Instalaciones en Exteriores 1: Instalación Física y Alimentación por Cable Ethernet (PoE) Materiales de apoyo para entrenadores en redes inalámbricas

2 Metas Examinar los diferentes tipos de estructuras de soporte de antenas y equipos que podemos utilizar Ver ejemplos de técnicas apropiadas de impermeabilización Revisar los procedimientos de seguridad para la instalación

3 Conexiones

El equipo instalado incluye normalmente: 4 Instalación típica Uno o más enrutadores inalámbricos Antenas y herrajes de soporte Soporte de antena (no-perforante, de pared, mástil, torre, etc.) Linea de transmisión de 50 (LMR 400) Inyector PoE y par trenzado (UTP, FTP o STP) Conectores o adaptadores Desviadores de rayos y cable de puesta a tierra Cinta autofundente o compuesto impermeabilizante

En una instalación punto a multipunto, la ubicación de la estación base (access point o AP) es la preocupación prioritaria, para poder obtener la mejor cobertura posible. Otras consideraciones importantes: 5 Acceso a la red de suministro eléctrico Seguridad física del equipo Accesibilidad al sitio Ubicación de la antena sobre el edificio o torre Requisitos para el montaje de la estación base

6 El patrón horizontal de una antena omni se aproxima al círculo. Un tubo pequeño cerca de la antena (típicamente parte del soporte) puede actuar como reflector cambiando la ganancia hasta en 3 dB en algunas direcciones, modificando el patrón de radiación. Patrón de radiación horizontal Un objeto grande, como la parte trasera de una parábola puede bloquear completamente la señal en una dirección dada.

7 La ganancia de una omni se obtiene a expensas del estrechamiento del patrón de radiación vertical. Patrón de radiación vertical Esto se cumple estrictamente cuando la antena está lejos de objetos conductores, y constituye una buena aproximación cuando la antena está en la parte más alta de la torre. El patrón de radiación vertical va a cambiar sustancialmente si la omni está instalada en partes más bajas ya que va a interactuar con la estructura física.

8 Una torre auto-soportada tiene a menudo una forma ahusada que se estrecha con la altura. Esto desvía el haz hacia arriba hasta 5 grados. Una omni típica de 15 dBi tiene un ancho de haz vertical de unos 8 grados. El haz puede desviarse tanto hacia arriba que la señal podría enviarse en una dirección que no nos sirve para nada. Ángulo de la torre

9 Las antenas sectoriales se ven menos afectadas por la torre y pueden ser fácilmente inclinables. Esto es particularmente necesario cuando el cliente está cerca de la estación base, o cuando la estación base está mucho más alta que el cliente. Inclinación mecánica: puede compensar los efectos de la estructura. Inclinación Eléctrica: puede lograrse cambiando la fase de la alimentación de los elementos activos de la antena. Inclinación de la antena

10 Ubique las antenas de manera que haya una clara línea de vista entre ellas. No debería haber obstáculos dentro de 10 grados en azimut del eje del haz. Tenga cuidado con posibles estructuras reflectoras en el trayecto o inclusive detrás. Consideraciones sobre el soporte de la antena Tenga cuidado con los árboles que al crecer puedan obstruir el trayecto. Evite trayectorias sobre superficies de agua. En los techos, montar la antena cerca del borde ayuda a evitar problemas de reflexión.

11 Las torres auto-soportadas son caras de construir, pero son a menudo la mejor opción para la estación de base. Una torre pre-existente puede a menudo usarse, pero las de antenas de transmisión AM deben evitarse porque toda la estructura constituye un elemento activo. Las estaciones de transmisión de FM son aceptables, pero para evitar problemas de interferencia asegúrese de usar par trenzado apantallado (FTP o STP), o en su defecto colocar el cable exterior dentro de un ducto metálico debidamente puesto a tierra. Torres auto-soportadas

12 Torres venteadas Una torre venteada escalable está normalmente hecha de aluminio con una sección transversal triangular de unos 30 cm de lado. Cada sección tiene unos 3 m de largo y varias secciones pueden atornillarse juntas para lograr la altura deseada. La torre debe estar estar bien sujeta con tirantes (vientos) para soportar los vientos propios de la zona y para sostener el peso del equipo y de una o dos personas.

13 Mástil Un mástil libre es a menudo menos caro de construir que una torre. Este tipo de estructura puede hacerse fácilmente escalable añadiéndole peldaños a un tubo de buen tamaño.

14 Seguridad en instalación de torres Muchos países exigen entrenamiento especial para trabajar en torres de cierta altura. Es sumamente peligroso trabajar en la oscuridad. Calcule muy bien el tiempo para completar el trabajo bastante antes de la puesta del sol. Evite el trabajo en torres cuando haya vientos fuertes o tormentas. Siempre use un arnés fijado de manera segura a la torre cuando trabaje en alturas. !Siempre trabaje en torres con un compañero!

15 Soporte que perfora el techo Se debe tener cuidado para prevenir que el agua no se cuele a través de las junturas de los tornillos. Selle todos los orificios con un sellador apropiado (como masillas o sellador de silicona).

16 Soporte que no perfora el techo Esta base de metal puede lastrarse con bolsas de arena, piedras o botellas de agua para hacerla estable sin perforar el techo.

17 Montaje en paredes Para aplicaciones donde el techo no es suficientemente plano o fuerte para aguantar el peso de un soporte no perforante de techo, el soporte de pared es la solución más efectiva. Este soporte se fija a los lados de un edificio, pared o chimenea. tubo Vista lateral de montaje de pared Antena Radio

18 Consejos de instalación Configure su AP y Cliente en el laboratorio !no en el sitio! Mantenga los cables coaxiales cortos: !no más de 15 metros! Apriete e impermeabilice todos los conectores Use cinta autofundente impermeabilizante (no use cinta eléctrica o duct tape) Use bridas (zip ties) de nylon negro (las blancas se dañan con los rayos UV) Cuando pueda, use ductos para los cables Si utiliza PoE, el cable debe ser a prueba de intemperie o protegido por ductos Si es posible, proteja el radio del sol y la lluvia

19 Proteger las antenas de la intemperie La mayor parte de los problemas de antena son causados por las conexiones de los cables coaxiales que se aflojan con la vibración y dejan pasar humedad al interior del conector. Proteja de la intemperie todas las conexiones de exteriores.

20 Lazos de goteo Al añadir un pequeño lazo a la antena y a los cables Ethernet, se logra que el flujo del agua de lluvia se desvíe del conector. Esto puede ayudar a prolongar la vida de su equipo. Esto es importante incluso si se están usando conectores sellados impermeables.

21 Cajas a prueba de intemperie Cuando compre cajas para proteger un equipo instalado en exteriores: Asegúrese de que pueden resistir las condiciones climáticas específicas del sitio. Hay dos organizaciones que han desarrollado estándares ampliamente aceptados en la construcción de cajas: National Electrical Manufacturers Association (NEMA) en Norteamérica International Electrotechnical Commission (IEC) en Europa, con las especificaciones de IP (Ingress Protection)

22 Protección IP 1er dígitoDefinición2do dígitoDefinición 0 Sin protección 0 1 Contra la penetración de objetos sólidos de 50 mm de diámetro o más 1 Contra goteo vertical de agua 2 Contra la penetración de objetos sólidos de 12.5 mm de diámetro o más 2 Contra goteo vertical de agua a un ángulo de hasta 15° 3 Contra la penetración de objetos sólidos de 2.5 mm de diámetro o más 3 Contra goteo vertical de agua a un ángulo de hasta 60° 4 Contra la penetración de objetos sólidos de 1 mm de diámetro o más 4 Contra salpicaduras de agua en todas las direcciones 5 Protegido contra el polvo 5 Contra chorros de agua en todas las direcciones 6 A prueba de polvo 6 Contra chorros fuertes de agua en todas las direcciones 7 Contra inmersión temporal hasta 1m de profundidad 8 Inmersiones continuas en condiciones específicas

23 Correspondencia entre NEMA e IP Tipo NEMADefinición NEMAClase IP 1 Cierta protección al polvo, luz,salpicadura indirecta, pero no a prueba de polvo IP10 2 Protección anti-goteo. Semejante al tipo1, pero con protección adicional para gotas formadas por condensación IP11 3 y 3S Resistente a la intemperie. Protege contra nieve y aguanieve IP54 3R Protección contra lluvia y hielo IP14 4 y 4X Protege contra chorros de agua dirigidos IP56 5 Contra el polvo IP62 6 y 6P Sumergible, dependiendo de condiciones específicas de presión y tiempo IP67

Alimentación por Ethernet (PoE) 24

¿Porqué alimentación por Ethernet (PoE)? Ahorra dinero y tiempo de instalación Más flexibilidad en la ubicación de los dispositivosBastante útil para exteriores, al permitir una distancia grande entre el AP y el computadorNo se precisa de un electricista para instalarlo !Ahorra cobre ! 25

Aspectos relevantes a PoE ¿Estándar o no? ¿Alimentación en el extremo o en el medio? Requiere Cat5e ó Cat6 con menos de 25 de resistencia total ¿Adjudicación de Pin tipo A ó B?Caída de tensión proporcional a la longitud del cable Use cable de par trenzado con especificación de exteriores o protegido por un ducto metálico 26

Estándar IEEE 802.3af-2003 Alimentación de dispositivo Ethernet mediante el cable de datos Título del estándar: Data Terminal Equipment (DTE) Power via Media Dependent Interface (MDI)Aprobado en junio 2003 Consumo máximo ~13W 27

Estándar IEEE 802.3at-2009 Extensión de 802.3af-2003Aprobado en septiembre de 2009 Soporta hasta 25W por cable Soluciones no estándar soportan !hasta 51W! 28

Alimentacón desde el extremo o desde el cable PoE (802.3af) utiliza 48V DC, con una corriente máxima de 350mA, capaz de alimentar una carga de 12.95W tomando en cuenta las perdidas en el cable End span 802.3af (alimentación desde el extremo) aplica la energía en los pares utilizados para datos (1+2, 3+6) o en los pares de reserva (4+5, 7+8) Mid span 802.3af (alimentación desde el cable) suminstra la energía sobre los pares (4+5, 7+8). 29

Ejemplo: cable de 20 metros Suponga que la fuente de alimentación le da A, para una energía total disponible de: 12 V * 1.5 A = 18 vatios Pero esto supone una línea de alimentación de resistencia cero. La especificación CAT5e establece no más de por metro, por conductor. Cuando se usan dos pares de cables, la resistencia de un cable CAT5e de 50 metros va a ser : /m * 20 m =

Ejemplo: cable de 20 metros A causa de la resistencia de la línea, vamos a perder algún voltaje en extremo del cable. La caída de voltaje es: V drop = 1.5 A * 1.88 V drop = 2.82 Después de restar la caída, el voltaje real esperado en el extremo lejano será: V = V = El voltaje de salida es de sólo unos 9 voltios, !mucho menos de lo que su equipo está esperando!

Proporcione suficiente potencia Para proporcionar el voltaje adecuado, se necesita usar una fuente de alimentación adecuada. Debe compensar al menos la caída de voltaje V drop en el cable con la misma corriente que consume el equipo. (En este caso, alimentar con A debería ser suficiente). Cerciórese de suministrar suficiente corriente a su dispositivo. Si se instala un AP y más tarde le agrega más tarjetas de radio, la potencia adicional consumida puede ser mayor de la que puede suministrar su fuente de alimentación. Asegúrese de considerar los requerimientos de potencia de todos los componentes (tarjetas de radio en transmisión, tarjeta madre motherboard, etc.) cuando calcule la fuente de alimentación adecuada para su instalación. 32

Conclusiones El equipo de exteriores debes estar bien montado y protegido de la intemperie. Hay una variedad de métodos para instalar equipos de radio en techos, paredes y torres. Las antenas deben instalarse de manera que la mayor parte de la energía se dirija hacia el otro extremo del enlace y evitando a la vez cualquier tipo de reflexión. La alimentación del equipo con PoE puede simplificar las instalaciones. 33

Para más detalles sobre los tópicos presentados en esta charla, vaya al libro Redes Inalámbricas en los Países en Desarrollo, de descarga gratuita en varios idiomas en: Gracias por su atención