Cuando el agua llega débil al grifo de la casa, la causa puede estar en varios lugares: en el tanque, en un caño tapado, en una unión mal hecha. Mirando solo el grifo, no se puede saber. El equipo técnico del Nupef estaba en una situación parecida a comienzos de 2024. En la prueba en Mosqueiro, la señal de TVWS no pasó de 400 metros. Había seis explicaciones posibles. Para descubrir cuáles de ellas eran verdaderas, fue necesario volver al laboratorio y examinar por separado cada parte del camino de la señal.
¿Cuáles eran los objetivos?
En el campo solo se observa el efecto: la señal llega débil o no llega. Calor, lluvia, vegetación y distancia actúan al mismo tiempo. Es casi imposible separar la contribución de cada uno. En un entorno controlado, se puede medir una parte del sistema a la vez, con energía estable y el tiempo necesario para repetir la misma prueba hasta confiar en el resultado.
Ese era el objetivo de la segunda prueba de la Fase 1, realizada en marzo y abril de 2024: validar el funcionamiento de los equipos de TVWS en un entorno controlado y probar, una por una, las hipótesis planteadas en Mosqueiro.
¿Cómo fue el montaje?
El espacio lo cedió el LASSE, Núcleo de Investigación y Desarrollo en Telecomunicaciones, Automatización y Electrónica de la Universidad Federal de Pará (UFPA). El banco de pruebas quedó en el Parque de Ciencia y Tecnología Guamá, en Belém. Allí el proyecto tenía lo que faltaba en el campo: energía estable, instrumentos de medición de precisión y tiempo.
Para examinar el camino de la señal, hay que conocerlo. La señal nace en el radio de la estación base y sigue por un cable coaxial hasta la antena. Después viaja por el aire hasta la antena del CPE y baja por otro cable hasta el radio que la va a recibir. Entre cada una de esas partes hay conectores, las piezas metálicas que hacen la unión.
La imagen que acompaña esta publicación es la de una manguera. Cuanto más larga y de peor calidad sea la manguera, menos presión llega a la punta. Un cable coaxial funciona de modo parecido: parte de la fuerza de la señal se pierde a lo largo del cable. Esa pérdida, llamada atenuación, crece con la longitud y con la peor calidad del material. Cada unión también es un punto donde puede haber pérdida.
¿Cómo fueron las pruebas de cables, antenas y análisis de espectro?
Para medir la pérdida en los cables, el equipo técnico usó un NanoVNA, un analizador de redes vectorial portátil. Es un instrumento pequeño, del tamaño de un celular, que envía una señal por un cable o una antena y mide cuánto de ella llega al otro lado y cuánto vuelve reflejado. La comparación fue directa. Los cables enviados por Carlson Wireless, fabricante del kit, se midieron lado a lado con los cables fabricados en Mosqueiro. Los de Mosqueiro perdían mucha más señal.
Era la primera hipótesis confirmada: la pérdida en los cables explicaba parte del alcance corto medido en el campo. En la imagen de la manguera, un tramo más delgado y más largo estaba robando presión antes de que el agua llegara a la punta.
Con las antenas oficiales y el HackRF (un radio definido por software), el equipo técnico también mapeó los canales de TVWS y confirmó que algunos ya estaban ocupados en la región. Eso indica posibles fuentes de interferencia, pero no prueba que hayan afectado las pruebas.
¿Qué reveló la oxidación en los radios?
Al abrir una de las estaciones base, el equipo técnico encontró oxidación, el óxido que se forma en el metal expuesto a la humedad, en las conexiones de radiofrecuencia, por donde pasa la señal de radio. Era un problema que no estaba en la lista de Mosqueiro. Aun con buenos cables, las conexiones oxidadas reducen la fuerza de la señal, como una unión oxidada en una manguera.
Aquí la comparación tiene un límite. En una manguera, el agua que no pasa se escapa hacia afuera. En un cable, parte de la señal que no pasa por una conexión defectuosa vuelve hacia el radio, mientras otra parte se transforma en calor. El efecto para quien está en la punta es el mismo: menos señal.
Primero, el equipo técnico midió la potencia para evaluar el impacto. Después, limpió las conexiones y aplicó una protección química contra una nueva oxidación. La reparación incluyó:
- inspeccionar todas las conexiones y terminales;
- conectar la estación base directamente a tres CPE, para aislar esa variable;
- reemplazar los cables originales oxidados por cables nuevos;
- agregar puntos de medición para seguir la señal con un analizador de espectro.
¿Cómo se mejoró el sistema solar?
En paralelo, también se ajustó el sistema de energía solar. El equipo técnico instaló un sistema de análisis de consumo que mide tensión, corriente y potencia. Los cables se reorganizaron para garantizar un funcionamiento más estable en el campo.
La caja recibió también una placa de enrutador Archer C7, con dos funciones. La primera es actuar como nodo de la red mesh, la malla en la que cada equipo retransmite la señal a sus vecinos. La segunda es servir de puente de monitoreo. Conectado por cable de red (ethernet) al controlador de carga MPPT, que regula la energía que va de los paneles a las baterías, el enrutador lee sus datos mediante el protocolo SNMP, que se usa para consultar equipos de red a distancia.
¿Cuáles fueron las mediciones en el PCT Guamá y en la UFPA?
Con las reparaciones hechas, las antenas se instalaron en seis puntos de medición: cuatro en el Parque de Ciencia y Tecnología Guamá (PCT Guamá) y dos en el campus de la UFPA. El resultado fue un éxito parcial. Los dos primeros puntos tuvieron buenos resultados. El tercero y el cuarto mostraron inestabilidad y fallas de señal. Los ajustes en la posición de las antenas mejoraron el cuarto punto, pero no resolvieron todas las fallas.
¿Cuáles son las consideraciones finales?
Midiendo una parte del camino a la vez, el equipo técnico confirmó dos causas reales: la pérdida en los cables y la oxidación en las conexiones. Las demás hipótesis, como una incompatibilidad entre componentes, un error en el firmware o la interferencia de otras señales, siguen sin respuesta definitiva. El laboratorio no tenía instrumentos para probarlas por separado.
Lo que aprendimos en esta etapa:
- Los cables defectuosos y las conexiones oxidadas pueden, por sí solos, reducir mucho el alcance. Antes de sospechar de la tecnología, conviene examinar el camino.
- Corregir un problema no garantiza corregirlos todos. Hay que medir de nuevo, una parte a la vez.
- Un laboratorio solo confirma lo que tiene instrumentos para medir. Las hipótesis restantes quedan para otra etapa.
¿Y ahora?
Con los cables cambiados y las conexiones recuperadas, el kit estaba listo para el destino para el que fue pensado: la aldea Tururi, en la Terra Indígena Caru (territorio indígena del estado de Maranhão). Quedaba por saber si esos resultados se sostendrían en el territorio.
Fuentes
- Hechos del proyecto: bitácora de la Fase 1, Instituto Nupef, marzo y abril de 2024 (documento interno).
Para ir más allá
- Por qué un enlace de radio alcanza menos de lo previsto (Explicación)
- Medir la pérdida de un cable coaxial con el NanoVNA (Cómo hacer)
- Inspeccionar y recuperar conexiones de RF oxidadas (Cómo hacer)
Con el apoyo de: Internet Society Foundation (BOLT).