En un banco de pruebas, con los equipos a pocos metros uno del otro, la señal llegaba con un 80% de calidad. Entre enero y febrero de 2024, el equipo técnico del Nupef llevó el mismo kit a Mosqueiro, distrito de Belém, en el estado de Pará. Allí el resultado fue otro: a partir de 400 metros, los equipos dejaban de comunicarse.
Mosqueiro es una isla fluvial cercana a Belém, rodeada de agua y con mucha vegetación. Allí estaban tres condiciones que el proyecto tendría que enfrentar en la Terra Indígena Caru (territorio indígena del estado de Maranhão): agua, bosque y distancia. Era el lugar adecuado para probar el kit completo funcionando en conjunto antes de llevarlo a un territorio donde cualquier error costaría un nuevo viaje largo.
¿Qué equipos estaban en uso?
El centro de la prueba era el kit de TVWS, la tecnología que usa bandas libres del espectro de televisión. Tiene dos partes. La estación base es el radio principal, conectado a antenas instaladas en un punto alto, desde donde parte la señal. Los CPE, sigla en inglés de equipo en las instalaciones del cliente, son radios más pequeños con antena, instalados donde se usará la conexión.
Las antenas eran sectoriales: concentran la señal en una dirección, como una linterna concentra la luz en un haz, en lugar de esparcirla en todas las direcciones como una bombilla. Esa es la imagen que acompaña esta publicación.
Junto con el kit se llevaron instrumentos para observar el espectro, como un analizador de espectro y radios definidos por software ( SDR). También se llevaron un kit de energía solar, radios de comunicación para el equipo técnico y un dron para observar desde lo alto los puntos de instalación.
¿Cómo fue la prueba en el banco?
La validación comenzó antes de ir al campo, en el propio banco de pruebas. La estación base se conectó directamente a los CPE por cable coaxial, con atenuadores para que la señal fuerte no dañara los componentes.
En la primera prueba, todos los equipos funcionaron con normalidad. En la segunda, ya con enrutadores y computadoras configurados, llegaron las primeras sorpresas. Uno de los dispositivos recibió una dirección de red distinta de la esperada. Los indicadores luminosos se comportaron de forma inconsistente. El material del fabricante no explicaba qué significaba cada patrón de luz.
¿Cómo fue la energía solar para el CPE?
El CPE se alimentó con un kit solar off-grid. Las mediciones mostraron que consume alrededor de 10 W. Una antena de internet por satélite de órbita baja, como la que se usó como respaldo en el proyecto, consume de 50 a 75 W. Para quien depende de baterías cargadas por el sol, esa diferencia decide cuántas horas se mantiene la conexión después de la puesta del sol.
¿Cómo fue el montaje de las antenas?
La estación base se instaló en un poste de 4 metros sobre un mirador, a unos 9 metros del suelo. Pronto aparecieron dos dificultades. No había herrajes adecuados para fijar el equipo al poste, lo que el equipo técnico resolvió con tablas de madera de la región. Los cables que venían con el kit eran demasiado cortos. Se reemplazaron por cables de unos 3 metros fabricados allí mismo. Ese detalle volvería a importar más adelante.
El CPE fijo quedó a 2,8 km de la base, a unos 6 metros de altura. Un trípode de iluminación se adaptó para servir de estructura móvil.
¿Cómo fueron las primeras pruebas de conectividad?
Con las antenas a 50 metros una de otra y apuntadas de frente, la calidad de la señal fue del 80%. Cuando la antena del CPE se giró hacia un lado, bajó al 60%. Orientada en la dirección opuesta, bajó al 35%. Como una linterna apuntada a la pared de atrás, la antena todavía recibía algo de señal, pero solo la que llegaba por reflexión en otros objetos.
Después vinieron las pruebas de distancia. El punto fijo, en el balcón de una casa a 2,8 km de la base, no logró conectarse incluso después de varios cambios de posición. De los cinco puntos móviles probados a lo largo del río, solo uno recibió señal, a 200 metros de la base. Aun así, era una señal con mucho ruido y mucha pérdida de paquetes. Cuando las antenas se reorientaron hacia el interior de la isla, el alcance llegó a 400 metros, pero las pérdidas siguieron siendo altas. El cambio por otro modelo de antena no modificó el resultado.
Aquí la imagen de la linterna llega a su límite. Una linterna no atraviesa los árboles, mientras que la señal del TVWS sí los atraviesa, al menos en parte. La comparación ayuda a entender la dirección de la señal, pero no explica por qué perdió tanta fuerza con la distancia.
¿Qué hipótesis se plantearon?
Cuando el resultado queda tan por debajo de lo esperado, la primera tarea es hacer una lista de todo lo que podría explicarlo, sin elegir una causa antes de tiempo. El equipo técnico llegó a seis hipótesis:
- Cables: cables coaxiales más largos o de menor calidad podrían limitar el alcance a menos de 1 km.
- Chips: una incompatibilidad entre componentes internos podría impedir el control adecuado de la parte de radio del equipo.
- Firmware: quizás el firmware no estaba configurado correctamente para el nuevo chip del fabricante.
- Interferencia: otras señales en la región podrían estar causando interferencia.
- Saturación del espectro: era posible que hubiera saturación del espectro, pero los instrumentos usados en el campo no la confirmaron.
- Altura de las antenas: en especial la de la estación base.
Para tener una referencia, el equipo técnico usó el programa Radio Mobile, que simula, a partir del relieve, la señal esperada en cada enlace. La simulación preveía resultados mucho mejores que los medidos. No dice qué salió mal, pero muestra que algo en el camino estaba quitándole fuerza a la señal.
¿Qué dejó este trabajo de campo?
El alcance bajó de kilómetros, como se esperaba, a algunos cientos de metros. Al final de Mosqueiro, todavía no sabíamos por qué: las seis hipótesis seguían abiertas. El resto del kit, sin embargo, funcionó. La energía solar, la comunicación del equipo técnico y el registro con dron solo necesitaban ajustes.
Lo que aprendimos en esta etapa:
- “Todavía no lo sabemos” es una respuesta legítima cuando varias causas posibles siguen abiertas al mismo tiempo.
- Una prueba de campo muestra que existe un problema, pero rara vez revela la causa. Para eso, hay que volver a un entorno controlado.
- Lo que prevé la simulación puede ser muy distinto de lo que se mide en el campo, incluso con los mismos datos de entrada.
¿Y ahora?
Con seis hipótesis sobre la mesa y ninguna forma de probarlas una por una en Mosqueiro, el paso siguiente fue volver a un laboratorio preparado para medir cada parte del sistema por separado. ¿El problema estaría en los cables, en el equipo o en una combinación de ambos?
Fuentes
- Hechos del proyecto: bitácora de la Fase 1, Instituto Nupef, enero y febrero de 2024 (documento interno).
Para ir más allá
- Por qué un enlace de radio alcanza menos de lo previsto (Explicación)
- Montar un banco de pruebas de TVWS con atenuadores (Cómo hacer)
Con el apoyo de: Internet Society Foundation (BOLT).