplexor 406-430 MHz: Este dispositivo permite que una simple antena opere

como transmisor y receptor reduciendo así el número de antenas y/o torres, además de proporcionar igual cobertura al transmitir y recibir pues el patrón de radiación de la antena es idéntico en ambos casos. Utilizan filtros pasa banda en cada una de sus entradas que permiten discriminar en frecuencia dejando circular las señales RF de la antena al receptor y del transmisor a la antena, sin acoplamiento excesivo entre el receptor y el transmisor. Los duplexores son diseñado específicamente para cada uso en función del número de puertas y las frecuencias de éstas. En este caso se utilizará un Duplexor de dos vías de frecuencia 406 – 430 MHz, 50 W marca RFS modelo 633-6A [16].

Figura 27: Duplexor 406-430 MHz [16].

� Splitter 2 vías 140 - 470 MHz: Dispositivo que permite dividir una entrada de señal

de RF en dos o más salidas (vías). Las señales obtenidas en las salidas son una fracción de la señal RF de entrada que depende del número éstas. En este caso al ser un Splitter de dos vías se tendrá a la salida dos señales con la mitad de la señal RF de entrada. Estos dispositivos están hechos para operar en una banda determinada de frecuencias. Se utilizará un splitter de 2 vías marca AFL [17].

Figura 28: Splitter 2 vías 140 – 470 MHz [17].


52

� Antena Omnidireccional: Este tipo de antena radía en todas direcciones proporcionando así un patrón de cobertura superior para todas las aplicaciones de radio móvil y fijas que utilizan frecuencias UHF. Su diseño del perfil bajo provee a la industria la confiabilidad y liderazgo en desempeño de aplicaciones de banda ancha y con mínimas pérdidas. En particular se utilizará una antena marca Maxrad modelo MPLV Low Profile 2.14 dBi 400 - 440 MHz [18].

Figura 29: Antena omnidireccional de ganacia 2.4 dBi [18].

� Antena Direccional Tipo Panel: La ventaja de este tipo de antenas es que radía en

una dirección especifica, concentrando la densidad de potencia en la dirección de máxima radiación. En particular se utilizará una antena direccional tipo panel marca Kathrein modelo Indoor Directional Antenna 405 - 430 MHz, 7 dBi, Vertical Polarization, Half-power Beam Width 90° [19].

Figura 30: Antena direccional tipo panel de ganancia 7dBi [19].

� Terminales Portátiles: Se han considerado 193 terminales portátiles marca

Motorola modelo PRO5150, cada uno con dos baterías marca Motorola recargables @ 7.5 V NiMH 1900 mAH, un cargador rápido y una antena UHF tipo “Stubby”. Los terminales portátiles deben incluir los siguientes accesorios: Cargadores rápidos, baterías de larga duración, cable de programación (Ribless), etc. [20]. Las principales características de estos terminales se muestran a continuación.

- Banda: 403 - 470 MHz - Potencia de transmisión: 1-4 Watts - 16 canales - Operación mediante repetidor o radio a radio. - Identificación de llamada (PTT ID) - Scanning con prioridad11 - Sensibilidad @20 dB SINAD: 0.5 V

11 Esta característica será muy relevante para los subsistemas de Operación y Mantenimiento.


53

Figura 31: Terminal portátil marca Motorola modelo PRO5150 [20].

• FRECUENCIAS UTILIZADAS:

Existen 3 tipos de canales half-duplex para cada subsistema de radiocomunicaciones, los cuales serán utilizados por repetidores adyacentes y se irán reutilizando por cada 3 estaciones (reuso de frecuencias), lo que asegura que no se produzcan patrones de interferencia entre estaciones [12]. La designación de frecuencias en la banda de los 408 y 423 MHz para cada uno de éstos tipos de canales en cada subsistema se detallan en la Tabla 6.

Tabla 6: Frecuencias utilizadas por los Tipos de canales en cada subsistema en MHz.

LOCAL Tx RxTipo I 408,225 423,275Tipo II 408,250 423,300Tipo III 408,275 423,325

SE/AT Tx RxTipo I 408,225 408,275Tipo II 408,250 408,275Tipo III 408,275 408,275

SEGURIDAD

LOCAL Tx RxTipo I 408,150 423,200Tipo II 408,175 423,225Tipo III 408,200 423,250

SE/AT Tx RxTipo I 408,150 408,150Tipo II 408,175 408,150Tipo III 408,200 408,150

OPERACIONES Y MANTENIMIENTO

La asignación de los tipos de canales o frecuencias en cada estación, taller y cocheras de Línea 4/4A se definen mediante un plan de frecuencias el cual se detalla en el Anexo B.

Los terminales portátiles deben ser programados con 12 canales, de los cuales los 6 primeros corresponden al Subsistema de Seguridad y los 6 restantes al Subsistema de Operación y Mantenimiento. La programación de los canales en los equipos terminales se muestra en la Tabla 7.


54

Tabla 7: Asignación de canales de terminales portátiles.

SUBSISTEMA TIPO CANAL COMUNICACION1 LOCAL2 SE/AT3 LOCAL4 SE/AT5 LOCAL6 SE/AT7 LOCAL8 SE/AT9 LOCAL10 SE/AT11 LOCAL12 SE/AT

III

ISE

GURID

AD

OPE Y

MANT

II

III

I

II

• TIPOS DE COMUNICACIÓN:

� SUBSISTEMA DE SEGURIDAD:

En éste Subsistema se distinguen 3 tipos de comunicación [12]:

- Comunicación Local: Este tipo de comunicación se realizará entre terminales de una misma estación, taller o cocheras. Para ello el usuario deberá situarse en el canal local definido en una posición de la perilla del terminal. Este tipo de comunicación se ilustra en la Figura 32.

- Comunicación Rx SE/AT: Este tipo de comunicación se realiza entre un terminal y

la posición de despacho CCSL4, CCSL4A, SSL4/4A. La comunicación es inicializada por el usuario de seguridad, el cual deberá ubicar la perilla del terminal portátil en la posición para las comunicaciones con el SE/AT. En éste caso el repetidor funcionará como base, es decir, no irradiará la señal RF en la estación. Dado que los portátiles de seguridad tendrán solamente un canal (idéntico en cada terminal) para las comunicaciones con el SE/AT, la frecuencia de transmisión de éste deberá ser común. Este tipo de comunicación se ilustra en la Figura 33.

- Comunicación Tx SE/AT: Este tipo de comunicación se realiza entre la posición de

despacho CCSL4, CCSL4A, SS4/4A y un terminal de seguridad. La comunicación es inicializada por el despachador, el cual deberá seleccionar el canal de seguridad en la consola. En caso que el usuario de seguridad se encuentre en el canal Local, las llamadas provenientes desde el SE/AT serán recibidas de igual forma puesto que la frecuencia de transmisión del repetidor de Seguridad es la misma tanto para las comunicaciones Locales como para las con el SE/AT en una misma estación. Este tipo de comunicación se ilustra en la Figura 34.


55

Figura 32: Local.

Figura 33: Rx SE/AT.

Figura 34: Tx SE/AT.


56

� SUBSISTEMA DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO:

En éste Subsistema se distinguen 3 tipos de comunicación [12]:

- Comunicación Local: Este tipo de comunicación se realizará entre terminales de mantenimiento de una misma estación, taller o cocheras. Para ello el usuario deberá situarse en el canal local definido en una posición de la perilla del terminal. Este tipo de comunicación es idéntico al del subsistema de Seguridad, el cual se ilustra en la Figura 32.

- Comunicación Rx SE/AT: Se refiere a la comunicación inicializada por un terminal portátil de Operación con las consolas asociadas a éste Subsistema (CCL4/4A y PCCL4/4A). Todos los terminales portátiles y los repetidores se programarán con una frecuencia común de transmisión y de recepción respectivamente. Esto permite que la llamada sea recibida por la estación base más cercana, independiente de la ubicación en donde se encuentre el terminal portátil. Este tipo de comunicación se ilustra en la Figura 35.

- Comunicación Tx SE/AT: Se refiere a la comunicación inicializada por las consolas de éste Subsistema con los terminales portátiles de Operación. Debido a la existencia de traslapes de cobertura en la Línea originados por los puntos de radiación contiguos se considera el uso de 3 frecuencias de transmisión reutilizadas por cada 3 estaciones bases adyacentes. Esto permite eliminar la posibilidad de que se creen patrones de interferencia al interior del túnel. A su vez los terminales portátiles se programarán para que escaneen éstos 3 canales, lo que asegurará la recepción de la llamada. Este tipo de comunicación se ilustra en la Figura 36.

Figura 35: Rx SE/AT.

F C F C

F C

Estación N+1 Estación N+2 (F2, FC) (F3, FC)

Estación N (F1, FC)


57

Figura 36: Tx SE/AT.

• RESUMEN DE EQUIPAMIENTO:

� 30 Gabinetes 19” a instalar en estaciones, talleres y cocheras. � 120 radios base UHF marca Motorola modelo PRO5100 � 60 Interfaces 4 hilos E&M marca Acintel modelo RB-3-EM � 30 Fuentes de Poder 20A continuos, 12 VDC marca Astron modelo SRM-25M. � 60 Duplexores UHF marca RFS modelo 633-6A � 68 Antenas omnidireccionales UHF de bajo perfil marca Maxrad modelo MLPV � 4 Antenas direccionales tipo panel marca Kathrein modelo Indoor Directional

Antenna 405 - 430 MHz, 7 dBi, Vertical Polarization, Half-power Beam Width 90°. � 12 Splitters/Combiners de 2 vías UHF marca AFL � Cable coaxial RG8 marca Belden modelo 9913 � Cable coaxial RG142 marca Belden modelo 4142 (Base antenas) � Cable coaxial RG 58 marca Belden modelo 9310 � Conectores UHF � 193 Equipos portátiles marca Motorola modelo PRO5150 para 16 canales. � 386 Baterías recargables @ 7.5 V NiMH 1900 mAH. � 193 Cargadores rápidos @ 220 VAC � 193 Antenas UHF tipo “Stubby” � 386 NIMH, 1900 MAH 7.5V Battery � 2 Pro Series CPS & Tuner � 2 Ribless Programming Cable

Scanning F1, F2, F3

F 1 F2 F

3

Estación N+1 Estación N+2 (F2, FC) (F3, FC)

Estación N (F1, FC)


58

3.2.2 ANÁLISIS Y CÁLCULOS DE COBERTURA

En esta sección se realiza un análisis y cálculo de cobertura para cumplir con los requerimientos de las bases de Licitación para el Sistema de Radiocomunicaciones de Línea 4/4A expuestos en el punto 3.1. Para visualizar de mejor manera éstos requerimientos de cobertura se muestra en la Figura 37 un diagrama ejemplificatorio.

Figura 37: Requerimientos de cobertura en estaciones.

Ahora bien para realizar este análisis se plantean algunos supuestos y simplificaciones con el objeto de facilitar y acotar los cálculos. • Supuestos y simplificaciones: 1) Las Líneas 4/4A cuentan en total con 28 estaciones, 1 taller y 1 cochera, luego en

estricto rigor se debe realizar el análisis de cobertura para cada una de éstas, sin embargo para simplificar y reducir el número de cálculos se clasificará el total de estaciones, talleres/cocheras sólo en 4 tipos que representen las características de éstas, y se escogerá una de cada tipo lo más representativa posible. La clasificación de los tipos de estaciones, talleres/cocheras y la elección de la estación, taller/cochera más representativa (en negrita) se muestra a continuación.

(a) Estaciones Superficiales: Los Presidentes, Rotonda Quilín, Las Torres, Macul,

Rojas Magallanes, Trinidad, Los Quillayes (LQU), Elisa Correa, Hospital Sótero del Rió, Protectora de la Infancia, Santa Julia, La Granja, Santa Rosa, San Ramón (14 estaciones).

(b) Estaciones Subterráneas: Cristóbal Colon, Francisco Bilbao, Príncipe de Gales

(PDG), Simón Bolívar, Plaza Egaña, Los Orientales, Rotonda Grecia, Las Mercedes, Puente Alto (9 estaciones).

(c) Estaciones de Combinación: Tobalaba (TOB), Vicuña Mackenna (Línea 4 y

Línea 4A, Vicente Valdés y La Cisterna (5 estaciones). (d) Taller/Cochera: Cocheras Intermedias y Talleres Puente Alto (TPA)

(2 talleres/cocheras).

Estación N

Estación N+1

Estación N-1

0.75 INT 1

D1 D2

Túnel Túnel

0.75 INT 2

INTERESTACIÓN 2 (INT 2) INTERESTACIÓN 1 (INT 1)


59

2) Como se mencionó anteriormente la plataforma de radiocomunicaciones esta dividida en dos subsistemas independientes: Subsistema de Seguridad y Subsistema de Operaciones y Mantenimiento, luego se deben satisfacer los requerimientos de cobertura en ambos subsistemas. En consecuencia se deben hacer los cálculos de cobertura para ambos subsistemas, sin embargo ambos subsistema son completamente idénticos, luego se harán los cálculos para cualquiera de los dos subsistemas indistintamente.

3) Para simplificar se realizarán los cálculos de cobertura en túneles (a las estaciones

representativas escogidas de cada grupo) sólo para el tramo de mayor distancia entre las estaciones adyacentes a éstas, de acuerdo a [12]. Es decir para la estación Príncipe de Gales, el tramo Bilbao - Príncipe de Gales (1423 m), para Los Quillayes, el tramo Trinidad – Los Quillayes (1433 m) y para Tobalaba, el tramo Tobalaba - Colón (1311 m).

4) De la misma forma para simplificar los cálculos de cobertura en interiores (a las

estaciones representativas escogidas de cada grupo) se considerará sólo el enlace más crítico que es aquel que esta más alejado de la antena. Este enlace es entre la antena y el acceso más alejado de esta.

5) Los parámetros de atenuación para distintos tipos de materiales utilizados en modelo de

propagación en interiores expuesto en (5) se obtuvieron de [9]. Sin embargo esta información no aparece exactamente para el intervalo de frecuencias utilizado (408-420 MHz), por lo tanto se realizó una interpolación para aproximarlos a dichos valores. Por otro lado los parámetros “b” y “Lc” del mismo modelo se definieron en b = 0.46 y Lc = 0 de acuerdo a recomendaciones teóricas expuestas en [7] y [10].

6) De acuerdo a las experiencia recopilada en diversas visitas a las estaciones de Líneas

4/4A se observo que prácticamente la totalidad de los muros son de concreto y en algunas estaciones con arquitecturas más modernas, como en estaciones superficiales, se utilizaron además algunas placas metálicas relativamente delgadas para la decoración.

De acuerdo a los sistemas de repetición expuestos anteriormente, y a las hojas de datos de los equipos RF utilizados, se muestra en la Tabla 8 los parámetros utilizados para realizar los cálculos de cobertura.


60

Tabla 8: Parámetros utilizados para los cálculos de cobertura. PARAMETROS UNIDAD VALOR

Frecuencia MHz 420,00Ganancia Antena Omni Estación Base dB 2,14Ganancia Antena Direccional Estación Base dB 7,00Ganancia Antena Terminal Portátil dB 0,00Sensibilidad Radio Base dBm -117,00Sensibilidad Terminal Portátil dBm -117,00Atenuación cable coaxial RG8 dB/Km 88,00Atenuación cable coaxial RG58 dB/Km 25,92Atenuación Conectores UHF dB/Conect 0,2Pérdida Duplexor dB 1,40Atenuación Splitter 2 vías dB/Splitter 3,30Margen Fading (Criterio utilizado) dB -10,00Umbral Fading Radio base dBm -107,00Umbral Fading Terminal Portátil dBm -107,00

De la misma forma a través los planos de las estaciones disponibles en AutoCad, se realizó un análisis de la arquitectura de las estaciones representativas en cuanto a largos de los túneles, cantidad de pisos, cantidad de muros, tipo de materiales, etc., necesarios para utilizar los modelos de propagación. Finalmente mediante los modelos de propagación expuestos en (2), (3), (4), (5) y (6), se utilizó la expresión (1) para predecir la potencia promedio recibida en el receptor. En la Tabla 9 se expone un resumen de los cálculos de cobertura realizados en estaciones superficiales, subterráneas y de combinación, talleres y cocheras de las Líneas 4/4A del Metro de Santiago. La estación representativa de cada tipo de estación, taller/cochera, se indica con su acrónimo establecido por Metro S.A. En ella aparecen los cálculos de los enlaces descendente (downlink), es decir entre la radio base y el portátil, y del enlace ascendente (uplink), es decir del portátil a la radio base. Para mayores detalles de los cálculos de cobertura ver Anexo C.

Tabla 9: Resumen de cálculos de cobertura en estaciones superficiales, subterráneas y de combinación, talleres y cocheras.

EST. REPRESENTATIVAPotencia Tx Radio Base [W]Potencia Tx Portátil [W]% Cobertura Túneles / ViaductosENLACE DOWNLINK INTERIOR VIADUCTO INTERIOR TÚNEL INTERIOR TÚNEL EXTERIOR TÚNELPotencia Tx [W] 3,00 3,00 25,00 25,00 25,00 25,00 3,00 3,00Pérdidas en Tx [dB] 5,27 5,27 4,39 4,39 14,48 8,97 7,10 8,97Pérdidas en Rx [dB] 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00Ganancia Tx [dB] 2,14 2,14 2,14 2,14 2,14 2,14 2,14 7,00Ganancia Rx [dB] 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00Pérdidas de Propagación [dB] 93,53 85,53 115,01 141,24 121,11 133,82 76,95 117,95Potencia Rx [dBm] -61,89 -53,89 -73,27 -99,51 -92,48 -99,68 -50,15 -88,16ENLACE UPLINK INTERIOR VIADUCTO INTERIOR TÚNEL INTERIOR TÚNEL EXTERIOR TÚNELPotencia Tx [W] 1,00 1,00 4,00 4,00 4,00 4,00 1,00 1,00Pérdidas en Tx [dB] 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00Pérdidas en Rx [dB] 5,27 5,27 4,39 4,39 14,48 8,97 7,10 8,97Ganancia Tx [dB] 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00Ganancia Rx [dB] 2,14 2,14 2,14 2,14 2,14 2,14 2,14 7,00Pérdidas de Propagación [dB] 93,53 84,84 115,01 141,24 121,11 133,82 76,95 117,95Potencia Rx [dBm] -66,66 -57,97 -81,23 -107,47 -97,43 -104,63 -54,92 -92,93

75% 70% 70% 75%

25,004,00

3,001,00

3,001,00

25,004,00

SUPERFICIALES SUBTERRÁNEAS DE COMBINACIÓNESTACIONES

LQU PDG TOB TPA

ESTACIONES ESTACIONES TALLERES / COCHERAS


61

3.3. SOLUCIÓN PROPUESTA SISTEMA DE DESPACHO

Para plantear soluciones para el Sistema de Despacho del Sistema de Radiocomunicaciones de Línea 4/4A, primero se deben analizar los recursos (canales de radio, canales telefónicos y posiciones de despacho) que demandan ambos subsistemas (Subsistema de Operación y Mantenimiento y Subsistema de Seguridad) según los requerimientos de las bases de Licitación [12]. Como se mencionó anteriormente las tecnologías utilizadas para plantear la solución del sistema de despacho son las tecnologías Motorola MCC5500 y Zetron 4048. El detalle de ambas tecnologías se muestra en los Anexos D y E respectivamente. Se recomienda al lector revisar éstos anexos antes de continuar con la lectura. En la Tabla 10 se muestran los recursos necesarios que debe contener el Subsistema de Seguridad para satisfacer los requerimientos de las bases de la Licitación.

Tabla 10: Recursos requeridos por Subsistema de Seguridad L4/4A.

N ° Consolas Finalidad 3 Posiciones de despacho del CCSL4, CCSL4A y SS L4/4A

N ° Canales de Radio Finalidad 30 Servicio a las estaciones, talleres y cocheras 1 Radio base del edificio SE/AT 4 Interconectar Switch L4/4A con Switch de L1, L2 y L5 7 20 % Crecimiento futuro

N ° Canales Telefónicos Finalidad 4 Interconexión con 4 anexos de PBX de Metro S.A. 1 20 % Crecimiento futuro

La finalidad del total de canales de radio considerados para el Subsistema de Seguridad (42) se explica en detalle a continuación: • Treinta (30) canales de radio:

Permiten dar el servicio de voz requerido a las estaciones, talleres y cocheras de la Línea 4/4A. Dentro de éstos 30 canales se encuentran los provenientes de las estaciones de combinación Tobalaba y La Cisterna, para lo cual se agregará un canal de audio en el switch Zetron 4048 de Línea 1 y Línea 2 asociado al Subsistema de Seguridad, de modo de establecer un único sistema radiante en éstas estaciones. Se extenderá el sistema radiante actual de las estaciones Tobalaba y La Cisterna vía divisores de potencia y antenas de bajo perfil omnidireccionales además de realizar un Patch permanente entre el canal que se agrega y el correspondiente a la estación de combinación, mediante la consola del CCS de Línea 1 y Línea 2. Con ésta solución, tanto las consolas del Subsistema de Seguridad de Línea 1 y 4/4A, y Línea 2 y 4/4A verán en pantalla simultáneamente las comunicaciones originadas en la estación de combinación Tobalaba y La Cisterna respectivamente.


62

• Un (1) canal de radio:

Permitirá que las consolas del sistema MCC5500 tengan pleno acceso recibir y transmitir a través de la radio base del edificio SE/AT. Actualmente la estación base ubicada en el edificio SE/AT se encuentra conectada al switch de audio de Línea 2 (Seguridad). El canal de radio considerado se conectará con otro canal de radio que se incorporará en el switch de audio de Línea 2 (Seguridad). Posteriormente, en la consola Zetron de Línea 2 se configurará un Patch permanente entre el canal asociado a la radio base SE/AT y el canal proveniente del sistema MCC5500.

• Cuatro (4) canales de radio:

Permiten interconectar el switch MCC5500 de Línea 4/4A con los switch de Línea 1 (Seguridad), Línea 2 (Seguridad) y Línea 5. Estas conexiones aseguran las siguientes funcionalidades:

- Establecer comunicaciones entre cualquier consola del Subsistema de Seguridad de

diferentes Líneas.

- Establecer comunicaciones entre cualquier estación del Subsistema de Seguridad de diferentes Líneas.

- Establecer un único sistema radiante en la estación de combinación Vicente Valdés, a través de la conexión de éste canal con un canal del switch de Línea 5.

• Siete (7) canales de radio:

Permiten el crecimiento futuro del Subsistema de Seguridad. De la misma forma en la Tabla 11 se muestran los recursos necesarios que debe contener el Subsistema de Operación y Mantenimiento para satisfacer los requerimientos de las bases de la Licitación.

Tabla 11: Recursos requeridos por Subsistema de Operación y Mantenimiento L4/4A.

N ° Consolas Finalidad 2 Posiciones de despacho del PCCL4/4A y CCL4/4A

N ° Canales de Radio Finalidad 30 Servicio a las estaciones, talleres y cocheras 4 Interconectar Switch L4/4ª con Switch de L1, L2 y L5 7 20 % Crecimiento futuro

N ° Canales Telefónicos Finalidad 4 Interconexión con 4 anexos de PBX de Metro S.A. 1 20 % Crecimiento futuro

La finalidad del total de canales de radio considerados para el Subsistema de Operación y Mantenimiento (41) se explica en detalle a continuación:


63

• Treinta (30) canales de radio:

Permiten dar el servicio de voz requerido a las estaciones, talleres y cocheras de la Línea 4/4A. Dentro de éstos 30 canales se encuentran los provenientes de las estaciones de combinación Tobalaba y La Cisterna, para lo cual se agregará un canal de audio en el switch Zetron 4048 de Línea 1 y Línea 2 asociado al Subsistema de Operación y Mantenimiento, de modo de establecer un único sistema radiante en éstas estaciones. Se extenderá el sistema radiante actual de las estaciones Tobalaba y La Cisterna vía divisores de potencia y antenas de bajo perfil omnidireccionales además de realizar un Patch permanente entre el canal que se agrega y el correspondiente a la estación de combinación, mediante la consola del PCC de Línea 1 y Línea 2. Con ésta solución, tanto las consolas del Subsistema de Operación y Mantenimiento de Línea 1 y 4/4A, y Línea 2 y 4/4A verán en pantalla simultáneamente las comunicaciones originadas en la estación de combinación Tobalaba y La Cisterna respectivamente.

• Cuatro (4) canales de radio:

Permiten interconectar el switch MCC5500 de Línea 4/4A con los switch de Línea 1 (Operación), Línea 2 (Operación) y Línea 5. Estas conexiones aseguran las siguientes funcionalidades:

- Establecer comunicaciones entre cualquier consola del Subsistema de Operación y

Mantenimiento de diferentes Líneas.

- Establecer comunicaciones entre cualquier estación del Subsistema de Operación y Mantenimiento de diferentes Líneas.

- Establecer un único sistema radiante en la estación de combinación Vicente Valdés, a través de la conexión de éste canal con un canal del switch de Línea 5.

• Siete (7) canales de radio:

Permiten el crecimiento futuro del Subsistema de Operación y Mantenimiento.

Con todo lo anterior se está en condiciones de proponer soluciones para el Sistema de Despacho del Sistema de Radiocomunicaciones de Línea 4/4A utilizando la tecnología Motorola MCC5500 y la tecnología Zetron 4048. A continuación se plantean dichas soluciones.

3.3.1 SISTEMA DE DESPACHO MOTOROLA MCC5500

En el edificio SE/AT se ubicará el nodo del Sistema de Despacho Motorola MCC5500 de Línea 4/4A propuesto (switch de audio), el cual será compartido por ambos Subsistemas (Seguridad y Operación). Específicamente se ubicará en el quinto piso del edificio SE/AT, y las posiciones de despacho se ubicarán en el séptimo piso del edificio SE/AT. Al compartir el switch de audio Motorola entre ambos subsistemas es necesario un solo PC CSDM, un solo PC Alias Database Center, un solo switch Ethernet 10/100 Base T y una sola UPS. Sin embargo se cargará el software CSDM (Console System Database


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Manager) en el mismo PC asociado al servidor de Alias compartiendo, ambas aplicaciones, el mismo Hardware. Este PC se conectará al CES vía una puerta serial y se ubicará en el 5° piso del edificio SE/AT. • SUBSISTEMA DE SEGURIDAD Para poder contar con los recursos de canales de radio, canales telefónicos y posiciones de despacho necesario para este subsistema especificados en la Tabla 10, es necesario contar con cierto hardware mínimo asociado al Sistema de Despacho Motorola MCC5500.

Tabla 12: Hardware Motorola mínimo requerido para Subsistema de Seguridad.

N ° Total Consolas Hardware mínimo requerido 3 PC de Despacho*

3 CAB* 3 3 CES (Cada CES soporta 1 consola)

N ° Total Canales de Radio

Hardware mínimo requerido

4 CES* (Cada CES soporta 3 DAP ⇒ 4 ⋅⋅⋅⋅ 3 = 12 DAP) 12 DAP* (Cada DAP viene con 2 canales de fábrica ⇒

12 ⋅⋅⋅⋅ 2 = 24 canales)

42 9 ADD: 2 ANALOG CHANNELS* (Cada DAP soporta 1 Add: 2 Analog Channels extra

⇒ 9 ⋅⋅⋅⋅ 2 = 18 canales ⇒ 1 CES queda disponible para el subsistema de Operación para agregarle 3 Add: 2 Analog

Channels a cada DAP) N ° Total Canales

Telefónicos Hardware mínimo requerido

3 Interfaces Telefónicas Duales* (3 ⋅⋅⋅⋅ 2 = 6 canales telefónicos ⇒ Sobra 1 canal telefónico que

está disponible para el Subsistema de Operación) 5

3 CES (Cada CES soporta 1 Interfaz Telefónica Dual) Cantidad Otro Hardware requerido

1 PC Servidor de Alias & CSDM* 1 Swich Ethernet 10/100 Base T*

En consecuencia para satisfacer todos los requerimientos del Subsistema de Seguridad de la Línea 4/4A, se necesitan aquellos recursos marcados con (*) en la Tabla 12. Cabe mencionar que al utilizar 4 CES, es posible conectar 4 consolas de despacho, sin embargo se utilizarán solo 3 consolas correspondientes a CCSL4, CCSL4A y SSL4/4A, por lo tanto se tendrá instalado un recurso de consola para el crecimiento futuro de este subsistema


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En la Figura 38 se aprecia un diagrama de la propuesta del Sistema de Despacho asociado al Subsistema de Seguridad de Línea 4/4A utilizando la tecnología Motorola MCC5500:

Figura 38: Diagrama Motorola Subsistema de Seguridad de Línea 4/4A.

• SUBSISTEMA DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO Para poder contar con los recursos de canales de radio, canales telefónicos y posiciones de despacho necesario para este subsistema, especificados en la Tabla 11, es necesario contar con cierto hardware mínimo asociado al Sistema de Despacho Motorola MCC5500.

SWITCH MOTOROLA MCC5500

Switch 10 / 100 Base - T

Audio + Data

CES _ 1

Audio + Data

TCP / IP

CES _ 2

CES _ 3 CES _ 4

CES _ 5 CES _ 6

CES _ 7

Audio + Data

RS - 232

CES _ 8

Alias Database & CSDM

Consola SSL4/4A

Consola CCSL4A

Consola CCSL4

Audio

Audio

Audio

Audio

Audio

31 Canales de Radio (Estaciones, talleres, cocheras, base SE/AT)

5 Anexos Telefónicos

4 Canales de Radio (Interconexión L1, L2 y L5)

7 Canales de Radio (Crecimiento futuro)


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Tabla 13: Hardware Motorola mínimo requerido para Subsistema de Operación.

N ° Total Consolas Hardware mínimo requerido 2 PC de Despacho*

2 CAB* 2 2 CES (2 COP) (Cada CES soporta 1 consola)



3 CES* (Cada CES soporta 3 DAP ⇒ 9 DAP) 9 DAP* (Cada DAP viene con 2 canales de fábrica

⇒ 9 ⋅⋅⋅⋅ 2 = 18 canales)

41 12 ADD: 2 ANALOG CHANNELS* (Cada DAP soporta 1 Add: 2 Analog Channels y además se utiliza el CES disponible del Subsistema de Seguridad (3

DAP) ⇒ 12 ⋅⋅⋅⋅ 2 = 24 canales ⇒ Sobra 1 canal)

N ° Total Canales Telefónicos


2 Interfaces Telefónicas Duales * (2 ⋅⋅⋅⋅ 2 = 4 canales telefónicos +1 canal telefónico disponible

del Subsistema de Seguridad) 5

3 CES (Cada CES soporta 1 Interfaz Telefonica Dual) Cantidad Otro Hardware requerido

0 PC Servidor de Alias & CSDM

(Compartida con la del subsistema de Seguridad)

0 Swich Ethernet 10/100 Base T

(Compartida con la del subsistema de Seguridad) En consecuencia para satisfacer todos los requerimientos del Subsistema de Operación y Mantenimiento de las Líneas 4/4A, se necesitan aquellos recursos marcados con (*) en la Tabla 13. Cabe mencionar que al utilizar 3 CES, es posible conectar 3 consolas de despacho, sin embargo se utilizarán solo 2 consolas correspondientes a PCCL4/4A y CCL4/4A, por lo tanto se tendrá instalado un recurso de consola para el crecimiento futuro de este subsistema En la Figura 39 se aprecia un diagrama de la propuesta del Sistema de Despacho asociado al Subsistema de Operación y Mantenimiento de Línea 4/4A:


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Figura 39: Diagrama Motorola Subsistema de Operación de Línea 4/4A.

• RESUMEN DE EQUIPAMIENTO: � 7 Unidades CES marca Motorola (vienen incorporados en cada CES la unidad COP). � 1 Gabinete 19” a instalar en el 5° piso del edificio SE/AT. � 21 Unidades DAP marca Motorola (Viene incorporado 1 Chip Add: 2 Analog

Channels). � 21 Chips Add: 2 Analog Channels de Módulos DAP marca Motorola. � 5 Interfaces Telefónicas Duales marca Motorola. � 1 PC Servidor de Alias y CSDM incluye software, licencias (Motorola) y monitor

LCD 17”. � 1 Switch Ethernet 10/100 Base T marca HP modelo Procurve. � 5 PC de Despacho para sistema MCC5500 con sus accesorios de audio, incluye

monitor 19” touch-screen, software y licencias. � 5 Unidades CAB. � 2 Tarjetas Duales de audio marca Zetron (Interconexión Switch L1 OP, Switch L1

SEG y Estación de Combinación Tobalaba). � 1 UPS 10 KVA marca Inovatec modelo Argo 100 MM. � 5 UPS 1KVA marca Optiups modelo ES1000C.

Switch 10 / 100 Base - T

CES _ 1

TCP / IP

30 Canales de Radio ( estaciones , talleres y cocheras )

CES _ 2

CES _ 3 CES _ 4 CES _ 5 CES _ 6

4 Canales de Radio ( switch 1 xL 2 Op , 2 xL 5 y 1 xL 1 Op , )

Audio

Audio

CES _ 7

Consola CCS L4A

Consola CCS L4

C o n s o l a C C S L 4

C o n s o l a C C S L 4 A

C o n s o l a S S L 4 / 4 A

A l i a s D a t a b a s e S e r v e r

35 Canales de Radio (

TCP / IP Audio + Data

T 3

CES _ 8

Audio+ Data

Consola CCL4/4A

Consola PCCL4/4A

Consola SS L4/4A

SWITCH MOTOROLA MCC5500

UTILIZADO POR SUBSISTEMA DE OPERACIÓN

UTILIZADO POR SUBSISTEMA DE SEGURIDAD

Audio 30 Canales de Radio (Estaciones, talleres, cocheras, base SE/AT)




TCP/IP

Alias Database

Server & CSDM

RS-232

Alias Database & CSDM


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3.3.2 SISTEMA DE DESPACHO ZETRON 4048

En el edificio SE/AT se ubicará el nodo del Sistema de Despacho Zetron 4048 de Línea 4/4A propuesto (switch de audio) el cual será compartido por ambos Subsistemas (Seguridad y Operación). Sin embargo como la capacidad máxima de canales de radio que soporta un switch Zetron 4048 son 48 canales y en conjunto en ambos subsistemas de requieren 83 canales, será necesario el uso de 2 switch de audio, los cuales conformarán el nodo del sistema. Específicamente los 2 switch se ubicaran en el quinto piso del edificio SE/AT, y las posiciones de despacho se ubicarán en el séptimo piso del edificio SE/AT. Se considerará para la propuesta del sistema de despacho Zetron configurarlo con el sistema de control y suministro de energía dual redundante, para proporcionar un grado de confiabilidad mayor, lo cual se traduce en que en cada swicth Zetron 4048 debe contar con 2 System Traffic Card y 2 módulos de Fuente de Poder.

• SUBSISTEMA DE SEGURIDAD

Para poder contar con los recursos de canales de radio, canales telefónicos y posiciones de despacho necesarias para este subsistema especificados en la Tabla 10, es necesario contar con cierto hardware mínimo asociado al switch 1 Zetron 4048.

Tabla 14: Hardware Zetron mínimo requerido para Subsistema de Seguridad.

N ° Total Consolas Hardware mínimo requerido 3 PC de Despacho Integrator RD*

3 Console Interface Cards* 3

1 Console Interface Card Cage* (15 slots para tarjetas ⇒ Sobran 12 slots)



21 Dual Channel T/R Control Cards* 1 Channel Card Cage* (18 slots para tarjetas ⇒ No sobran) 42

1 Channel Card Cage Expansion* (6 slots para tarjetas ⇒ Sobran 3 slots)

N ° Total Canales Telefónicos


5 3 Phone Coupler*

(2 anexos por Phone Coupler ⇒ 2 ⋅⋅⋅⋅ 3 = 6 anexos ⇒ Sobra 1 anexo)

Cantidad Otro Hardware requerido 2 2 System Traffic Card* 1 1 Patch Card* 2 Fuente de Poder marca Zetron modelo M4048*


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En consecuencia para satisfacer todos los requerimientos del Subsistema de Seguridad de las Líneas 4/4A, se necesitan aquellos recursos marcados con (*) en la Tabla 14 para el switch 1 Zetron 4048. Cabe mencionar que al utilizar sólo 3 Console Interface Cards, asociadas a las consolas CCSL4, CCSL4A y SS L4/4A, quedan 12 slots disponibles, por lo tanto se tendrá instalado 12 recursos de consolas para el crecimiento futuro de este subsistema. En la Figura 40 se aprecia un diagrama de la propuesta del Sistema de Despacho asociado al Subsistema de Seguridad de Línea 4/4A utilizando la tecnología Zetron 4048:

Figura 40: Diagrama Zetron Subsistema de Seguridad de Línea 4/4A.

Audio + Data 31 Canales de Radio (Estaciones, talleres, cocheras, base SE/AT)

Audio

Audio


Consola CCL4

Consola CCSL4A

Consola SSL4/4A

SWITCH 1 ZETRON 4048

Audio


Audio



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• SUBSISTEMA DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO

Para poder contar con los recursos de canales de radio, canales telefónicos y posiciones de despacho necesario para este subsistema especificados en la Tabla 11, es necesario contar con cierto hardware mínimo asociado al switch 2 Zetron 4048 que no es capaz de suplir el switch 1.

Tabla 15: Hardware Zetron mínimo requerido para Subsistema de Operación.

N ° Total Consolas


2 PC de Despacho Integrator RD*

2 Console Interface Cards* 2

1 Console Interface Card Cage* 12 (15 slots para tarjetas ⇒ Sobran 13 slots)



21 Dual Channel T/R Control Cards* 41 1 Channel Card Cage*

(18 slots para tarjetas ⇒ 18 +3 sobrantes del switch 1 = 21 slots) N ° Total Canales

Telefónicos Hardware mínimo requerido

5 2 Phone Coupler*

(2 anexos por Phone Coupler ⇒ 2 ⋅⋅⋅⋅ 2 = 4 + 1 anexo sobrante) Cantidad Otro Hardware requerido

2 2 System Traffic Card* 17 1 1 Patch Card* 17 2 Fuente de Poder marca Zetron modelo M4048*

En consecuencia para satisfacer todos los requerimientos del Subsistema de Operación y Mantenimiento de las Líneas 4/4A, se necesitan aquellos recursos marcados con (*) en la Tabla 15 para el switch 2 Zetron 4048. Cabe mencionar que al utilizar sólo 2 Console Interface Cards, asociadas a las consolas PCCL4/4A y CCL4/4A, quedan 12 slots disponibles, por lo tanto se tendrá instalado 13 recursos de consolas para el crecimiento futuro de este subsistema. En la Figura 41 se aprecia un diagrama de la propuesta del Sistema de Despacho asociado al Operación y Mantenimiento de Línea 4/4A utilizando la tecnología Zetron 4048:

12 Es necesario un nuevo Console Interface Cards porque el nuevo switch (switch 2) no funciona sin las System Traffic Cards. Además se necesita una Pacth Card para el switch 2.


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Figura 41: Diagrama Zetron Subsistema de Operación de Línea 4/4A.

• RESUMEN DE EQUIPAMIENTO:

� 2 switch de audio marca Zetron modelo 4048. � 2 Gabinete 19” a instalar en el 5° piso del edificio SE/AT. � 4 Fuente de Poder marca Zetron modelo M4048. � 4 System Traffic Card marca Zetron. � 2 Patch Card marca Zetron. � 2 Console Interface Card Cage marca Zetron. � 5 Console Interface Cards marca Zetron. � 2 Channel Card Cage marca Zetron. � 1 Channel Card Cage Expansion marca Zetron. � 42 Dual Channel T/R Control Cards marca Zetron. � 5 PC de Despacho Integrator RD para sistema Zetron 4048 con sus accesorios de

audio, incluye monitor 19” touch-screen, software y licencias. � 2 Dual Channel T/R Control Cards marca Zetron (Interconexión Switch L1 OP,

Switch L1 SEG y Estación de Combinación Tobalaba). � 5 M4000 Phone Coupler. � 1 UPS de 3KVA marca Inovatec modelo Argo 2 4200. � 5 UPS de 1KVA marca Optiups modelo ES1000C.

30 Canales de Radio (Estaciones, talleres, cocheras)

Audio

Audio


Consola PCCL4

Consola CCSL4A




Audio + Data

Audio

Audio

Consola SS L4/4A

Consola CCS L4

Consola CCS L4/4A



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4. ANÁLISIS DE LAS PROPUESTAS

4.1. CAPACIDAD DE CRECIMIENTO

Un aspecto importante de analizar es la capacidad máxima de crecimiento del sistema al utilizar una u otra tecnología. Se definirá como la capacidad máxima de crecimiento del sistema al número máximo de recursos que soporta el sistema sin requerir un nuevo switch de audio.

• PROPUESTA MOTOROLA MCC5500

El sistema MCC5500 soporta hasta un máximo de 128 recursos de audio (canales de radio/telefónicos) y hasta 36 posiciones de despacho. Los canales requeridos para satisfacer los requerimientos de las Líneas 4/4A son 83 canales de radio, 10 canales telefónicos y 5 canales de consola. En la Tabla 16 se muestra la capacidad máxima de crecimiento del sistema para Línea 4/4A.

Tabla 16: Capacidad máxima de crecimiento del sistema L4/4A con Motorola MCC5500.

TIPO DE CANALES DE CANALES CAPACIDAD M ÁXIMA DE CRECIMIENTO DEL SISTEMA PORCENTAJECANALES DE RADIO / TELEFÓNICOS 35 27,34%

CANALES DE CONSOLA 31 86,11%

• PROPUESTA ZETRON 4048:

El sistema Zetron 4048 (cada switch de audio) soporta hasta un máximo de 48 recursos de audio (canales de radio/telefónicos) y hasta 15 posiciones de despacho. Sin embargo en la propuesta realizada para las Líneas 4/4A fue necesario el uso de dos switch de audio, por lo que en este caso el sistema soporta un máximo de 96 recursos (canales de radio/telefónicos) y hasta 30 posiciones de despacho. Los canales requeridos para satisfacer los requerimientos de las Líneas 4/4A son 83 canales de radio, 10 canales telefónicos y 5 canales de consola. En la Tabla 17 se muestra la capacidad máxima de crecimiento del sistema para Línea 4/4A.

Tabla 17: Capacidad máxima de crecimiento del sistema L4/4A con Zetron 4048.

TIPO DE CANALES DE CANALES CAPACIDAD M ÁXIMA DE CRECIMIENTO DEL SISTEMA PORCENTAJECANALES DE RADIO / TELEFÓNICOS 3 3,13%

CANALES DE CONSOLA 25 83,33%


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4.2. COSTOS DE LAS PROPUESTAS

En este capítulo se compara desde el punto de vista económico ambas soluciones propuestas para el Sistema de Radiocomunicaciones de Líneas 4/4A, mediante el uso de las tecnologías Motorola MCC5500 y Zetron 4048 para el sistema de Despacho. Sin embargo para esto se realizarán algunas simplificaciones y supuestos con el objeto de facilitar y acotar dicha comparación. • Supuestos y simplificaciones: 1) Para el análisis económico de ambas soluciones propuestas para el sistema de

radiocomunicaciones de Línea 4/4A de Metro S.A., se considerarán sólo costos de equipamiento en general tales como: Equipamiento RF (Antenas, equipos en repetidores), Cableado, Equipamiento Eléctrico (Fuentes de Poder y UPS), Hardware, Software y Manuales asociado a los Sistemas de Despacho y los Costos de los Gabinetes. En consecuencia no se consideraran aquellos costos asociados a la ingeniería a la instalación, al montaje, ni los costos de importación asociados a su traslado como seguros, fletes, etc. (Precios FOB).

2) Por razones de confidencialidad con Interexport S.A., se utilizarán Precios de Lista

(o de fábrica) para todos los productos involucrados en la propuesta. Es decir no se consideran descuentos de ningún tipo [11].

Como se mencionó anteriormente el sistema de Radiocomunicaciones está compuesto por un Sistema Radiante, asociado a las estaciones, talleres/cocheras, y por un Sistema de Despacho, asociado al SE/AT, siendo ambos sistemas completamente independientes entre sí. Por este motivo se analizarán los costos de las propuestas para ambos sistemas en forma independiente. En la Tabla 18 se muestra un resumen de los costos por ítem del equipamiento asociado al Sistema Radiante propuesto para del Sistema de Radiocomunicaciones de Líneas 4/4A de Metro S.A. Para mayores detalles de los equipamientos considerados por ítem y la cantidad utilizada de ellos ver Anexo F.

Tabla 18: Resumen por item propuesta del Sistema Radiante en Línea 4/4A.

TOTAL PARCIAL[US$]

GABINETES 19” A INSTALAR EN ESTACIONES, TALLERES Y COCHERAS $ 25.140,00EQUIPAMIENTO RF $ 43.961,20FUENTES DE PODER 20 A CONT, 12 VDC $ 7.624,20CABLES Y CONECTORES $ 7.132,83TERMINALES PORTÁTILES Y ACCESORIOS $ 127.102,05

TOTAL $ 210.960,28

ITEM

En la Tabla 19 se muestra un resumen de los costos por ítem del equipamiento asociado al Sistema de Despacho Motorola MCC5500 propuesto para el Sistema de Radiocomunicaciones de Líneas 4/4A de Metro S.A. Para mayores detalles de los


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equipamientos considerados en cada ítem y la cantidad utilizada de cada uno de ellos ver Anexo F.

Tabla 19: Resumen por ítem propuesta del Sistema de Despacho de Línea 4/4A utilizando la tecnología Motorola MCC5500.

TOTAL PARCIAL[US$]

GABINETE 19 " A INSTALAR EN EDIFICIO SE/AT $ 838,00UPS PARA SWITCH DE AUDIO $ 3.380,00EQUIPAMIENTO SWITCH MOTOROLA $ 166.750,00EQUIPAMIENTO CONSOLAS MOTOROLA $ 55.245,00UPS PARA CONSOLAS DE DESPACHO $ 750,00MANUALES Y SOFTWARES $ 370,00CABLEADO 10.895,00

EQUIPAMIENTO PARA INTERCONEXIÒN CON SWITCH DE L1, L2 Y L5 $ 3.156,09

TOTAL $ 241.384,09

ITEM

En la Tabla 20 se muestra un resumen de los costos por ítem del equipamiento asociado al Sistema de Despacho Zetron 4048 propuesto para el Sistema de Radiocomunicaciones de Líneas 4/4A de Metro S.A. Para mayores detalles de los equipamientos considerados en cada ítem y la cantidad utilizada de cada uno de ellos ver Anexo F.

Tabla 20: Resumen por ítem propuesta Sistema de Despacho de Línea 4/4A utilizando la tecnología Zetron 4048.

TOTAL PARCIAL[US$]

GABINETES 19 " A INSTALAR EN EDIFICIO SE/AT $ 1.676,00UPS PARA SWITCH DE AUDIO $ 2.524,00EQUIPAMIENTO SWITCH ZETRON $ 115.397,45EQUIPAMIENTO CONSOLAS ZETRON $ 75.248,08UPS PARA CONSOLAS DE DESPACHO $ 750,00MANUALES Y SOFTWARES $ 6.721,82EQUIPAMIENTO PARA INTERCONEXIÒN CON SWITCH DE L1, L2 Y L5 $ 3.156,09

TOTAL $ 205.473,44

ITEM

Finalmente en la Tabla 21 se muestra una tabla comparativa de ambas propuestas para el Sistema completo de Radiocomunicaciones de Línea 4/4A de Metro S.A., es decir Sistema Radiante más Sistema de Despacho utilizando las tecnologías Motorola MCC5500 y Zetron 4048.

Tabla 21: Resumen valores propuesta Sistema de Radiocomunicaciones de Línea 4/4A utilizando las tecnologías Motorola MCC5500 y Zetron 4048.

MOTOROLA MCC5500 ZETRON 4048 DIFERENCIA PORCENTAJE[US$] [US$] [US$] [%]

SISTEMA RADIANTE $ 210.960 $ 210.960 $ 0 0,00%SISTEMA DE DESPACHO $ 241.384 $ 205.473 $ 35.911 14,88%

TOTAL $ 452.344 $ 416.434 $ 35.911 7,94%


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Al analizar las propuestas para la plataforma de radiocomunicaciones de las Líneas 4/4A de Metro S.A., se encontró que al utilizar la tecnología Motorola MCC5500 la capacidad máxima de crecimiento del sistema es bastante mayor, pues permite incorporar 35 canales de radio/telefónicos (27.34% del total) y 31 consolas de despacho (86.11% del total) sin necesidad de adquirir un nuevo switch de audio. En cambio al utilizar la tecnología Zetron 4048 sólo es posible incorporar 3 canales de radio/telefónicos (3.13% del total) y 25 consolas de despacho (83.33% del total). Sin embargo cabe mencionar que de acuerdo a las bases de licitación se incorporó en ambas propuestas un 20% de capacidad para ampliaciones futuras de la plataforma de radiocomunicaciones (canales de radio, canales telefónicos y consolas de despacho), por tanto sólo ante ampliaciones de más del 20%, la capacidad máxima de crecimiento del sistema cobra real importancia. Desde el punto de vista económico, se concluye que el costo del sistema de despacho utilizando la tecnología Motorola MCC5500 asciende a la suma de $US 241.384 en cambio aquellas propuesta que utiliza la tecnología Zetron 4048 asciende a la suma de $US 205.473, es decir esta última es 14.88% menos costosa que la primera. Ahora bien si se compara la plataforma de radiocomunicaciones en su totalidad, es decir incluyendo tanto el sistema radiante como el de despacho, el costo de la propuesta para la plataforma de radiocomunicaciones que utiliza la tecnología Motorola MCC5500 para el sistema de despacho asciende a la suma de $US 452.344, y aquella que utiliza la tecnología Zetron 4048 a $US 416.434, existiendo entre ambas una diferencia de un 7.94%.


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5. COMPARACIÓN GENERAL DE LAS TECNOLOGÍAS

En este capítulo se realiza una comparación técnica y económica general de las tecnologías Motorola MCC5500 y Zetron 4048. Es decir se pretende extender el análisis anterior para cualquier requerimiento de número canales de radio y consolas. 5.1. COMPARACIÓN DESDE EL PUNTO DE VISTA TÉCNICO

Para comparar las tecnologías Motorola MCC5500 y Zetron 4048 desde el punto de vista técnico se tomarán en cuenta aquellos aspectos que han sido considerados más relevantes en relación a las características que debería tener una plataforma de radiocomunicaciones. Estos aspectos se muestran a continuación: 1) Capacidad máxima de recursos

El switch de audio en el sistema Motorola MCC5500 soporta hasta un máximo de 128 recursos de canales de radio/telefónicos y hasta 36 posiciones de despacho. El límite de recursos de audio esta determinado por los enlaces de datos T3 que conectan los módulos CES que conforman el switch de audio (forman un anillo redundante). Estos enlaces transportan el audio y los datos, y proveen un total de 164 slots de audio para ser usados en las comunicaciones de consolas, repetidores y canales telefónicos.

El switch de audio en el sistema Zetron 4048 en cambio sólo soporta hasta un máximo de 48 recursos de audio (canales de radio/telefónicos) y hasta 15 posiciones de despacho. En este sistema el límite de recursos esta determinado por la capacidad de control que tiene la unidad System Traffic Card, y evidentemente por los slots disponibles en el Channel Interface Card Cage, Channel Card Cage Expansion Kit y Console Interface Card Cage. 2) Arquitectura del switch de audio y puntos críticos de falla

Desde el punto de vista de la arquitectura de los switch de audio, el sistema Motorola MCC5500 utiliza una arquitectura distribuida con una topología tipo anillo para formar un sistema de comunicaciones inteligente y autónomo. Cada módulo (CES) perteneciente al switch central tiene capacidades de procesamiento independientes y permite conectarse en forma directa con los recursos de audio seleccionados. En consecuencia la ventaja de este tipo de arquitectura distribuida del sistema Motorola MCC5500 es que elimina completamente puntos críticos de falla del sistema13. Por el contrario el sistema Zetron 4048 utiliza una arquitectura concentrada, en donde cada switch de audio se compone de una unidad de control común (System Traffic Card) que contiene las tarjetas de interfaces de canales y consolas de despacho. Sin embargo este sistema tiene la posibilidad de configurarse con un sistema de control y suministro de energía dual redundante, es decir permite la posibilidad de conectar al sistema dos System Traffic Card y dos Fuentes de Poder por switch. En consecuencia, a diferencia del sistema Motorola, el sistema Zetron al tener una arquitectura concentrada presenta los siguientes puntos críticos de falla:

13 Punto cítricos de falla del sistema son aquellos puntos que al producirse su falla hacen que el sistema deje de operar completamente.


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1. M4048 Power Supply: Si la Fuente de Poder falla el sistema deja de operar completamente. Si el sistema esta en modo de suministro de energía dual redundante tienen que fallar ambas fuentes para que deje de operar completamente, por lo tanto se reduce notablemente la probabilidad que este punto crítico falle.

2. System Traffic Card: Si la System Traffic Card falla el sistema queda sin unidad de control, por lo tanto deja de operar correctamente. Si el sistema esta en modo de control dual redundante tienen que fallar ambas System Traffic Card para que pierda el control completamente, por lo tanto se reduce notablemente la probabilidad de falla.

3. Console Interface Card Cage: Si falla este gabinete en particular falla la System Traffic Card y el sistema queda sin unidad de control, por lo tanto deja de operar correctamente. En esta condición el modo de control dual redundante no surge efecto.

4. Conexión M4048 Power Supply – Console Interface Card Cage: Si se corta este enlace se desenergiza la System Traffic Card y el sistema queda sin unidad de control, con lo cual deja de operar correctamente. Si el sistema está en modo de suministro de energía dual redundante tienen que fallar ambos enlaces para que deje de operar completamente, por lo tanto se reduce notablemente la probabilidad de falla.

5. Conexión M4048 Power Supply – Channel Card Cage: Si se corta este enlace se desenergiza el Channel Card Cage y se desenergizan todas las Dual Channel T/R Control Cards, con lo cual el sistema queda sin canales de radio por lo que deja de operar. Si el sistema esta en modo de suministro de energía dual redundante tienen que fallar ambos enlaces para que deje de operar completamente, por lo tanto se reduce notablemente la probabilidad de falla.

6. Conexión Console Interface Card Cage – Channel Card Cage: Si se corta este enlace los canales de radio pierden la unidad de control, con lo cual el sistema deja de operar correctamente. Sin embargo este sistema utiliza dos enlaces para reducir la probabilidad que falle.

3) Puntos de falla y robustez del sistema frente a ellos

El sistema de despacho Motorola MCC5500 presenta los siguientes puntos de falla:

� Puntos de falla de las Consola de Despacho:

- Fuente de poder interna unidad CES: Si falla una de estas unidades se produce la caída de 1 consola de despacho.

- Unidad COP: Si falla una de estas unidades se produce la caída de 1 consola de despacho.

- Conexión CES – CAB: Si se corta este enlace se produce la caída de 1 consola de despacho.

- Unidad CAB: Si falla una de estas unidades se produce la caída de 1 consola de despacho.


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- Conexión CAB – PC de Despacho: Si se corta este enlace se produce la caída de 1 consola de despacho.

- PC de Despacho: Si falla el PC se produce la caída de 1 consola de despacho.

� Puntos de falla de los Canales de Radio:

- Fuente de poder interna unidad CES: Si falla una de estas unidades se produce la caída de 12 canales de radio.

- Unidad COP: Si falla una de estas unidades se produce la caída de 12 canales de radio.

- Unidad DAP: Si falla una de estas unidades se produce la caída de 4 canales de radio.

- Add 2 Analog Channels with Software Licenses: Si falla uno de estos chips se produce la caída de 2 canales de radio.

El sistema de despacho Zetron 4048 presenta los siguientes puntos de falla:

� Puntos de falla de las Consola de Despacho:

- M4048 Power Supply: Si falla la fuente de poder del switch de audio se produce la caída de todo el sistema. Sin embargo si el sistema tiene la configuración redundante (2 fuentes de poder) ante la falla de una fuente existe la otra de respaldo.

- System Traffic Card: Si falla una esta unidad se produce la caída de todo el sistema. Sin embargo si el sistema tiene la configuración redundante (2 System Traffic Card) ante la falla de una existe la otra de respaldo.

- Console Interface Card Cage: Si falla esta unidad se produce la caída de todas las consolas de despacho.

- Conexión M4048 Power Supply – Console Interface Card Cage: Si se corta este enlace se produce la caída de todo el sistema. Sin embargo si el sistema tiene la configuración redundante (2 fuentes de poder) ante la falla de un enlace existe el enlace de la fuente de respaldo.

- Console Interface Card: Si falla una de estas unidades se produce la caída de 1 consola de despacho.

- Conexión Console Interface Card – Panel de Audio: Si se corta este enlace se produce la caída de 1 consola de despacho.

- Panel de Audio: Si falla esta unidad se produce la caída de 1 consolas de despacho.

- Conexión Panel de Audio – PC de Despacho: Si se corta este enlace se produce la caída de 1 consola de despacho.

- PC de Despacho: Si falla el PC se produce la caída de 1 consola de despacho.


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� Puntos de falla de los Canales de Radio:

- M4048 Power Supply: Si falla la fuente de poder del switch de audio se produce la caída de todo el sistema. Sin embargo si el sistema tiene la configuración redundante (2 fuentes de poder) ante la falla de una fuente existe la otra de respaldo.

- System Traffic Card: Si falla esta unidad se produce la caída de todo el sistema. Sin embargo si el sistema tiene la configuración redundante (2 System Traffic Card) ante la falla de una existe la otra de respaldo.

- Channel Interface Card Cage: Si falla esta unidad se produce la caída de todos los canales de radio conectados a este gabinete.

- Channel Card Cage Expansion Kit: Si falla esta unidad se produce la caída de todos los canales de radio conectados a este gabinete.

- Conexión M4048 Power Supply – Channel Card Cage: Si se corta este enlace se produce la caída de todos los canales de radio conectados a este gabinete.

- Conexión M4048 Power Supply – Channel Card Cage Expansion Kit: Si se corta este enlace se produce la caída de todos los canales de radio conectados a este gabinete.

- Conexión Console Interface Card Cage – Channel Card Cage: Si se corta este enlace se produce la caída de todos los canales de radio conectados al Channel Card Cage. Sin embargo el sistema cuenta con dos de estos enlaces.

- Conexión Console Interface Card Cage – Channel Card Cage Expansion Kit: Si se corta este enlace se produce la caída de todos los canales de radio conectados al Channel Card Cage Expansion Kit. Sin embargo el sistema cuenta con dos de estos enlaces.

- Dual Channel Tone/Local T/R Control Card: Si falla una de estas unidades se produce la caída de 2 canales de radio.

En consecuencia, a pesar de la arquitectura distribuida del sistema Motorola MCC5500, éste presenta menor cantidad de puntos de falla que el sistema Zetron 4048 y no presenta ningún punto de falla crítico. En contraparte el sistema Zetron 4048, a pesar de su arquitectura concentrada, presenta mayor número de puntos de falla y además presenta puntos de falla críticos que pueden hacer caer el sistema completo. 4) Robustez del sistema ante desconexión en caliente:

Ambos sistemas de despacho están diseñados para operar en horario 7x2414, debido a que son utilizados por organismos de seguridad pública. Sin embargo ante cualquier necesidad de modificar configuraciones, de cambiar hardware dañado, por mantención, etc. es necesario que el sistema permita desconectar cualquier tipo de hardware sin que exista discontinuidad en la operación del sistema. De acuerdo a la documentación disponible y a la experiencia obtenida por parte de Interexport S.A. y de Metro S.A., ambas tecnologías

14 Horario 7x24, corresponde a 7 días a la semana, 24 horas al día.


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permiten desconectar cualquier hardware en caliente, sin embargo en la tecnología Motorola MCC5500 no es recomendado y se aconseja apagar el CES para desconectar cualquier hardware. 5) Aplicaciones del sistema

Ambos sistemas de despacho soportan prácticamente las mismas aplicaciones, dentro de las cuales se distinguen: Llamadas entre posiciones de despacho, llamadas telefónicas, llamadas de grupo, llamadas selectivas, llamadas de alertas, unión de canales o “Patch”, soporte de señalización E&M, por Tonos y DC, alarma de emergencia, PTT ID (identificación del terminal o Alias), etc. Sin embargo la tecnología Motorola MCC5500 presenta además características adicionales que la tecnología Zetron 4048 no soporta, tales como:

� Capacidad de monitoreo y testeo automático de componentes del sistema, generación de reportes estadísticos y generación de “logs” de las operaciones del despachador.

� Soporte de múltiples sistemas y protocolos de radio: Convencional Análogo, ASTRO Convencional, Stat - Alert, Securenet y mezclas de modos convencionales.

� Uso de Servidor de Alias.

� Incluye múltiples formatos de paging: 2 - Tone, Quick Call I and II, DTMF, 5/6 - Tone y formatos personalizados.

� Soporte de señalización GE Star, MDC1200 y Astro (Digital). 6) Interfaz de usuario

Las consolas de despacho de la tecnología Motorola MCC5500 tienen una interfaz de usuario mucho más avanzada que las consolas de despacho Zetron 4048 (Integrator RD), pues permite aplicaciones basadas en Microsoft Windows, utiliza menús emergentes, permite arrastrar iconos, posee ayudas para las herramientas, contiene iconos intuitivos, permite cambiar el tamaño de las ventanas, etc. Sin embargo debido al sin número de aplicaciones, posibilidades y herramientas, hace que no sea una interfaz de respuestas tan rápidas para el usuario, lo que en muchos casos resulta lo más importante ante situaciones de emergencia (mucho uso del mouse). Por lo anterior requiere mayor grado de capacitación por parte de los usuarios. Por el contrario las consolas Integrator RD poseen una interfaz de usuario mucho más simplificada, y en general todas las herramientas pueden ser activadas mediante botones disponibles directamente en la pantalla, en consecuencia hace que la interfaz tenga respuestas más rápidas para el usuario (menos uso del mouse). Incluso en los sistemas Zetron 4048 existen botoneras periféricas que permiten configurar todas las aplicaciones en botones para hacer más rápida y fácil la interfaz de usuario, lo cual es muy valioso ante situaciones críticas. Requiere menor grado de capacitación para los usuarios.


81

Figura 42: Consolas de despacho Motorola MCC5500 e Integrator RD [25], [27].

7) Configuración de inicio del sistema

El sistema Motorola MCC5500 se configura en forma completamente centralizada por medio del PC CSDM, que es el corazón del sistema. A través de él es posible configurar todos los parámetros del sistema, modificar el archivo de configuración asociado a un usuario específico (Interfaz GUI), manejar rutinas de diagnóstico para las labores de mantención, generar archivos (“log file”) con las alarmas y errores del sistema, actualizar las nuevas versiones de software, recolectar estadísticas del sistema, etc. El acceso al PC CSDM se encuentra protegido por un password y permite definir 3 niveles de usuario con distintas capacidades (Usuario Normal, Supervisor y Super Usuario). Debido a lo anterior esta tecnología permite configurarlo en forma remota, sólo depende del lugar en donde se sitúe el PC CSDM. En contraste con el sistema Motorola MCC5500, el sistema Zetron 4048 se configura en forma completamente distribuida. Particularmente para hacer cualquier modificación en los parámetros del sistema es necesario conectarse directamente a cada tarjeta y hacer las configuraciones en forma local. 8) Configuración del sistema en operación

Cuando el sistema MCC5500 está en operación la configuración sigue siendo igual de rápida y sencilla, pues puede hacerse en forma centralizada y remota mediante el CSDM. Sin embargo ello implica que el sistema se reinicie y deje de operar durante aproximadamente 30 seg. Esta pérdida de operación del sistema Motorola MCC5500 no es deseada, pues la plataforma de radiocomunicaciones del Metro S.A. es un sistema diseñado para operar en modo 7x24. Por el contrario la configuración en operación del sistema de despacho Zetron 4048 sigue siendo más lenta y engorrosa que el sistema MCC5500 pero tiene la ventaja de que el sistema no deja de operar en ningún momento. 9) Disponibilidad del sistema

La disponibilidad se define como la probabilidad que tiene un sistema de ser usado con total cumplimiento de sus prestaciones. Por este motivo en un sistema que funciona 7x24, esta característica es uno de los aspectos más relevantes de considerar. Para calcular la


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disponibilidad de ambas tecnologías deben considerarse el MTBF (Tiempo medio de vida entre fallas) y el MTTR (Tiempo medio de reparación), el cual es obtenido de las hojas de datos de los equipos [11]. En la Tabla 22 se pueden apreciar los valores de MTBF y MTTR para ambas tecnologías para el sistema de despacho. Basados en estos valores se ha calculado la disponibilidad anual de cada equipo y su indisponibilidad expresada en horas por año. El switch de audio incorpora todo el equipamiento relacionado con éste.

Tabla 22: Disponibilidad de ambas tecnologías para el Sistemas de Despacho.

[hr] [dias]

SWITCH DE AUDIO MOTOROLA MCC5500 80.000 3.333 5 99,994% 0,55CONSOLA DE DESPACHO MCC5500 30.000 1.250 4 99,987% 1,17

SWITCH DE AUDIO ZETRON M4048 45.000 1.875 5 99,989% 0,97CONSOLA DE DESAPCHO INTEGRATOR RD 30.000 1.250 4 99,987% 1,17

INDISPONIBILIDAD [hr x año]

MTBF MTTR [hr]

DISPONIBILIDAD [%]

EQUIPO MODELO

De la tabla anterior se observa que el MTBF del switch de audio Motorola MCC5500 es 50.000 hrs. mayor que el del switch de audio Zetron 4048, y por tanto este último podría fallar 2 veces antes de que el switch de audio Motorola MCC5500 falle por primera vez. En cambio se observa que el MTTR de ambos switch es exactamente el mismo y se debe principalmente a los estándares calidad de la industria en cuanto a soporte. En relación a la disponibilidad de ambos switch de audio resultó ser bastante alta (muy cercana al 100%), superando sólo por un 0.005% el switch de audio Motorola MCC5500 al switch Zetron 4048. En cuanto a las consolas de despacho de ambas tecnologías se observa que presentan igual MTBF e igual MTTR y la razón se debe que el punto de falla principal de ambas consolas es el PC en donde va instalado el software, y consecuentemente es indiferente al tipo de tecnología. En consecuencia el MTBF y el MTTR de ambas consolas de despacho no es más que el MTBF y el MTTR estándar de cualquier PC actual. 10) Registros de IDs y alias

A diferencia del sistema de despacho Zetron 4048, el sistema Motorola MCC500 permite utilizar un servidor de Alias, el cual se conecta a las posiciones de despacho a través de una red LAN mediante la cual se intercambia la información de IDs y alias permitiendo almacenar hasta 20.000 registros de ID. La base de datos del Alias es distribuida a través de la red a todas las posiciones de despacho almacenándose en cada posición de despacho, manteniéndose así actualizada. En el caso de Zetron 4048 se debe crear y modificar la base de datos de Alias manualmente en cada una de las consolas. Para algunas plataformas de radiocomunicaciones esta característica puede ser muy relevante, sin embargo para que tenga sentido los portátiles deben tener incorporado un display (pantalla). 11) Proyección de la tecnología en el tiempo

Ninguna de las dos tecnologías tiene mayor proyección en el tiempo, pues son tecnologías bastante antiguas y actualmente las tecnologías de radiocomunicaciones se están enfocando


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en servicios de valor agregado a parte de la voz, lo cual esta derivando a implementaciones sobre el protocolo de Internet (IP). Más aún, actualmente Motorola y Zetron ya han sacado sus primeras implementaciones de tecnologías con voz sobre Internet (VoIP). Sin embargo hasta que este tipo de tecnologías no disminuyan sus costos significativamente, los sistemas de radio convencionales seguirán siendo utilizados y los proveedores continuarán entregando soporte. Dado que ya se han analizado los aspectos técnicos más relevantes de ambas tecnologías de despacho, se procederá a calificarlas con notas de 1 a 7 con el propósito de compararlas. Con esto es posible calcular un promedio simple el cual refleja una calificación desde el punto de vista técnico en términos generales, y en donde se les ha dado igual importancia a todos los aspectos. Sin embargo como estos aspectos pueden tener distinta importancia o ponderación de acuerdo a las necesidades requeridas por una plataforma de radiocomunicaciones en particular, se les ha asignado a ellos una ponderación de acuerdo a las necesidades de Metro S.A. con lo cual es posible calcular un promedio ponderado que refleja una calificación desde el punto de vista técnico para el caso particular de la plataforma de radiocomunicaciones de Metro S.A. Ambos promedios y su porcentaje de ponderación para la plataforma de Metro S.A. se muestran en la Tabla 23.

Tabla 23: Calificación de las Tecnologías en diferentes aspectos.

1 CAPACIDAD MÁXIMA DE RECURSOS 7,0 5,5 10%2 ARQUITECTURA DEL SWITCH DE AUDIO Y PUNTOS CRÍTICOS DE FALLA 6,5 5,0 12%3 PUNTOS DE FALLA Y ROBUSTEZ DEL SISTEMA FRENTE A ELLOS 6,8 6,0 12%

4 ROBUSTEZ DEL SISTEMA ANTE DESCONEXIÓN EN CALIENTE 3,0 7,0 5%5 APLICACIONES DEL SISTEMA 6,5 6,0 10%6 INTERFAZ DE USUARIO CONSOLAS DE DESPACHO 6,0 5,0 2%6 MENOR COMPLEJIDAD INTERFAZ DE USUARIO 6,0 7,0 10%7 CONFIGURACIÓN AL INICIO DEL SISTEMA 7,0 4,0 2%8 CONFIGURACIÓN DEL SISTEMA EN OPERACIÓN 5,0 6,0 5%9 DISPONIBILIDAD DEL SISTEMA 7,0 6,8 20%10 REGISTROS DE ID Y ALIAS 7,0 4,6 2%11 PROYECCIÓN DE LA TECNOLOGÍA EN EL TIEMPO 5,5 5,5 10%

PROMEDIO SIMPLE 6,70 6,20 100%PROMEDIO PONDERADO 6,00 5,80 100%

ASPECTOMOROROLA

MCC500ZETRON

4048PONDERACIÓN

PARA METRO S.A.

De Tabla 23 se concluye que al valorar todos los aspectos técnicos de igual manera, la tecnología Motorola MCC5500 supera a la tecnología Zetron 4048, obteniendo como promedio simple 6.7, es decir 0,5 décimas más que la que obtuvo Zetron 4048. Sin embargo para el caso particular de la plataforma de radiocomunicaciones de Metro S.A., en donde se ponderan los aspectos técnicos según sus necesidades, las calificaciones son muy similares, obteniendo Motorola MCC5500 un promedio ponderado de 6.0, 0.2 décimas más que la tecnología Zetron 4048. Estos resultados reflejan que en el caso particular de la plataforma de radiocomunicaciones de Metro S.A. ambas tecnologías presentan características técnicas bastante similares, pues obtienen calificaciones muy cercanas. Sin embargo cuando todos los aspectos técnicos considerados tienen igual ponderación (o importancia), la tecnología Motorola MCC5500 supera holgadamente desde el punto de vista técnico a la tecnología Zetron 4048.


84

5.2. COMPARACIÓN DESDE EL PUNTO DE VISTA ECONÓMICO

Para realizar la comparación desde el punto de vista económico se realizarán algunas simplificaciones y supuestos con el objeto de facilitar y acotar el análisis. • Supuestos y simplificaciones: 1) De la misma forma que se hizo para calcular los costos involucrados en las propuestas

realizadas para el sistema de radiocomunicaciones de Líneas 4/4A, se utilizará en esta extensión del análisis comparativo desde el punto de vista económico de ambas tecnologías Precios de Lista por razones de confidencialidad por parte de Interexport S.A. [11].

2) Para extender el análisis comparativo desde el punto de vista económico de ambas

tecnologías se considerarán como recursos sólo el número de canales de radio y de consolas de despacho, sin considerar recursos de canales telefónicos. En particular se realizará el análisis comparativo de ambas tecnologías para 100 canales de radio y 10 consolas de despacho, pues más que esta cantidad de recursos resulta inimaginable para un Sistema de Radiocomunicaciones de alguna nueva Línea de Metro S.A., pues en la actualidad ninguna supera los 85 canales de radio (Como ejemplo las Líneas 4/4A en conjunto utilizan 83 canales de radio y 5 posiciones de despacho).

3) Además para extender el análisis comparativo desde el punto de vista económico de

ambas tecnologías, se considerarán sólo aquellos costos asociados al Sistema de Despacho, pues como se dijo anteriormente el Sistema Radiante es independiente del Sistema de Despacho, luego sus costos no varían al utilizar la tecnología Motorola o Zetron. En particular dentro de los costos asociados a los Sistemas de Despacho se considerarán sólo los del Equipamiento Eléctrico (Fuentes de Poder y UPS), Hardware, Software, Manuales, Gabinetes y no se considerarán aquellos costos asociados a la ingeniería, a la instalación, al montaje, ni los costos de importación asociados a su traslado (Precios FOB).

Los costos en el sistema de despacho Motorola MCC5500 presentan una tendencia que se explica básicamente por su arquitectura de tipo distribuida. Una manera de analizar la tendencia de los costos en función del número de canales de radio para una número fijo de consolas de despacho, es mediante sus costos marginales (costo que hay que incurrir por una unidad adicional de un recurso, en este caso un canal de radio). En este caso existen varias situaciones en que los costos marginales son distintos. Pensando en que por lo menos es necesario 1 CES en el sistema, el costo marginal de 1 ó 2 canales de radio es el mismo y corresponde al costo de una unidad DAP (Cada 2 canales adicionales hay que incurrir nuevamente en el costo de un DAP, y cada CES soporta 3 DAP). En cambio si ya se han utilizado 6 canales (los 3 DAP están siendo utilizados) el costo marginal de obtener el 7 u 8 canal es el mismo y corresponde al costo de una unidad Add: 2 Analog Channels with Software Licenses

15. Ahora bien en el caso que ya se hayan utilizado todos los recursos de

15 Cada 2 canales adicionales hay que incurrir nuevamente en el costo de un Add: 2 Analog Channels with Software Licenses, y cada DAP soporta sólo una.


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canales disponibles en un CES, el costo marginal de 1 ó 2 canales es el mismo y corresponde al costo de un nuevo CES y al costo de una unidad DAP. Aquí se regresa a la condición inicial hasta que se vuelven a utilizar los 12 recursos del nuevo CES y se debe incurrir en uno nuevo y así sucesivamente cada 12 canales. Cabe mencionar que evidentemente el costo de una unidad CES es muy superior al de una DAP y una Add: 2 Analog Channels with Software Licenses (poco más de 4 veces), y el costo de un DAP es levemente superior al de un Add: 2 Analog Channels with Software Licenses (10 % aprox.), por este motivo es que la tendencia de los costos presenta saltos abruptos que se repiten cada 12 canales de radio. Por otro lado, el costo marginal de obtener una nueva consola de despacho es el costo de obtener un nuevo CES, pues cada CES soporta sólo una consola. Para visualizar de mejor manera lo dicho anteriormente se muestra en la Figura 43 las curvas de costos de un sistema de despacho Motorola MCC5500 para 1 a 10 consolas de despacho.

Costos Motorola MCC5500 para 1 a 10 consolas

0

50.000

100.000

150.000

200.000

250.000

300.000

350.000

400.000

450.000

1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 61 65 69 73 77 81 85 89 93 97

Canales

Cos

to $US

1 Consola

2 Consola

3 Consola

4 Consola

5 Consola

6 Consola

7 Consola

8 Consola

9 Consola

10 Consola

Figura 43: Curvas de Costos Sistema Motorola MCC5500 para 1 a 10 consolas.

En cada una de las curvas es posible distinguir dos tramos con comportamientos diferentes. La transición de ambos tramos está determinada por el número de consolas de despacho, esta transición se va desplazando hacia la derecha en cada curva a medida que aumenta el número de canales. El primer tramo presenta una tendencia creciente bastante suave (sin embargo en estricto rigor es de tipo escalonada pero con saltos pequeños). La forma de este tramo está limitada por el costo que hay que asumir por cada consola o equivalentemente por cada CES (1 CES permite conectar sólo una consola), luego a medida que se aumentan los canales de radio el costo va aumentando uniformemente mientras esta cantidad de CES soporte la cantidad de canales de radio (1 CES soporta 12 canales de radio) pues sólo se incurre en los costos de los DAP y los Add: 2 Analog Channels with Software Licenses, que son muy inferiores al costo de un CES. Por el contrario el segundo tramo de las curvas presenta una tendencia creciente suave con igual pendiente que el primer tramo pero con


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saltos intermitentes muy abruptos. Estos saltos se van repitiendo cada 12 canales de radio. La forma de esta tramo se explica porque al no haber más recursos de canales de radio disponibles hay que incurrir en el costo de un CES cada 12 canales de radio, y entre medio de éstos saltos sólo hay que incurrir sólo en los costos de los DAP y los Add: 2 Analog Channels with Software Licenses, al igual que en le primer tramo, lo cual corrobora el análisis previamente realizado. De la misma forma los costos en el sistema de despacho Zetron 4048 presentan una tendencia que se explica básicamente por su arquitectura de tipo concentrada. Al igual que el caso anterior se analizará la tendencia de los costos mediante sus costos marginales. El hardware mínimo que se requiere para un sistema de despacho es un switch, con dos Fuentes de Poder (redundancia), un Console Interface Card Cage, dos System Traffic Card (redundancia) y una Patch Card. Luego a diferencia del sistema Motorola en este sistema hay que hacer una inversión importante desde un principio independiente del número de canales y de consolas. Ahora bien el costo marginal de obtener 1 ó 2 canales de radio es el mismo y corresponde al costo de una unidad Dual Channel Tone/Local T/R Control Card (soporta 2 canales), y es el mismo mientras los canales utilizados sean menos que los recursos disponibles en el Channel Interface Card Cage (36 canales). En el caso que se estén utilizando todos los recursos del Channel Interface Card Cage, el costo marginal de obtener el canal 37 o 38 es el mismo y corresponde al costo de obtener un Channel Card Cage Expansion Kit (soporta 12 canales), más el de una unidad Dual Channel Tone/Local T/R Control Card. El costo asociado a un Channel Card Cage Expansion Kit es poco más del doble de una Dual Channel Tone/Local T/R Control Card, por esta razón es que la tendencia debería presentar un salto un poco más abrupto. Finalmente si se están utilizando todos los recursos del switch de audio (48 canales), el costo marginal de obtener el canal 49 o 50, es el costo de un nuevo switch de audio, y se vuelve a la condición inicial. Finalmente cabe mencionar que el costo marginal de obtener una nueva consola de despacho es el costo de obtener una unidad Console Interface Card, es decir no hay que incurrir en una gran inversión como en el caso del sistema Motorola MCC5500 (1 CES). En la Figura 44 se muestran las curvas de costos asociados a un sistema de despacho Zetron 4048 para 1 a 10 consolas de despacho. En todas las curvas es posible distinguir dos tipos de saltos abruptos en los costos. Los más fuertes ocurren en el canal 49 y en el 97, y se deben a que en ambas casos se debe incurrir en un nuevo switch de audio, por lo tanto los costos sufren gran aumento. Por otro lado los saltos menos abruptos ocurren en el canal 39 y en el 87, los cuales se deben a que se debe incurrir en una unidad Channel Card Cage Expansion Kit, el cual es aproximadamente el doble que lo que cuesta una Dual Channel Tone/Local T/R Control Card. En el resto de los tramos los costos van aumentando cada 2 canales solo en el costo de una Dual Channel Tone/Local T/R Control Card.


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Costos Zetron 4048 para 1 a 10 consolas

0

50.000

100.000

150.000

200.000

250.000

300.000

350.000

1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 61 65 69 73 77 81 85 89 93 97

Canales

Cos

to $US

1 Consola

2 Consola

3 Consola

4 Consola

5 Consola

6 Consola

7 Consola

8 Consola

9 Consola

10 Consola

Figura 44: Curvas de Costos Sistema Zetron 4048 para 1 a 10 consolas. Dado que ya se ha analizado la tendencia de los costos de ambas tecnologías en forma separada, sólo basta contrastar ambas estructuras de costos. Para esto se graficarán las curvas de costos de ambas tecnologías (en un mismo gráfico) en función del número de canales de radio, para un número de consolas fijo, y la resta de estas curvas. En particular en las Figuras 45 y 46 se muestran las curvas de costos de ambas tecnologías para 1 y 5 consolas. Para ver las curvas restantes ver Anexo G.

Comparación de Costos para 1 Consola

-50.000

0

50.000

100.000

150.000

200.000

250.000

300.000

1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 61 65 69 73 77 81 85 89 93 97

Canales

Cos

to $US

Motorola

Zetron

Diferencia

Figura 45: Curvas de Costos para 1 consola de despacho.


88

Comparación de costos para 5 Consolas

0

50.000

100.000

150.000

200.000

250.000

300.000

350.000

1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 61 65 69 73 77 81 85 89 93 97

Canales

Cos

to $US

Motorola

Zetron

Diferencia


Del total de las curvas, se observa que sólo en el caso de 1 consola de despacho (Figura 45), y sólo para los 12 primeros canales de radio, la tecnología Motorola MCC5500 es más económica que la tecnología Zetron 4048. Para el resto de los casos la tecnología Zetron 4048 es más económica que la Motorola MCC5500. Por otro lado se observa que a medida que van aumentando los canales de radio la diferencia de los costos de ambas tecnologías va aumentando (curva creciente), salvo en los casos en que en la tecnología Zetron se debe incurrir en el costo de la adquisición de un nuevo switch de audio (canal 49 y 97) en donde la diferencia en los costos disminuye abruptamente para retomar la tendencia creciente a medida que se aumentan los canales. En consecuencia se concluye que la tecnología Motorola MCC5500 es más costosa que la tecnología Zetron 4048 en el 99.99% de los casos analizados. Además la diferencia de costos entre ambas tecnologías es en promedio de $50.000, alcanzando como máximo en algunos casos hasta $100.000.


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6. CONCLUSIONES

Los sistemas de radio convencionales han sido por mucho tiempo la arquitectura más escogida para las agencias de seguridad pública a nivel mundial, pues ofrecen una tecnología enormemente probada, confiable y que está disponible a un más bajo costo que los sistemas de radio trunking. Sin embargo, a pesar de su elevado costo, los sistemas trunking están siendo cada vez más utilizados debido al gran número de nuevos beneficios que ofrece esta tecnología, tales como mayor área de cobertura, mayor número de usuarios, mejores características tecnológicas y el uso eficiente del espectro entre muchas otras. La plataforma de radiocomunicaciones actualmente utilizada en la red de Metro S.A. es de tipo convencional analógica, siendo ésta el tipo de tecnologías menos avanzada dentro del mundo de los sistemas de radiocomunicaciones. No obstante, debido al uso dado a la plataforma de radiocomunicaciones de Metro S.A., no se justifica migrar a tecnologías digitales y/o trunking por los elevados costos en que hay que incurrir, además porque se requiere generar las condiciones y necesidades para utilizar la gran mayoría de los beneficios adicionales que ofrece este tipo de tecnologías. Dicho lo anterior, se propuso de acuerdo a los requerimientos de las bases de Licitación, una solución para el Sistema Radiante con tecnología de tipo convencional con repetidor/base marca Motorola, compuesto por 2 radios móviles modelo PRO5100, el cual utiliza modulación analógica. Mediante este tipo de tecnología el sistema cumple todos los requerimientos técnicos expuestos en las bases de licitación. Al comparar las tecnologías para el sistema de despacho Motorola MCC5500 y Zetron 4048 desde el punto de vista técnico, se concluye que la tecnología Motorola MCC5500 presenta mejores características en aspectos tales como:

� Mayor capacidad de recursos de audio y consolas de despacho.

� Inexistencia de puntos críticos de falla.

� Robustez del sistema frente a puntos no críticos de falla.

� Interfaz de usuario gráfica flexible: Aplicaciones basadas en Microsoft Windows, uso de menús desplegables, uso de íconos intuitivos, permite tomar y arrastrar íconos, tiene herramientas de ayuda, etc.

� Configuración del sistema centralizada y en forma remota.

� Disponibilidad del sistema del 99.994%. Además esta tecnología presenta características adicionales, que la tecnología Zetron 4048 no soporta tales como:

� Capacidad de monitoreo y testeo automático de componentes del sistema, generación de reportes estadísticos y generación de “logs” de las operaciones del despachador.

� Soporte de múltiples sistemas y protocolos de radio: Convencional Análogo, ASTRO Convencional, Stat-Alert, Securenet y mezclas de modos convencionales.


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� Uso de Servidor de Alias y registros de IDs.

� Incluye múltiples formatos de paging: 2-Tone, Quick Call I and II, DTMF, 5/6-Tone y formatos personalizados.

� Soporte de señalización GE Star, MDC1200 y Astro (Digital). En contraste, la tecnología Zetron 4048 presenta mejores características desde el punto de vista técnico en aspectos tales como:

� Robustez del sistema frente a desconexión en caliente: Característica muy relevante para sistemas con modo de operación 7x24.

� Menor complejidad en interfaz de usuario.

� Configuración del sistema en operación: No implica interrupción del sistema como en el caso de la tecnología Motorola MCC5500.

Dicho lo anterior el gran factor que juega en contra de la tecnología Motorola MCC5500 es su elevado costo con respecto a la tecnología Zetron 4048, por lo que se hace necesario evaluar si se justifica o no incurrir en este gasto. Las características más relevantes que debe cumplir el sistema de despacho en la plataforma de radiocomunicaciones de Metro S.A. se pueden resumir en:

� Capacidad de proveer comunicaciones centralizadas a múltiples estaciones bases, repetidores y otros equipos de audio que utilicen tecnología convencional analógica, integrando las comunicaciones de radio, telefonía y paging en un solo sistema compartido.

� Capacidad de recursos de hasta 90 canales de radio y 10 consolas de despacho.

� Capacidad de realizar uniones de canales o Patch, llamadas entre posiciones de despacho, llamadas telefónicas, llamadas de grupo, llamadas selectivas, llamada de alerta y llamadas de emergencia.

� Soporte de señalización de control E&M.

� Disponibilidad mínima del sistema del 99.9%.

� Robustez del sistema frente a fallas.

� Interfaz de usuario flexible, de uso fácil y rápido. La tecnología Zetron 4048 cumple con todas las características antes mencionadas y es posible obtenerla por un costo bastante menor que la tecnología Motorola MCC5500. Además las características adicionales proporcionadas por la tecnología Motorola MCC5500 probablemente no serán utilizadas en la plataforma de radiocomunicaciones de Metro S.A.


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Para el caso de plataformas de radiocomunicaciones con las siguientes características se recomienda utilizar la tecnología Motorola MCC5500:

� Plataformas que utilicen múltiples sistemas y protocolos de radio.

� Plataformas que requieran recursos de canales de audio, telefónicos y/o de consolas de despacho no soportados por un número razonable de switch Zetron 4048 (más de 2 en general).

� Plataformas en las cuáles los registros de alias sean relevantes porque usan portátiles con display (pantalla).

� Plataformas que utilicen señalización de control GE Star, MDC1200 o Astro (Digital).

� Plataformas que requieran recolectar estadísticas del sistema.

� Plataformas que requieren personalizar los paging o utilizar formatos no soportados por la tecnología Zetron 4048.

� Etc. Otro aspecto a considerar al momento de escoger en que tecnología de despacho invertir para la plataforma de radiocomunicaciones de Metro S.A., es que las plataformas de radiocomunicaciones de las Líneas 2, 3 y 5 del Metro S.A., utilizan la tecnología Zetron 4048 para sus sistemas de despacho, por lo cual al usar también esta tecnología se simplifica enormemente la compatibilidad entre ellas. Por otro lado la experiencia adquirida por parte de Metro S.A. con esta tecnología es sumamente importante y debe ser un factor a considerar al momento de tomar la decisión. Cuando llegue el momento en que ambas tecnologías compitan en precios, no habrá ninguna duda que la mejor opción de inversión para los sistemas de despacho de cualquier plataforma de radiocomunicaciones será la tecnología MCC5500, pero por el momento sólo se justifica en casos muy particulares. En consecuencia, se concluye que para el caso particular de la plataforma de radiocomunicaciones de Metro S.A. de las Líneas 4/4A, como de cualquier línea futura, no es conveniente invertir en la tecnología Motorola MCC5500, pues a pesar de que ofrece mejores características desde el punto de vista técnico que la tecnología Zetron 4048 y presenta características adicionales que no son soportadas por ésta, las necesidades de la plataforma de radiocomunicaciones de Metro S.A. son satisfechas en su totalidad por cualquiera de las dos tecnologías y como la tecnología Zetron 4048 es significativamente más económica se convierte en la mejor opción para invertir. El costo extra que hay que incurrir para adquirir la tecnología Motorola MCC5500 es demasiado elevado y sólo se justifica cuando la solución particular de una agencia de seguridad pública lo requiera.


92

7. REFERENCIAS

[1] Metro S.A., imagen disponible en página web http://www.metrosantiago.cl/

[2] Public Safety PSWM Program Wireless Network, “Land Mobile Equipment

Market Analysis Report”, Julio 2001.

[3] Alejandro Siri, “Sistemas troncalizados analógicos”, Seminario de Tecnologías SUBTEL, Agosto 2003.

[4] Tetra Mou Association, “TETRA Technology Advantages & Benefits”, Enero 2006.

[5] Motorola, Volume 1 Understanding Your ASTRO® 25 Trunking System. “ASTRO® 25 Trunked Integrated Voice and Data System Release 6.4”, Abril 2004.

[6] Hans Peter y A Ketterling, “Introduction to Digital Professional Mobile Radio”, Mobile communications Series, Diciembre 2003.

[7] Benjamín Jacard H, Apuntes del curso EL612 Propagación y Cálculo de Radio Enlaces,”Fundamentos de Transmisión Inalámbrica”, Octubre 2005.

[8] Public Safety PSWM Program Wireless Network, “In-Building / In-Tunnel User Considerations”, Agosto 2002.

[9] Theodore S. Rappaport, “Wireless Communications Principle and Practice”, Second Edition Prentice Hall, 2002.

[10] John S. Seybold, “Introduction to RF Propagation”, Wiley Intersciense Publications, 2005.

[11] Interexport S.A., “Descripción Técnica de la Solución: Licitación Sistema de Radiocomunicaciones para Línea 4, Línea 4A, Extensión Recoleta Norte Línea 2 y Extensión Sur Línea 5 del Metro de Santiago”, Marzo 2005.

[12] Metro S.A. Volumen 5, Licitación Sistema de Radiocomunicaciones para Línea 4, Línea 4A, Extensión Recoleta Norte Línea 2 y Extensión Sur Línea 5 del Metro de

Santiago, “Especificaciones funcionales y técnicas Proyecto de Telecomunicaciones Radiocomunicaciones”, Febrero 2005.

[13] Netiks, imagen disponible en página web http://www.netiks.co.yu/

[14] Acintel Ingeniería Limitada, “Manual del Usuario Interfaz RB-3 E&M”, 2005.

[15] Motorola, “Datasheet Radio Móvil Motorola PRO5100”, http://www.motorola.com/co/cgiss/prod_convencional/pro5100_general.html

[16] RFS, “Datasheet Duplexor de dos vías de frecuencia 406 – 430 MHz, 50 W

marca RFS modelo 633-6A".

[17] AFL, “Datasheet Low power 2 Way Splitter combiner 140-470 MHz”.

[18] Maxrad, “Datasheet antena omnidireccional marca Maxrad modelo MPLV Low

Profile 2.14 dBi 400 - 440 MHz”.


93

[19] Katherin, “Datasheet antena direccional tipo panel marca Kathrein modelo Indoor Directional Antenna 405 - 430 MHz, 7 dBi, Vertical Polarization, Half-

power Beam Width 90°”.

[20] Motorola, “Datasheet Radio Portátil Motorola PRO5150”, http://www.motorola.com/co/cgiss/prod_convencional/pro5150_general.html

[21] Motorola, imagen disponible en página web http://www.motorola.com/governmentandenterprise/

[22] Zetron, imagen disponible en página web http://www.zetron.com/

[23] Motorola, “MCC5500 Installation & Service Manual”, Julio 2003.

[24] Motorola, “MCC5500 CSDM Manual”, Julio 2003.

[25] Motorola, “MCC5500 Operator Manual”, Julio 2003.

[26] Zetron, “M4020/4048 Installation Manual”, 2002.

[27] Zetron, “Datasheet Integrator RD”, http://www.zetron.com/

[28] Zetron, “Integrator Installation and Operator Manual Version 3.0”, 2002.


94

ANEXO A. LISTA DE ACRÓNIMOS

π/4 – DQPSK π/4 – Shift Differential Quadrature Phase Shift Keying (TETRA)

16QAM QAM con 16 estados de modulación (iDEN)

4GFSK Gaussian-filtered four-level frequency shift keying

4TDMA Sistema TDMA con cuatro times slots por frame

6TDMA Sistema TDMA con seis times slots por frame

ACELP Algebraic code excited linear prediction (TETRA)

AMBE, AME Advanced Multiband Excitation

APCO25 Association of Public Safety Communication Official, Project

ARDIS Advanced Radio Data Information Service

ASTRO Sistema PMR digital Propietario de Motorola

BER Bit Error Rate

C4FM Compatible four – level FM (APCO 25)

CAB Console Audio Box (Sistema de Despacho Motorola)

CC Control Channel (Sistemas de radio trunking)

CCL4/4A Centro de Comunicaciones de Línea 4/4A

CCM Channel Control Module (Sistema trunking monositio distribuido)

CCSL4 Centro de Control de Seguridad de Línea 4

CCSL4A Centro de Control de Seguridad de Línea 4A

CCU Common Control Unit (Sistema Zetron)

CES Console Electronic Shelf (Sistema de Despacho Motorola)

CIC Console Interface Cards (Sistema de Despacho Zetron)

COP Console Processor Module (Sistema de Despacho Motorola)

CSDM Console System Database Manager (Sistema de Despacho Motorola)

DAP Digital Audio Processor (Sistema de Despacho Motorola)

dB Decibel

dBi Decibel referido a una fuente isotrópica

dBm Decibel referido a un mili Watt

DCC Dual Channel T/R Control Cards (Sistema de Despacho Zetron)

DIIS Digital Interchange of Information and Signaling


95

DPMR Digital Professional Mobile Radio

DSRR Digital Short Range Radio

E&M Ear and Mouth

EDACS Enhanced Digital Access Communications System (General Electric)

FDMA Frequency Division Multiple Access

FFSK Fast Frequency Shift Keying

FM Frequency Modulation

FOB Free on Board.

GFSK Gaussian-filtered Frequency Shift Keying

GMSK Gaussian-filtered Minimum Shift Keying

ID Identification

iDEN Integrated Digital Enhanced Network

IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers

IMBE Improved multiband excitation

IP Internet Protocol

ITU International Telecommunication Unit

LAN Local Area Network

LQU Estación Los Quillayes

MHz Mega Hertz

MOBITEX Mobile Text Transmission System

MODACOM Motorola Data Communications System

MPT Ministry of Posts and Telecommunications (United Kingdom)

MPT1327 Especificación MPT para radio trunked

MTBF Mean Time Between Failures

MTTR Mean Time To Repair

MWM Multi Wall Model

PBX Private Branch eXchange ó Private Business eXchange

PCCL4/4A Puesto de Comando Centralizado de Línea 4/4A

PDG Estación Príncipe de Gales de Línea 4 de Metro

PMR Professional Mobile Radio

PTT Push to Talk


96

QAM Quadrature Amplitude Modulation

RF Radio Frequency

RMS Red Multiservicio de Metro S.A.

RPCELP Regular Pulse Code Excited Linear Prediction

RPE – LTP Regular Pulse Excitation – Long Term Prediction

RPT Repeater

Rx Receptor

SE/AT Edificio Técnico de Metro S.A.

SINAD Signal Noise and Distortion

SSL4/4A Supervisión de Seguridad de Línea 4/4A

STC System Traffic Cards (Sistema de Despacho Zetron)

SUBTEL Subsecretaría de Telecomunicaciones

TDMA Time Division Multiple Access

TETRA Terrestrial Trunked Radio

TETRA V+D Terrestrial Trunked Radio Voice plus Data

TETRAPOL Sistema PMR digital Propietario de EADS

TOB Estación Tobalaba

TPA Talleres Puente Alto

Tx Transmisor

VHF Very High Frequency

VoIP Voice Over IP

VSELP Vector Sum Excited Linear Prediction

UTP Unshielded Twisted Pair

UPS Uninterruptible Power Supply

UHF Ultra High Frequency


97

ANEXO B. PLAN DE FRECUENCIAS DE LÍNEAS 4/4A

ESTACIÓN CÓDIGO TIPO TX RX TX RX TIPOLocal 408,275 423,325 408,200 423,250SE/AT 408,275 408,275 408,200 408,150Local 408,225 423,275 408,150 423,200SE/AT 408,225 408,275 408,150 408,150Local 408,250 423,300 408,175 423,225SE/AT 408,250 408,275 408,175 408,150Local 408,275 423,325 408,200 423,250SE/AT 408,275 408,275 408,200 408,150Local 408,225 423,275 408,150 423,200SE/AT 408,225 408,275 408,150 408,150Local 408,250 423,300 408,175 423,225SE/AT 408,250 408,275 408,175 408,150Local 408,275 423,325 408,200 423,250SE/AT 408,275 408,275 408,200 408,150Local 408,225 423,275 408,150 423,200SE/AT 408,225 408,275 408,150 408,150Local 408,250 423,300 408,175 423,225SE/AT 408,250 408,275 408,175 408,150

Local 408,275 423,325 408,200 423,250SE/AT 408,275 408,275 408,200 408,150Local 408,250 423,300 408,175 423,225SE/AT 408,250 408,275 408,175 408,150Local 408,225 423,275 408,150 423,200SE/AT 408,225 408,275 408,150 408,150Local 408,250 423,300 408,175 423,225SE/AT 408,250 408,275 408,175 408,150Local 408,275 423,325 408,200 423,250SE/AT 408,275 408,275 408,200 408,150Local 408,225 423,275 408,150 423,200SE/AT 408,225 408,275 408,150 408,150Local 408,250 423,300 408,175 423,225SE/AT 408,250 408,275 408,175 408,150Local 408,275 423,325 408,200 423,250SE/AT 408,275 408,275 408,200 408,150Local 408,225 423,275 408,150 423,200SE/AT 408,225 408,275 408,150 408,150Local 408,250 423,300 408,175 423,225SE/AT 408,250 408,275 408,175 408,150Local 408,275 423,325 408,200 423,250SE/AT 408,275 408,275 408,200 408,150Local 408,225 423,275 408,150 423,200SE/AT 408,225 408,275 408,150 408,150Local 408,250 423,300 408,175 423,225SE/AT 408,250 408,275 408,175 408,150Local 408,275 423,325 408,200 423,250SE/AT 408,275 408,275 408,200 408,150Local 408,225 423,275 408,150 423,200SE/AT 408,225 408,275 408,150 408,150

ESTACION CODIGO TIPO TX RX TX RX TIPOLocal 408,275 423,325 408,200 423,250SE/AT 408,275 408,275 408,200 408,150Local 408,225 423,275 408,150 423,200SE/AT 408,225 408,275 408,150 408,150Local 408,250 423,300 408,175 423,225SE/AT 408,250 408,275 408,175 408,150Local 408,275 423,325 408,200 423,250SE/AT 408,275 408,275 408,200 408,150Local 408,225 423,275 408,150 423,200SE/AT 408,225 408,275 408,150 408,150Local 408,250 423,300 408,175 423,225SE/AT 408,250 408,275 408,175 408,150

SAN RAMÓN SRA I

LA CISTERNA L4A LCI II

LA GRANJA LGR II

SANTA ROSA SRO III

III

SANTA JULIA SJU I

LÍNEA 4A SEGURIDAD OPERACIONES

VICUÑA MACKENNA L4A VIM

PLAZA PUENTE ALTO PPA III

TALLER PUENTE ALTO TPA I

PROTECTORA DE LA INFANCIA PIN I

LAS MERCEDES LME II

ELISA CORREA ECO II

HOSPITAL SÓTERO DEL RÍO HSR III

TRINIDAD TRI III

LOS QUILLAYES LQU I

VICENTE VALDÉS L4 VVA I

ROJAS MAGALLANES RMA II

MACUL MAC II

VICUÑA MACKENNA L4 VMA III

COCHERAS INTERMEDIAS CIN II

LAS TORRES LTO I

LOS PRESIDENTES LPR II

ROTONDA QUILÍN RQU III

LOS ORIENTALES LOR III

ROTONDA GRECIA RGR I

SIMÓN BOLIVAR SBO I

PLAZA EGAÑA PEG II

FRANCISCO BILBAO BIL II

PRÍNCIPE DE GALES PDG III

III

CRISTOBAL COLÓN COL I

LÍNEA 4SEGURIDAD OPERACIONES

TOBALABA TOB


98

ANEXO C. CÁLCULOS DE COBERTURA

A continuación se muestra el detalle de los cálculos de cobertura para cada estación representativa (Talleres Puente Alto, Los Quillayes, Príncipe de Gales y Tobalaba) de los 4 tipos de estaciones respectivamente (Taller/cochera, Superficiales, Subterráneas y de Combinación).

Tabla 24: Detalle de cálculos de cobertura para taller/cochera representativa: Talleres Puente Alto. TIPO DE ESTACIÓN:ESTACIÓN REPRESENTATIVA:

PARAMETROSPotencia Tx Radio BasePotencia Tx Terminal PortátilDistancia cable coaxial RG8 a antena omniDistancia cable coaxial RG8 a antena direccionalDistancia cable coaxial RG58Numéro de Splitter en commbinadorConector N Macho para cable RG8

Conectores para Jumper RG58

Adaptador conector Mini UHF Macho -N Hembra (RG58)

Numéro Total de Conectores en commbinadorPÉRDIDAS REPETIDORPérdida Duplexor Pérdidas Longitudinales cable RG8 a antena omniPérdidas Longitudinales cable RG8 a antena direccionalPérdidas Longitudinales cable RG58Perdidas en los conectoresPérdida Splitter 2 vías

PARÁMETROS UNIDAD VALOR UNIDAD VALORDistancia Interestación (Talleres Puente Alto - Estación Puente Alto) m 1000 m 1000Porcentaje Cobertura Tramo % 75% % 75%Distancia Cobertura m 750 m 750Potencia Tx dBm 31,76 dBm 26,99Ganancia Tx veces 7,00 veces 0,00Perdidas en el Tx dB 8,97 dB 0,00Ganancia Rx veces 0,00 veces 7,00Perdidas en el Rx dB 0,00 dB 8,97

Perdidas de Propagación dB 117,95 dB 117,95Pérdidas Long Túnel Antena Base-Receptor dB/Km 94,64 dB/Km 94,64

Pérdidas de acople Antena Base-Antena Receptor dB 46,97 dB 46,97

Potencia Rx dBm -88,16 dBm -92,93

PARÁMETROS UNIDAD VALOR UNIDAD VALORDistancia radio de cobertura en Recinto m 400 m 400Porcentaje Cobertura % 100% % 100%Potencia Tx dBm 31,76 dBm 26,99Ganancia Tx veces 2,14 veces 0,00Perdidas en el Tx dB 7,10 dB 0,00Ganancia Rx veces 0,00 veces 2,14Perdidas en el Rx dB 0,00 dB 7,10

Perdidas de Propagación (Friis) dB 76,95 dB 76,95Potencia Rx dBm -50,15 dBm -54,92

dBdB

1,402,640,780,031,603,30

dBdBdBdB

2

2

8UNIDAD VALORunidades

unidades

unidades

11

unidades 4

mtunidades

3,001,003030

mtmt

W

PROPAGACIÓN EN ESPACIO LIBRE

COBERTURA EN TÚNELESENLACE

TALLER / COCHERATALLERES PUENTE ALTO

UNIDAD VALORW

COBERTURA OUTDOORENLACE ENLACE

DOWNLINK UPLINK

ENLACEDOWNLINK

MODELO EMPÍRICO PROPAGACIÓN EN TUNELES

UPLINK


99

Tabla 25: Detalle de cálculos de cobertura para estación superficial representativa: Los Quillayes. TIPO DE ESTACIÓN:ESTACIÓN REPRESENTATIVA:

PARAMETROSPotencia Tx Radio BasePotencia Tx Terminal PortátilDistancia cable coaxial RG8Distancia cable coaxial RG58 Conector N Macho para cable RG8



Numéro Total de Conectores en commbinadorPÉRDIDAS REPETIDORPérdida Duplexor Pérdidas Longitudinales cable RG8 Pérdidas Longitudinales cable RG58Perdidas en los conectores

PARÁMETROS UNIDAD VALOR UNIDAD VALORDistancia Interestación (Trinidad – Los Quillayes) m 1433 m 1324Distancia Interestación (Los Quillayes – Elisa Correa) m 929 m 1174Porcentaje Cobertura Tramo % 75% % 75%Distancia Cobertura (Máxima distancia Interestación) m 1074,75 m 993Potencia Tx dBm 34,77 dBm 30,00Ganancia Tx veces 2,14 veces 0,00Perdidas en el Tx dB 5,27 dB 0,00Ganancia Rx veces 0,00 veces 2,14Perdidas en el Rx dB 0,00 dB 5,27

Perdidas de Propagación (Friis) dB 85,53 dB 84,84Potencia Rx dBm -53,89 dBm -57,97

PARÁMETROS UNIDAD VALOR UNIDAD VALORDistancia Cobertura en Interior (Antena -Acesso) m 34 m 34Porcentaje Cobertura % 100% % 100%Potencia Tx dBm 34,77 dBm 30,00Ganancia Tx veces 2,14 veces 0,00Perdidas en el Tx dB 5,27 dB 0,00Ganancia Rx veces 0,00 veces 2,14Perdidas en el Rx dB 0,00 dB 5,27

Perdidas de Propagación indoor dB 93,53 dB 93,53Perdidas de Propagación en espacio libre: Lfs dB 55,53 dB 55,53

Constante de Pérdida: Lc dB 0,00 dB 0,00

Número de Muros Penetrados tipo 1 (Concreto): Kw1 unidades 1,00 unidades 1,00

Atenuación de muros tipo 1 (Concreto): Lw1 dB 10,00 dB 10,00

Número de Muros Penetrados tipo 2 (Placas de Metal): Kw2 unidades 2,00 unidades 2,00

Atenuación de muros tipo 2 (Placas de Metal): Lw2 dB 4,00 dB 4,00

Número de Pisos atravesados: Kf unidades 1,00 unidades 1,00

Parámetro empírico: b unidades 0,46 unidades 0,46

Atenuación entre Pisos adyacentes: Lf dB 20,00 dB 20,00


0,03

6VALOR1,402,64

dB

3,00VALOR

1,003012

2

2

1,20

UNIDADdBdBdB

unidades

unidades

unidades

unidades

MULTI WALL MODEL (MWM)

COBERTURA OUTDOOR UPLINKDOWNLINK

PROPAGACIÓN EN ESPACIO LIBRE

UPLINKDOWNLINKCOBERTURA INDOORENLACE ENLACE

ENLACE ENLACE

ESTACIÓN SUPERFICIALLOS QUILLAYES

UNIDADWWmm


100

Tabla 26: Detalle de cálculos de cobertura para estación subterránea representativa: Príncipe de Gales. TIPO DE ESTACIÓN:ESTACIÓN REPRESENTATIVA:

PARAMETROSPotencia Tx Radio BasePotencia Tx Terminal PortátilDistancia cable coaxial RG8Distancia cable coaxial RG58Conector N Macho para cable RG8



Numéro Total de Conectores en commbinadorPÉRDIDAS REPETIDORPérdida Duplexor Pérdidas Longitudinales cable RG8 Pérdidas Longitudinales cable RG58Perdidas en los conectores

PARÁMETROS UNIDAD VALOR UNIDAD VALORDistancia Interestación (Bilbao – Príncipe de Gales) m 1423 m 1423Distancia Interestación (Príncipe de Gales – Simón Bolivar) m 715 m 715Porcentaje Cobertura Tramo % 70% % 70%Distancia Cobertura (Máxima distancia Interestación) m 996,1 m 996,1Potencia Tx dBm 43,98 dBm 36,02Ganancia Tx veces 2,14 veces 0,00Perdidas en el Tx dB 4,39 dB 0,00Ganancia Rx veces 0,00 veces 2,14Perdidas en el Rx dB 0,00 dB 4,39















1,401,76

6VALOR

dBdB

unidadesUNIDAD

dBdB

0,031,20

VALOR25,004,0020

unidades

unidades

12

2

2

COBERTURA INDOOR


ENLACE ENLACEDOWNLINK UPLINK

ENLACE ENLACEDOWNLINK UPLINK

COBERTURA EN TÚNELES


ESTACIÓN SUBTERRÁNEAPRINCIPE DE GALES

UNIDADWWmtmt

unidades


101

Tabla 27: Detalle de cálculos de cobertura para estación de combinación representativa: Tobalaba. TIPO DE ESTACIÓN:ESTACIÓN REPRESENTATIVA:

PARAMETROSPotencia Tx Radio BasePotencia Tx Terminal PortátilDistancia cable coaxial RG8 a antena en AndenDistancia cable coaxial RG8 a antena en Nivel IntermedioDistancia cable coaxial RG58 por EstaciónNuméro de Splitter en commbinadorConector N Macho para cable RG8



Numéro Total de Conectores en commbinadorPÉRDIDAS REPETIDOR Pérdida Duplexor Pérdidas Longitudinales cable RG8 a antena en AndenPérdidas Longitudinales cable RG8 a antena en Nivel IntermedioPérdidas Longitudinales cable RG58Perdidas en los conectoresPérdida Splitter 2 vías

PARÁMETROS UNIDAD VALOR UNIDAD VALORDistancia Interestación (Cola de Maniobra - Tobalaba) m 399 m 399Distancia Interestación (Tobalaba – Colón) m 1311 m 1311Porcentaje Cobertura Tramo % 70% % 70%Distancia Cobertura (Máxima distancia Interestación) m 917,7 m 917,7Potencia Tx dBm 40,97 dBm 36,02Ganancia Tx veces 2,14 veces 0,00Perdidas en el Tx dB 8,97 dB 0,00Ganancia Rx veces 0,00 veces 2,14Perdidas en el Rx dB 0,00 dB 8,97















dB

1,402,645,540,031,603,30

dBdBdBdB

2

2

8

dBUNIDAD VALORunidades

unidades

unidades

1unidades 4

unidades

4,0030

mt

WWmtmt 63

1



ENLACEDOWNLINK UPLINKCOBERTURA INDOOR

ENLACE

COBERTURA EN TÚNELESENLACE

ESTACIÓN DE COMBINACIÓNTOBALABA

UNIDAD VALOR

ENLACEDOWNLINK UPLINK

25,00


102

ANEXO D. SISTEMA DE DESPACHO MOTOROLA MCC5500

El sistema MCC5500 es un sistema profesional de despacho que utiliza tecnología de radio convencional. Fue desarrollado por Motorola para satisfacer las exigentes demandas de los organismos de seguridad pública y de vigilancia a nivel mundial. Por otro lado este es un sistema de despacho digital y modular con una interfaz de usuario amistosa del tipo GUI (Graphical User Interface) ejecutándose en una plataforma Windows XP. Cada sistema de despacho está diseñado para soportar hasta un máximo de 128 recursos de audio (combinación entre canales de audio y telefónicos) y hasta 36 posiciones de despacho. El número máximo de líneas telefónicas soportadas es de 72 (2 por módulo) [23]. El MCC5500 utiliza una arquitectura distribuida con una topología tipo anillo asociada al switch central de audio, para formar un sistema de comunicaciones inteligente y autónomo. Cada módulo (CES) perteneciente al switch central tiene capacidades de procesamiento independientes y permite conectarse en forma directa con los recursos de audio seleccionados. La función principal del sistema de despacho MCC5500 es la de proveer comunicaciones centralizadas a múltiples estaciones bases, repetidores y otros equipos de audio integrando las comunicaciones de radio, telefonía, “paging”16 en un solo sistema compartido. Cada sistema de despacho MCC5500 incorpora el software CSDM (Console System Database Manager) el cual permite realizar la configuración, programación, tareas de mantenimiento y recolección de estadísticas del sistema. En la Figura 47 se muestra un diagrama general del sistema de despacho MCC5500.

16 Paging es un servicio que permite alertar a un usuario mediante mensajes sensitivos tales como señales sonoras, destellos de luz, vibraciones, etc.


103

Switch 10/100 Base-T

Audio+Data

Posición de Despacho 2

CSDM (Console System Database Manager)

CES

Alias Database Server


Audio+Data

RS232

TCP/IP

Canales de Audio/Telefonicos

Figura 47: Diagrama general Sistema de Despacho Motorola MCC5500.

Los elementos que constituyen la parte fundamental del sistema se muestran a continuación: 1.- CES (Console Electronic Shelf)

El switch de audio del sistema MCC5500 está constituido por uno o más módulos CES conectados entre sí, formando un sistema robusto y flexible. Debido a la capacidad de procesamiento distribuido cada módulo es capaz de operar en forma independiente en caso de fallas en otros módulos. Cada CES permite conectar los siguientes recursos:

� 12 canales de audio (señalización DC, E&M, tonos) � 1 consola de despacho � 2 líneas telefónicas o anexos

SWITCH DE AUDIO MOTOROLA


104

Los módulos CES se conectan entre sí a través de enlaces de datos T317 vía los cuales transportan el audio y los datos. Estos enlaces forman un anillo redundante el cual permite, en caso de corte de algún enlace entre 2 módulos CES, mantener inalteradas las comunicaciones. En la Figura 48 se puede apreciar un diagrama asociado a la conexión en anillo mediante enlaces T3 de los módulos CES:

Figura 48: Diagrama de conexión de módulos CES [23]. 2.- COP (Console Processor Module)

Cada CES tiene una unidad central de procesamiento llamada COP18, la cual ejecuta el sistema operativo principal además del software de procesamiento de llamadas. En la Figura 49 se puede apreciar la ubicación de la unidad COP dentro del módulo CES además de la tarjeta en forma independiente.

Figura 49: Unidad COP [23] y ubicación de ésta en el módulo CES.

17 Es un enlace dedicado punto a punto que opera a 44 Mbps y puede portar 672 canales de 64 Kbps. 18 De fábrica cada CES trae incorporado una unidad COP.

COP


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3.- DAP (Digital Audio Processor)

Cada módulo CES puede contener hasta 3 módulos DAP. A su vez cada módulo DAP tiene una capacidad para conectar como máximo hasta 4 canales de audio ya sea de 2 o 4 hilos configurados como Tx/Rx, T22R o 3 receptores. Cada DAP viene de fábrica con capacidad para conectar 2 canales de audio, sin embargo para habilitar los 4 canales de audio en el DAP (capacidad máxima), se debe agregar 1 chip denominado Add: 2 Analog Channels. El DAP también puede ser equipado con un módulo de señalización DC el cual soporta hasta 4 canales. Cada canal de audio puede ser configurado para ser utilizado con señalización por tonos, E&M o DC. En la Figura 50 se puede apreciar la ubicación de las unidades DAPs dentro del módulo CES además de una de estas tarjetas en forma independiente y la ubicación en donde se conectan los chips.

Figura 50: Unidad DAP [23] y ubicación de ésta en el módulo CES.

4.- Fuente de Poder

Cada CES está equipado con una fuente de poder 115 o 220 VAC la cual permite satisfacer los 255 ATS de consumo de un módulo CES cargado en su totalidad. La salida de la fuente de poder de los CES está eléctricamente aislada respecto de la entrada, sin embargo se requiere de igual forma que el chasis sea conectado al bus de tierra. 5.- Módulo Entrada/Salida

Este módulo provee el medio para controlar y monitorear remotamente contactos secos, entradas y salidas digitales a través un enlace serial. Las aplicaciones permiten operar en forma remota puertas, alarmas etc. además de establecer indicadores visuales en las posiciones de despacho. La entrada digital es opto-aislada a -12V del tipo “pull down” y los relés tienen las siguientes características: 3W, 150 mA, 60VDC.

DAPs

Chips


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6.- Interfaz para Grabación de Audio

Las interfaces para la grabación de audio se encuentran ubicadas en los CES. De ésta unidad es posible obtener no solo las salidas de audio analógicas (@600ohm) de transmisión y recepción de los canales de radio sino que también el audio proveniente del micrófono del operador y del audio seleccionado. 7.- CAB (Console Audio Box)

El CAB provee la interfaz entre el PC de la posición de despacho y el CES, así como también las conexiones de los accesorios del despachador. Cada posición de despacho debe contar con un CAB al cual se pueden conectar los siguientes equipos periféricos:

� Micrófono (Tipo Cuello de Ganso o de sobremesa) � Grabadora de Audio � PTT (Push To Talk) de pedal � Auriculares � Parlantes (Audio “seleccionado” y “no seleccionado”)

En la Figura 51 se puede apreciar la parte posterior del CAB, lugar en donde se conectan todos los periféricos antes mencionados:

Figura 51: Parte posterior de unidad CAB [23].

El CAB se conecta al CES a través de un cable multipar (12 pares) y al PC de Despacho a través de la puerta USB. 8.- CSDM (Console System Database Manager)

El CSDM es el corazón del sistema MCC5500, el cual debe estar presente en todo sistema MCC5500. Este PC se ejecuta sobre una plataforma Windows XP y permite realizar funciones tales como:

� Configuración de todos los parámetros del sistema. � Modificación del archivo de configuración del sistema (Interfaz GUI asociado a un

usuario específico). � Manejo de rutinas de diagnóstico para las labores de mantención. � Generación de archivos (“log file”) con las alarmas y errores del sistema. � Actualización del sistema a las nuevas versiones de software. � Recolección de estadísticas del sistema (tiempo promedio de la duración de la

llamada, cantidad de veces que el canal fue activado, cantidad de llamadas de radio de entrada y de salida por cada canal etc.).


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El PC CSDM se conecta a uno de los CES del sistema designado como Master CES a través de un enlace RS23219. El acceso al PC CSDM se encuentra protegido por un password y permite definir 3 niveles de usuario:

- Usuario Normal: Capacidad para visualizar los archivos de alarmas, diagnóstico e información de estadísticas.

- Supervisor: Tiene las mismas capacidades que el Usuario Normal junto con la posibilidad de ejecutar las rutinas de diagnóstico y cambiar ciertos parámetros del sistema.

- Super Usuario: Tiene las mismas capacidades que el Supervisor junto con la posibilidad de agregar nuevas consolas, cambiar cuentas de usuarios y realizar actualizaciones del sistema.

En la Figura 52 se puede apreciar la ventana de aplicación del CSDM:

Figura 52: Ventana de aplicación del CSDM [24].

19 Interfaz que designa una norma para el intercambio serie de datos binarios entre un Equipo terminal de datos y un Equipo de terminación del circuito de datos. El RS-232 consiste en un conector tipo DB-25 de 25 pines.


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9.- PC de Despacho

EL PC de despacho es un PC convencional que debe tener como mínimo algunas características. A continuación se muestra en la Figura 53 el PC de Despacho junto con el CAB además de las características mínimas que debe tener el PC de Despacho.

� Sistema Operativo Windows XP Profesional � Procesador Pentium >1.6GHz � 256 MB de memoria RAM � 20 GB de memoria de Disco duro � Teclado � Trackball Mouse � Pantalla SVGA 1024x768 (>256 colores) � Tarjeta de Red 10/100 Base-T

Figura 53: PC de Despacho [21].

En éste PC se cargará la aplicación de despacho la cual tiene una arquitectura cliente-servidor en el sentido de que por cada sesión inicializada por un usuario (despachador) el software de despacho descarga desde el PC de Administración (CSDM) el archivo de configuración de consola asociado a los privilegios del usuario que comenzó la sesión. El archivo de configuración contiene la información del despliegue GUI personalizado correspondiente a un usuario específico. En la eventualidad que no exista enlace con el PC de Administración, la aplicación de despacho se iniciará con el último archivo de configuración descargado desde el CSDM, correspondiente al usuario registrado [25]. Las características principales de la aplicación de despacho son las siguientes:

� Llamadas entre posiciones de despacho.

� Llamadas Telefónicas.

� Llamadas de Grupo.

� Llamadas Selectivas.

� Llamada de Alerta: En caso que el terminal no responda a una llamada del despachador, éste último podrá enviar una Llamada de Alerta la cual generará un mensaje de aviso de llamada al terminal mediante unos tonos audibles y el parpadeo del display.

� Soporta múltiples formatos de paging (2-Tone, Quick Call I and II, DTMF, 5/6-Tone y Personalizados)

� Unión de Canales o “Patch”.

� Señalización E&M, por Tonos, GE Star, MDC1200 o Astro (Digital).

� Alarma de Emergencia: Permite al operador de radio remoto enviar, a través del botón de emergencia, un mensaje con prioridad al despachador. Este mensaje, una


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vez recibido en la posición de despacho, generará un tono audible y hará cambiar a color rojo la identificación de usuario y del canal de donde proviene el mensaje.

� PTT ID (identificación del terminal): Una vez que la radio haya emitido su número de identificación (ID) al haber presionado el PTT, el sistema realiza un cruce de información entre el ID de la radio y el alias de ésta en la base de datos de Alias Database Server. Al encontrar un “match” la aplicación de despacho despliega en pantalla el Alias del terminal que generó la llamada.

� Chequeo de Status de Terminales: Permite al despachador verificar el estado en que se encuentra el terminal (circuitos RF en correcto funcionamiento y terminal dentro de cobertura).

� Monitoreo Remoto de Terminal: Permite al despachador abrir el transmisor del terminal para escuchar lo que ocurre en el entorno de éste.

� Monitoreo y Control de dispositivos de E/S20.

10.- Alias Database Server

El sistema MCC5500 permite utilizar un servidor de Alias para ser usado con señalización Ge-Star, MDC1200 o Astro en los canales de radio. Este servidor se conecta a las posiciones de despacho a través de una red LAN a través de la cual se intercambia la información de IDs y alias, permitiendo almacenar hasta 20.000 registros de ID. Para ello se deberán programar las radios portátiles con la función PTT ID. La base de datos de Alias reside en cada posición de despacho y puede ser actualizada de dos formas:

� En caso de no existir conexión de las posiciones de despacho a través de una red LAN, se podrá crear y modificar la base de datos de Alias manualmente en cada una de ellas.

� Si las posiciones de despacho pertenecen a una red LAN, entonces la base de datos de Alias puede ser creada en el Servidor de Alias y ser distribuida a través de la red a todas las posiciones de despacho. Luego que la base de datos es almacenada localmente deja de existir una dependencia con el servidor para un correcto funcionamiento de la posición de despacho excepto cuando exista alguna modificación de la base de datos, la cual se propagará a todas las posiciones de despacho.

En la Figura 47 se puede apreciar el diagrama de conexión entre las Posiciones de Despacho y el Servidor de Alias.

20 E/S: Entrada / Salida.


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ANEXO E. SISTEMA DE DESPACHO ZETRON 4048

El modelo Zetron 4048 (M4048) es un sistema profesional de despacho que utiliza tecnología de radio convencional y es el miembro más nuevo de la probada serie 4000 de la familia de productos de sistemas de control de comunicaciones de Zetron. Fue diseñado específicamente para resolver las necesidades de los más grandes centros de despacho de organismos de seguridad pública y de vigilancia a nivel mundial. El M4048 es capaz de controlar hasta 48 canales de radio o telefónicos, y soporta como máximo 16 posiciones de despacho. Cuando está configurado con el sistema de control y suministro de energía dual redundante, el M4048 ofrecen un grado de confiabilidad extraordinario y ningún punto de falla del hardware inhabilitará el sistema completo. Otra de las ventajas del M4048 es que fue diseñado para proporcionar un servicio bastante económico para sus usuarios en términos de consumo de potencia [26]. La función principal del sistema de despacho Zetron 4048 es la de proveer comunicaciones centralizadas a múltiples estaciones bases, repetidores y otros equipos de audio integrando las comunicaciones de radio, telefonía, “paging” en un solo sistema compartido. En la Figura 54 se muestra un diagrama general del sistema de despacho Zetron 4048.

Figura 54: Diagrama general Sistema de Despacho Zetron 4048.

Audio + Data


Canales de Audio / Telefónicos

Audio +

Data


SWITCH DE AUDIO ZETRON


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Los elementos que constituyen la parte fundamental del sistema se muestran a continuación: 1.- CCU (Common Control Unit):

El CCU (o switch de audio) es la unidad de control central responsable de conmutar y rutear los multiples canales de audio entre las consolas de despacho utilizadas por los operadores y los dispositivos externos como estaciones bases, estaciones de control, repetidores, teléfonos, intercomunicadores, etc. A este equipo convergen todos los canales de radio y anexos telefónicos, permitiendo realizar, a través de una matriz de conmutación, las interconexiones entre canales [26].

Figura 55: Common Control Unit [26].

El CCU está compuesto por los siguientes elementos:

• Console Interface Card Cage: Gabinete que ofrece 18 slots (hendiduras) para conectar las System Traffic Cards (Tarjetas de Tráfico del Sistema ó STCs), las Console Interface Cards (Tarjetas de Interfaz de Consola ó CICs), y la Patch Card.

� System Traffic Card: Es la unidad controladora del sistema. Es posible utilizar 2 de éstas tarjetas para dar redundancia “hot stand-by” al sistema.

� Console Interface Cards: Tarjeta a la cual se conectan las posiciones de despacho. El M4048 permite incluir hasta 15 tarjetas de consola (posiciones de despacho) y si el “patching” no es requerido, la capacidad se extiende a 16.

� Patch Card: Provee los recursos para realizar los patch entre canales.

• Channel Card Cage: Gabinete que ofrece 18 slots (hendiduras) para conectar las Dual Channel T/R Control Cards (Tarjetas de Control de Canales Duales ó DCCs) y las Auxiliary I/O Cards (Tarjetas de módulos Input/Output auxiliares). Una Channel Card Cage totalmente utilizada soporta hasta 36 canales de radio y telefónicos, sin embargo para lograr la capacidad máxima de canales (48 canales) se requiere la unidad Channel Card Cage Expansion. El Channel Card Cage Expansion es un gabinete que ofrece 6 slots (hendiduras) para conectar las DCCs, por lo que es capaz de soportar hasta 12 canales de radio y telefónicos.


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� Dual Channel T/R Control Cards: Tarjeta a la cual se conectan los canales de audio provenientes de las base/repetidores. Cada tarjeta permite interconectar hasta 2 canales de audio.

• Power Supply Modules: Los voltajes de operación del M4048 pueden ser suministrados por una sola fuente de poder. Sin embargo para el funcionamiento dual redundante, se debe conectar en paralelo una segunda fuente de poder.

Figura 56: Diagrama de conexión del CCU [26].

• Phone Coupler: Interfaz que provee la capacidad para interconectar la plataforma

de radiocomunicaciones con la de telefonía convencional (PBX).

Channel Card Cage (Cage 2)

Channel 1 -36

Console Card Cage (Cage 1)

Supply 2 + 12 VDC IN Supply 2 AC IN

Supply 1 + 12 VDC IN Supply1 AC IN

Expansion Channel Card Cage (Cage 3)

Channel 37 -48


113

2.- Posición de Despacho Integrator RD

La posición de despacho Integrator RD se conecta al switch de audio M4048 a través de enlaces de audio y de data. Es una consola de tipo PC compuesta por los siguientes elementos [27], [28]:

� Procesador Pentium >1.6GHz � Sistema Operativo Windows NP Profesional � 256 MB de memoria RAM � 20 GB de memoria de Disco duro � Teclado � Trackball Mouse � Monitor SVGA 1024x768 (>256 colores)

con “Touch Screen”

Figura 57: Integrator RD [22].

� Panel de Audio: El Panel de Audio provee la interfaz entre la posición de despacho y el CCU así como las conexiones de los equipos periféricos del despachador. Cada posición de despacho debe contar con un Panel de Audio al cual se pueden conectar los siguientes equipos periféricos:

- Micrófono (Tipo Cuello de Ganso o de sobremesa) - Grabadora de Audio - PTT (Push To Talk) de pedal - Auriculares - Parlantes (Audio “seleccionado” y “no seleccionado”)

Figura 58: Tipos de Paneles de Audio [22].

La posición de despacho Integrator RD tiene las siguientes funcionalidades:

� Llamadas entre posiciones de despacho.

� Llamadas Telefónicas.

� Llamadas de Grupo.

� Llamadas Selectivas.

� Llamada de Alerta: En caso que el terminal no responda a una llamada del despachador, éste último podrá enviar una Llamada de Alerta la cual generará un


114

mensaje de aviso de llamada al terminal mediante unos tonos audibles y el parpadeo del display.

� Paging

� Unión de Canales o “Patch”.

� Señalización E&M, por Tonos y DC.

� Alarma de Emergencia: Permite al operador de radio remoto enviar, a través del botón de emergencia, un mensaje con prioridad al despachador. Este mensaje, una vez recibido en la posición de despacho, generará un tono audible y hará cambiar a color rojo la identificación de usuario y del canal de donde proviene el mensaje.

� PTT ID (identificación del terminal): Una vez que la radio haya emitido su número de identificación (ID) al haber presionado el PTT, el sistema realiza un cruce de información entre el ID de la radio y el alias de ésta.

� Chequeo de Status de Terminales: Permite al despachador verificar el estado en que se encuentra el terminal (circuitos RF en correcto funcionamiento y terminal dentro de cobertura).

� Monitoreo Remoto de Terminal: Permite al despachador abrir el transmisor del terminal para escuchar lo que ocurre en el entorno de éste.

� Monitoreo y Control de dispositivos de E/S


115

ANEXO F. DETALLE DE COSTOS DE LAS PROPUESTAS

A continuación se muestra el detalle de los costos de las dos propuestas de la plataforma de radiocomunicaciones de las Líneas 4/4A del Metro de Santiago. Cabe recordar que esta plataforma se compone de dos sistemas independientes; el Sistema Radiante y el Sistema de Despacho. Las dos propuestas utilizan el mismo sistema radiante y distintos sistemas de despacho; Motorola MCC5500 y Zetron 4048.

Tabla 28: Detalle de Costos Sistema de Despacho plataforma radiocomunicaciones de Líneas 4/4A utilizando tecnología Zetron 4048.

SWITCH DE AUDIO VALOR $US CANTIDAD TOTALGABINETE 19 " $ 838,00 2 $ 1.676,00M4048 POWER SUPPLY $ 2.043,55 4 $ 8.174,18UPS SINGLE PHASE 3 KVA MARCA INOVATEC MODELO ARGO2 4200 $ 1.262,00 2 $ 2.524,00M4048 CONSOLE INTERFACE CARD CAGE $ 3.440,05 2 $ 6.880,09M4048 SYSTEM TRAFFIC CARD $ 1.578,05 4 $ 6.312,18M4048 CONSOLE INTERFACE CARD $ 2.043,55 5 $ 10.217,73MODEL 4020/4048 16 PATCH CARD $ 1.536,15 0 $ 0,00MODEL 4020/4048 24 PATCH CARD $ 1.815,45 2 $ 3.630,90

M4048 CHANNEL INTERFACE CARD CAGE $ 3.440,05 2 $ 6.880,09DUAL CHANNEL TONE/LOCAL T/R CONTROL CARD $ 1.578,05 42 $ 66.277,89CHANNEL CARD CAGE EXPANSION KIT $ 3.533,15 1 $ 3.533,15M4000 PHONE COUPLER $ 698,25 5 $ 3.491,25CONSOLA DE DESPACHO VALOR $US CANTIDAD TOTALINTEGRATOR RD RADIO DISPATCH WORKSATION VERSION 3.0 $ 12.563,85 5 $ 62.819,2317" CRT TOUCHSCREEN MONITOR $ 861,18 5 $ 4.305,88THREE BUTTON TRACKBALL $ 74,48 5 $ 372,40GOOSENECK MICROPHONE $ 181,55 5 $ 907,73HEADSET, 4-WIRE, NOISE CANCELING. $ 256,03 5 $ 1.280,13HEADSET JACKBOX $ 116,38 5 $ 581,88FOOTSWITCH $ 69,83 5 $ 349,13MDC 1200 FULL FEATURE SET OPTION $ 926,35 5 $ 4.631,73UPS SINGLE PHASE 550 VA MARCA OPTIUPS MODELO ES1000 $ 150,00 5 $ 750,00MANUALES VALOR $US CANTIDAD TOTALMODEL 4020/4048 SERVICE MANUAL $ 32,59 1 $ 32,59S4000 INTERFACE CARDS SERVICE MANUAL $ 32,59 1 $ 32,59S4000 DISPATCH CONSOLES SERVICE MANUAL $ 32,59 1 $ 32,59INTEGRATOR RD WORKSTATION OP. MANUAL VER 3.0 $ 23,28 1 $ 23,28RADIO DISPATCH S/W USER MANUAL $ 23,28 1 $ 23,28M4020/4048 INST MANUAL $ 23,28 1 $ 23,28TELEPHONE LINE INTERFACE MANUAL $ 23,28 1 $ 23,28M4048 RADIO SYS MGMT PROGRAM MANUAL $ 23,28 1 $ 23,28SOFTWARES VALOR $US CANTIDAD TOTALM4217 UPGRADE INTEGRATOR RD V3.0 $ 4.650,35 1 $ 4.650,35INTEGRATOR RD WORKSTATION VERSION 3.0 UPGRADE $ 1.857,35 1 $ 1.857,35INTERCONEXIÓN CON SWITCH DE L1, L2 Y L5 VALOR $US CANTIDAD TOTALDUAL CHANNEL TONE/LOCAL T/R CONTROL CARD $ 1.578,05 2 $ 3.156,09

$ 205.473,44COSTO TOTAL $US


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Tabla 29: Detalle de Costos Sistema de Despacho plataforma radiocomunicaciones de Líneas 4/4A utilizando tecnología Motorola MCC5500.

SWITCH DE AUDIO VALOR $US CANTIDAD TOTALGABINETE $ 838,00 1 $ 838,00UPS SINGLE PHASE 10 KVA, 30 MIN @8KVA MARCA INOVATEC MODELO ARGO 100MM $ 3.380,00 1 $ 3.380,00CONSOLE ELECTRONIC SHELF (CES) II $ 9.500,00 7 $ 66.500,00

DAP II (INCLUDES 2 ANALOG CHANNEL WITH LICENSES) $ 2.300,00 21 $ 48.300,00

ADD: 2 ANALOG CHANNELS WITH SOFTWARE LICENSES $ 2.000,00 21 $ 42.000,00

SWITCH 10/100 BASE T 24 PUERTOS $ 600,00 1 $ 600,00

ADD: TWO (2) CO INTERFACE FOR TELEPHONE II $ 520,00 5 $ 2.600,00CSDM & ALIAS DATABASE SERVER VALOR $US CANTIDAD TOTALCERTIFIED MCC 5500 ALIAS DATABASE SERVER $ 4.500,00 1 $ 4.500,00

CERTIFIED MCC5500 CSDM WORKSTATION $ 2.250,00 1 $ 2.250,00CSDM PROGRAM $ 2.000,00 1 $ 2.000,00CABLEADO VALOR $US CANTIDAD TOTALCSDM COMPUTER CABLE (DB09) 25 FEET $ 90,00 1 $ 90,00T3 CABLE 2 FEET $ 180,00 6 $ 1.080,00T3 CABLE 10 FEET $ 250,00 1 $ 250,00CES/CAB PLENUM CABLE 300 FOOT $ 1.495,00 5 $ 7.475,00CONSOLA DE DESPACHO VALOR $US CANTIDAD TOTAL17" TOUCHSCREEN LCD MONITOR $ 1.093,00 5 $ 5.465,00MCC 5500 OPERATOR POSITION (CAB) II (INCLUYE PC CON WINDOWS) $ 8.500,00 5 $ 42.500,00MCC SERIES DESKTOP SPEAKER (2 SPEAKERS) $ 900,00 5 $ 4.500,00MCC SERIES HEADSET JACK $ 200,00 5 $ 1.000,00MCC SERIES DESKTOP GOOSENECK MICROPHONE $ 250,00 5 $ 1.250,00FOOT, SWITCH TRADITIONAL $ 106,00 5 $ 530,00UPS SINGLE PHASE 550 VA MARCA OPTIUPS MODELO ES1000 $ 150,00 5 $ 750,00MANUALES VALOR $US CANTIDAD TOTALMCC 5500 CONSOLE OPERATOR GUIDE $ 70,00 1 $ 70,00MCC 5500 CONSOLE INSTALL & SVC MANUAL $ 200,00 1 $ 200,00MCC 5500 CON SYS DATABASE MGR MANUAL $ 100,00 1 $ 100,00INTERCONEXION CON SWITCH DE L1, L2 Y L5 VALOR $US CANTIDAD TOTALDUAL CHANNEL TONE/LOCAL T/R CONTROL CARD MARCA ZETRON $ 1.578,05 2 $ 3.156,09


Tabla 30: Detalle de Costos Sistema Radiante plataforma radiocomunicaciones de Líneas 4/4A.

INFRAESTUCTURA VALOR $US CANTIDAD TOTALGABINETES 19” A INSTALAR EN ESTACIONES, TALLERES Y COCHERAS $ 838,00 30 25.140,00EQUIPAMIENTO VALOR $US CANTIDAD TOTALINTERFAZ DE RADIO E&M $ 320,00 60 19.200,00FUENTE DE PODER 20 A CONT, 12 VDC $ 127,07 60 7.624,20DUPLEXOR UHF 50W $ 300,30 60 18.018,00

ANTENA OMNI LOW PROFILE 2.14 DBI 400-440 MHZ INCLUYE SOPORTE $ 35,00 68 2.380,00

ANTENA PANEL 7 DBI 405-430 MHZ $ 100,80 4 403,20HIGH POWER 2 WAY SPLITTER COMBINER $ 330,00 12 3.960,00CABLE COAXIAL RG8 (METRO) $ 1,48 2330 3.436,75CONECTOR N MACHO PARA CABLE RG8 $ 3,28 176 577,28ADAPTADOR CONECTOR MINI UHF MACHO-N HEMBRA $ 3,99 120 478,80JUMPER RG142 NM-NM $ 22,00 120 2.640,00TERMINALES PORTÁTILES VALOR $US CANTIDAD TOTALPRO5100 25W 403-470MHZ $ 299,30 120 35.916,00PRO5150 PORT UHF1 16CH 4W $ 328,50 193 63.400,50UHF STUBBY ANTENNA 403-470 MHZ $ 6,10 193 1.177,30230V RPD SINGLE UNIT CHARGER UK $ 56,75 193 10.952,75NIMH, 1900 MAH 7.5V BATTERY $ 39,00 386 15.054,00PRO SERIES CPS & TUNER $ 224,25 2 448,50RIBLESS PROGRAMMING CABLE $ 76,50 2 153,00



117

ANEXO G. GRÁFICOS DEL ANÁLISIS ECONÓMICO DE LAS TECNOLOGÍAS

A continuación se muestran los gráficos comparativos de las curvas de costos (en dólares) de ambas tecnologías en función del número de canales de radio, para un número de consolas fijos, y la diferencia de estas curvas.21

C om parac ión d e C o sto s p a ra 2 C on so la s

0

50 .000

100 .000

150 .000

200 .000

250 .000

300 .000

1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 61 65 69 73 77 81 85 89 93 97

C ana le s

Cos

to $US

M o to ro la

Z e tron

D ife renc ia


C om parac ión d e co sto s p ara 3 C on so la s

0

50 .000

100 .000

150 .000

200 .000

250 .000

300 .000

350 .000

1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 61 65 69 73 77 81 85 89 93 97

C ana le s

Cos

to $US Moto ro la

Ze tron

D ife renc ia

Figura 60: Curvas de Costos para 3 consola de despacho. 21 Los gráficos para 1 y 5 consolas se muestran en las Figuras 45, 46 en la sección 5.2.


118


0

50.000

100.000

150.000

200.000

250.000

300.000

350.000

1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 61 65 69 73 77 81 85 89 93 97

Canales

Cos

to $US

Motorola

Zetron

Diferencia



0

50.000

100.000

150.000

200.000

250.000

300.000

350.000

1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 61 65 69 73 77 81 85 89 93 97

Canales

Cos

to $US

Motorola

Zetron

Diferencia



119


0

50.000

100.000

150.000

200.000

250.000

300.000

350.000

400.000

1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 61 65 69 73 77 81 85 89 93 97

Canales

Cos

to $US

Motorola

Zetron

Diferencia



0

50.000

100.000

150.000

200.000

250.000

300.000

350.000

400.000

1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 61 65 69 73 77 81 85 89 93 97

Canales

Cos

to $US

Motorola

Zetron

Diferencia



120


0

50.000

100.000

150.000

200.000

250.000

300.000

350.000

400.000

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