Una delle fasi più importanti nell’installazione di un collegamento radio punto-punto è il corretto allineamento dei due sistemi d’antenna.
Oltre al mancato collegamento, qualsiasi disallineamento della tratta radio può causare instabilità di funzionamento e, soprattutto, ridurre il margine di degradazione o fade margin previsto in fase di progettazione, influendo sull’affidabilità complessiva del collegamento.
Sebbene troppo spesso sia un’operazione ritenuta semplice, effettuata con grande approssimazione, nella realtà operativa l’allineamento di una tratta, soprattutto alle frequenze più alte, può richiedere molto tempo ed essere avvilente se eseguito in modo sbagliato.
Puntare ed allineare le antenne di una tratta radio a microonde è un mestiere specializzato. Come qualsiasi altro mestiere specializzato, ogni singola attività permette di imparare qualche nuovo trucchetto per chiudere prima il lavoro. Ma come gli altri, richiede di conoscere quei piccoli suggerimenti che fanno la differenza.
In questo articolo descrivo i suggerimenti che nella mia esperienza ho trovato più efficaci, dopo aver provato e molto spesso fallito con diversi metodi. In ogni caso, mio caro lettore, tu potresti anche conoscerne altri o trovarne di migliori. Nel caso lasciami un commento.
Nota: quest’articolo volutamente non prende in considerazione gli strumenti di puntamento più recenti dotati di GPS e laser poichè di costo molto elevato e soprattutto perché molto spesso richiedono comunque un controllo di tipo “tradizionale” come descritto nel seguito. Ricordiamo che gli strumenti sono validi quanto la persona che li usa.
Prima di cominciare
- Assemblare (se possibile) le radio alle antenne seguendo scrupolosamente le istruzioni del costruttore e rispettando le indicazioni di polarizzazione
- Usare i guanti per non contaminare con il grasso della pelle le superfici delle guide d’onda ed impiegare solo la bulloneria fornita (generalmente presente nel kit di installazione)
- In caso di danneggiamento delle filettature durante l’assemblaggio, NON adoperare la normale bulloneria poiché sono generalmente incompatibili, ma approvvigionare un nuovo kit
- NON disperdere il materiale fornito nel kit di montaggio (nastri autoagglomeranti, nastri di PVC UV resistenti, set di messa a terra, ecc.) poiché necessari nella fase d’installazione
- Avviare, configurare, associare e testare a banco gli apparati prima di installarle in campo sulle strutture di sostegno predisposte (licenze d’esercizio, potenza di trasmissione, modulazione, larghezza di banda, credenziali di accesso, indirizzi IP, ecc.)
- Configure entrambe le radio in base al budget di collegamento previsto
- Prima di scollegare, disabilitare eventuali funzionalità di correzione come l’ACM (Adaptive Coding and Modulation)
- Disporre del progetto del link-radio per conoscere la direzione e gli angoli di puntamento (azimut e tilt) per ognuno dei due apparati, il livello del segnale atteso in dBm che molto spesso, potrebbe essere diverso rispetto al valore di progetto calcolato, ma comunque compreso tra -/+ 3 dB
- Disporre della documentazione del produttore della radio per conoscere il valore in tensione RSSI della radio, corrispondente al valore di calcolo di potenza attesa
- Definire e verificare la corretta polarizzazione di entranbi gli apparati: è infatti impossibile, oltreché deprimente, tentare di allineare l’antenna per scoprire che l’altra parte sta utilizzando una polarizzazione diversa
- Verificare l’equipaggiamento di sicurezza degli addetti ai lavori in quota (!)
- Assicurarsi che l’installatore disponga dell’attrezzatura di montaggio e puntamento:
- una bussola di pecisione con mirino e ghiera azimutale
- un binocolo decente
- una piccola livella ed un inclinometro
- un buon multimetro digitale per misure di tensione DC
- cavo adattatore BNC per collegamento presa RSSI della radio
- chiavi esagonali per fissaggio della staffa e la regolazione delle flange
- chiave dinamometrica per il serraggio bulloneria
- un piccolo specchio
Controllo della LOS
Prima di installare il dispositivo sulla struttura di sostegno è opportuno verificare visivamente che la visuale in direzione dell’unità remota sia libera da ostacoli, in particolare:
- Zone Fresnel libere: il segnale necessita di uno spazio libero, volume, più ampio del diametro fisico dell’antenna
- Alberi e vegetazione all’estremità inferiore della zona di Fresnel: questi saranno certamente più alti con il passare del tempo e introdurre interferenze alla tratta radio
- Sviluppo edilizio: corpi di fabbrica realizzati ed in costruzione che possono interferire con la zona di Fresnel
- Oggetti nelle immediate vicinanze dell’antenna: bordi di altre antenne, supporti di montaggio, bordi delle coperture, falde del tetto, ecc.
Metodica di puntamento
Disponendo di un accurato progetto radio, è possibile installare la tratta punto-punto solamente con una squadra, ottimizzando tempi e costi d’installazione.
In questa modalità si posiziona il primo apparato su uno dei due punti scelti, effettuando il puntamento sulla scorta dei valori di azimut (estensione sul piano orizzontale) e di tilt (inclinazione rispetto alla verticale). Terminata la prima installazione, la squadra potrà lasciare il sito e dedicarsi all’allineamento dalla seconda postazione.
In caso contrario, specie sui collegamenti molto lunghi, è necessario disporre di due squadre, una per ogni sito di installazione dell’apparato, che dovranno essere in collegamento tramite walkie talkie o telefono cellulare.
Ad ogni modo, qualora siano presenti due squadre, le operazioni di puntamento NON dovranno mai essere effettuate contemporaneamente.
Diagramma di radiazione dell’antenna
Generalmente si tratta di due diagrammi bidiemensionali che rappresentano il guadagno dell’antenna oggetto d’installazione.
Di solito è ricompresa nella documentazione prodotto fornita dal costruttore ed identifica l’ampiezza angolare del lobo principale di radiazione (main lobe) ed i lobi secondari e laterali (side lobe) e comunque dovrebbe essere a corredo del progetto radio.
Questo parametro permette di identificare i lobi trasmissivi propri di ogni antenna direttiva ed effettuare un corretto allineamento.
I lobi determinano il corretto puntamento degli apparati e permettono di sfruttare pienamente le capacità trasmissive del dispositivo radio
Allineamento
Al termine delle operazioni di installazione meccanica dell’antenna sulla struttura di sostegno in quota e dei cablaggi, secondo le istruzioni contenute nella documentazione del costruttore, è necessario assicurarsi che:
- l’ammorsamento alla struttura di sostegno sia saldo
- i bulloni di regolazione del puntamento si muovano fluidamente
- l’intervallo di movimento sia sufficiente a coprire l’angolo di azimut e tilt previsti
Solo dopo aver effettuato questi controlli preliminari sarà possibile cominciare le operazioni di allineamento. L’allineamento è un processo che si svolge in due distinte fasi operative molto spesso chiamate:
- allineamento grossolano (coarse-tuning)
- allineamento fine (fine-tuning)
Fase 1 – allineamento grossolano
Si tratta di allineare visivamente l’antenna con l’estremità più lontana. I metodi più comuni dipendono dalla distanza e dalla visibilità, in particolare:
- Se la visibilità è buona ed il sole è in una posizione conveniente, la squadra all’estremità opposta può indirizzare il riflesso solare con un semplice specchio, in modo da evidenziare chiaramente la posizione
- Se la visibilità è scarsa, soprattutto a causa delle distanza sarà necessario utilizzare le coordinate del sito, anche tramite GPS, e con una bussola puntare grossolanamente l’antenna verso il sito d’interesse
Fase 2 – allineamento fine
Avendo configurato entrambi gli apparati radio a banco, non sarà necessario farlo in quota. Pertanto le frequenze d’esercizio, la potenza d’uscita, la modalità operativa, l’associazione dei dispositivi, gli indirizzi IP, l’abilatazione delle porte, ecc. s’intendono corrette e conformi alle previsioni del progetto.
Prima di procedere all’allineamento fine, le unità radio ODU in ciascuna estremità del collegamento devono essere correttamente collegate all’antenna tramite il montaggio diretto o remoto (tramite guida d’onda) e le unità ODU devono essere accese.
Nota: potrà sembrare banale, ma se non si rispetta una precisa check-list, può accadere di lasciare spenta una delle unità radio e tentare inutilmente di allineare la tratta.
Collegare il multimetro alla porta RSSI presente sulla radio tramite il cavo di adattamento BNC
Regolazione azimutale (piano orizzontale)
Avendo già effettuato il puntamento grossolano, è possibile cominciare il puntamento sul piano orizzontale. Si dovrebbe poter disporre di una escursione complessiva di circa 30 gradi, quindi è possibile eseguire una “scansione” del campo tramite il bullone di regolazione presente sulla piastra posteriore dell’antenna per individuare i lobi secondari e centare quello principale.
Effettuare incrementi/decrementi sulla vite di regolazione di circa 1/10 di giro per evitare di generare confusione nella ricerca del lobo principale.
Nello schema d’esempio per la ricerca dell’antenna bersaglio (sopra), operando sul piano verticale possono essere trovati fino a 4 lobi secondari, inutilizzabili ai del collegamento, ed uno (uno solo) lobo d’irradiazione principale.
Si tratta di una operazione di precisione che, per trovare un livello di segnale accettabile, potrebbe richiedere “più passate”, soprattutto se le regolazioni sulla vite sono troppo abbondanti o, peggio, se l’antenna non è stata fissata saldamente alla struttura di sostegno.
Dopo aver individuato, come nell’esempio, un puntamento con un livello di segnale accettabile è possibile bloccare l’antenna in modo da impedire ulteriori movimenti, ma senza scollegare il multimetro e soprattutto controllando che il livello misurato non cambi.
Nota: qualora il livello dell’antenna target sia troppo basso basso od addirittura assente, potrebbe essere necessario, dopo aver congelato la posizione dell’antenna, spostarsi sul sito estremo e ripetere l’operazione di allineamento sul piano azimutale.
Regolazione elevazione (piano verticale)
Solo dopo individuato il segnale più alto nella scansione orizzontale, sarà possibile ripetere la regolazione rispetto all’angolo di elevazione (tilt). Anche in questo caso effettuare incrementi/decrementi sulla vite di regolazione di 1/10 di giro.
Partendo dal precedente valore trovato, viene effettuata una scansione sull’asse verticale per individuare i limiti di trasmissione del dispositivo target. Se osserviamo la figura in esempio, la scansione verticale è indirizzata verso l’alto fino ad individuare un lobo secondario ed il successivo estremo superiore senza segnali utili.
Solo a questo punto, dopo aver invertito il senso di regolazione, si ritorna al precedente miglior valore già trovato e si prosegue per localizzare un segnale di livello maggiore che coincida con il lobo principale (+/- 3 dB rispetto al livello massimo calcolato).
A questo punto l’allineamento fine può ritenersi completato ed è possibile bloccare la vite di regolazione. A qursto punto sarà poassibile accedere all’interfaccia di controllo dell’ODU mediante i parametri d’accesso noti e verificare la qualità del collegamento. Si ricorda di riabilitare le funzionalità di correzione come l’ACM disattivate in precedenza.
In aree urbane evitare, per quanto possibile, di allineare le antenne al segnale riflesso da piani riflettenti come tetti o specchi d’acqua presenti lungo il percorso. In questi casi, iniziare sempre la scansione del piano verticale dall’alto (antenna che punta verso il cielo) ed abbassarsi progressivamente.
Nota: durante una scansione, orizzontale o vericale, nel caso si trovino due picchi di segnale approssimativamente uguali, è molto probabile che sia stato trovato un lobo laterale nel piano corrente. L’allineamento su uno di questi picchi potrebbe dare luogo ad un allineamento non corretto. Nel caso invece si trovi un singolo picco di segnale prominente, è molto probabile che sia stata trovata una posizione centrale approssimativa di un lobo secondario
Risoluzione dei problemi
Polarizzazione errata
Per ricevere correttamente i segnali, la polarizzazione (orizzontale o verticale) di ogni antenna deve essere analoga in entrambi i siti del collegamento. L’eventuale requisito di polarizzazione incrociata deve essere concordato prima di iniziare l’allineamento.
In caso contrario non sarà possibile instaurare il collegamento oppure i livelli di ricezione resteranno sempre bassi. Le radio installate con polarizzazioni errate potrebbero avere una perdita di segnale di 20-30 dB o superiore.
Protezione dalle sovratensioni
I dispositivi di protezione dalle sovratensioni di origine atmosferica ed i collegamenti di messa a terra dell’unità ODU e delle strutture devono essere predisposti prima dell’allineamento.
L’esecuzione di queste attività successivamente all’allineamento della tratta radio, può comportare il disallineamento.
Mancato allineamento
Se l’allineamento della tratta non dovesse riuscire rispetto ai valori di modulazione o di banda calcolata nel progetto (ad esempio se il collegamento è molto lungo), è possibile provare ad allineare le antenne impostando una diversa configurazione delle radio:
- modulazione minima
- larghezza di banda minima
- potenza Tx massima.
Serraggio della bulloneria
Man mano che ci si avvicina al punto-bersaglio è necessario considerare come il serraggio dei bulloni di regolazione influirà sull’allineamento.
Il serraggio eccessivo può influire sul segnale, infatti il movimento maggiore necessario a serrarli può spostare leggermente l’antenna, oltre il punto di allineamento, ottenendo un segnale peggiore. E’ quindi utile considerare la corsa necessaria per serrare il bullone di regolazione.
Conclusioni
Questo articolo riassume la tecnica adottata nelle installazioni reali ed è impiegabile per tutti i collegamenti radio da 5 a 80 GHz, ricordando che solamente gli apparati radio di classe superiore dispongono di connettore per la misura del livello. Per qui altri modelli bisognerà fare affidamento alle interfacce grafiche di cui i dispositivi sono dotati, tramite un PC ed un browser.
Riassumendo:
- le antenne piccole, con diametro fino a circa 1 metro, hanno un lobo principale più ampio e lobi laterali più evidenti
- le antenne più grandi, con guadagno più elevato, hanno un lobo principale più stretto e lobi laterali meno rilevanti
- ogni frequenza ha le sue caratteristiche e peculiarità, soprattutto rispetto alle interferenze causate dai fenomeni atmosferici
- un errore tipico da evitare è quello di allineare l’antenna sui lobi laterali
- un problema tipico degli installatori è quello di accontentarsi del primo segnale senza individuare gli altri
Non mi resta che augurarvi buon lavoro.
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