¿Qué ocurre cuando un pájaro atraviesa la LOS de un enlace de microondas?

¿Qué ocurre cuando un pájaro atraviesa la LOS de un enlace de microondas?

¿Qué ocurre cuando un pájaro obstruye la línea de visión entre dos antenas de un enlace terrestre? ¿Se caen las llamadas? ¿Es cierto que el pájaro se quedaría calvo?

La mayoría de radioenlaces punto-a-punto terrestres utilizan propagación en la línea de visión o LOS (Line of Sight). En ellos siempre deberá existir visibilidad directa entre las antenas emisora y receptora, por lo que no puede haber ningún obstáculo entre ambas. ¿Pero qué ocurre si un pájaro u otro bicho volador se entromete en la línea de visión? Mucha gente me lo ha preguntado y ya es hora de ofrecer una respuesta:

¿Se interrumpe el enlace momentáneamente? Algunos creen que sí. Pero la respuesta corta es que, a efectos prácticos, no ocurrirá absolutamente nada. 

LOS Visual vs LOS Radio

La línea de visión LOS no es sólo una línea recta que une las dos antenas. Desde el punto de vista de un ser humano, esto sería una LOS Visual (valga la redundancia). Pero en propagación de microondas hay que hablar de LOS Radio o radiovisibilidad; esto es: las antenas pueden “verse” a través de grandes elipsoides como ésta:

El conjunto de estas elipsoides constituyen un volumen de espacio entre la antena emisora y la receptora que forman la archiconocida Zona de Fresnel. En general, basta con que el 60% de la sección de la elipsoide esté libre de obstáculos* para que se mantenga la radiovisibilidad. .

¿Cuánto mide el radio de la zona de Fresnel?

Sabiendo esto, valdría la pena averiguar cuánto mide la zona de Fresnel para ver si un pájaro es capaz de obstruirla. En general, el radio de la elipsoide Fresnel se calcula mediante la fórmula:

…donde n es la zona de Fresnel, lambda es la longitud de onda, d1 es la distancia de la Estación A al obstáculo (en km), y d2 la distancia de la Estación B al obstáculo. En radiocomunicaciones, la primera zona de Fresnel es la más importante, y su radio en el centro del enlace** será:

…donde f es la frecuencia en GHz. Esto significa que el radio de la zona de Fresnel será menor cuanto más corto sea el enlace y cuanto más alta sea la frecuencia. Y viceversa.

¿Qué tamaño máximo puede tener un pájaro para no interrumpir la señal?

Para que el 60% de la zona quede libre, podemos calcular la envergadura máxima del pájaro*** duplicando el radio de la zona de Fresnel (su diámetro) y hallando el 40%:

Algunas situaciones que nos pueden servir de ejemplo:

Ejemplo 1: link corto,  frecuencia alta Ejemplo 2: link medio, frecuencia media Ejemplo 3: link largo, frecuencia baja
Por suponer el peor de los casos, digamos que se trata de un enlace muy corto a una frecuencia muy alta (zona de Fresnel muy pequeña).  Por ejemplo, 0,4 km y 80GHz (E-Band). En este caso, el pájaro tendría que medir más de 0,49 m para crearle problemas al enlace. Un caso más corriente sería un enlace de microondas de unos 2 km diseñado en 32 GHz, que son valores bastante frecuentes para un radioenlace. Esto permitiría el vuelo de pájaros de hasta 1.73 m sin interrupciones graves. En cuanto al mejor de los casos, podríamos decir que se trate de un radioenlace muy largo, de unos 30 km funcionando a 7,5GHz. En este caso el ave tendría que medir la friolera de 13,85 m para interrumpir momentáneamente el enlace.
Un cuervo en pleno vuelo ya sería un obstáculo lo suficientemente grande. Pajarracos de nivel “cigüeña” o “águila imperial” podrían suponer un problema. Por suerte para las teleco, los pterodáctilos se extinguieron hace rato. 

Algunas conclusiones al vuelo…

Los animales voladores urbanos más comunes como gorriones, palomas, tórtolas y murciélagos no provocarán ningún problema. Millares de ellos vuelan diariamente a través de la LOS de cientos de enlaces sin que se produzcan interrupciones o caídas graves.

En el caso de las aves más grandes, la interrupción durará la fracción de segundo que tarden en cruzar la LOS, y en ese caso la intensidad de la señal recibida sólo disminuiría momentáneamente.

¿Y si por azar volaran en la dirección de la LOS manteniéndose dentro de la zona de Fresnel? Pues en ese caso el pájaro no “apantallaría” con toda su envergadura la Fresnel de forma constante, ya que durante la mayor parte del vuelo las alas permanecen en paralelo al suelo. Otra cosa sería si el animal desafiara las leyes de la física, volando durante largo rato con las alas desplegadas en posición perpendicular a la superficie de la Tierra. Un bicho raro, raro. Y lleno de maldad.

Por cierto, existe una expresión bastante cruel en la jerga de los ingenieros de microondas: “Poner la radio a freír palomas“. Significa subir la potencia de transmisión al máximo. Aprovecho la ocasión para desmentir el mito: la radiación para las aves es inofensiva y por volar en la zona de Fresnel no van a freírse ni quedarse calvas**** .


* Estrictamente hablando, el 60% de la primera zona de Fresnel suponiendo un factor de curvatura terrestre K=2/3. 

** Por simplicidad y por mantener la cordura matemática: el centro del radioenlace. En las fronteras del campo cercano (near field) en los extremos la cosa sería peor todavía (radios Fresnel aún más pequeños).

*** Partiendo de la poco probable situación de que la superficie del pájaro pueda ser representada como un círculo cuyo diámetro sea la envergadura. Sirva para acotar el peor caso.

**** Al menos en el far field, claro está. 

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Angel
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Siempre quise ser inventor y escritor: por lo primero me hice ingeniero, y en cuanto a lo segundo, escribo aquí de vez en cuando sobre telecomunicaciones y tecnología. Me gustan los robots, los perretes y los libros (analógicos).

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