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en el Refugio de Fauna San Miguel de Pa
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r
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r
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r
elativa y nivel medio del mar. La
ubicación de los nodos se dete
r
minó en base a la necesidad del monito
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S
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r
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r
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samiento y transmisión de los datos tomados po
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ecisión. Se simularon
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actividades son de vital importancia en la plani
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r
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alimentaria y el desarrollo del turismo. Ent
r
e ellos se
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a la bahía de
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antiago de Cuba, y en esta, el
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más extenso e importante de la provincia. Los mangla
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ugio brindan diversos servicios medioambienta
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an importancia para la sociedad
(
Cosme, 2017
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.
Tienen una importancia vital en la lucha cont
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a el cambio
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acciones de adaptación y mitigación al cam
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Los ecosistemas costeros constituyen uno de losde la República de Cuba. El equipamiento de medición
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incipales recursos naturales de Cuba y se encuent
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r
oyecto es autónomo y para ac-
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r
ismo, la industria pesquera y el t
r
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r
te. Estas
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a más del 70 % del producto inte
r
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r
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a los datos que almacenan es necesa
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nacional, fundamentalmente a activida
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go plazo. En la actualidad, estosec
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r
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-
El nodo de medición se const
r
uye conectando lo
s
s
en-
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(
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alcón, 2017).
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r
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r
ológica, a una
El Estado Cubano es consciente de ello,
r
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r
Raspbe
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y Pi que utiliza como
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uente de energía bate-
la cual se pone en marcha la Tarea
V
ida, mediante la que
r
ías o un panel sola
r
conectados a una placa Witty Pi 2.
se lleva a cabo una serie de acciones encaminadas a laSe diseña además una una
r
ed de senso
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alámbrico
s
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n, preparación, respuesta y recupe
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(
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, compuesta po
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entar y reducir los riesgos y las vulne
r
abilidadesmedición y una estación base, pa
r
a el monitoreo am-
y vegetal” (CITM
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, 2017). En corre
s
pondencia con
fr
ente al cambio climático. Entre las estrategias y accio
-
biental en el Re
f
ugio de Fauna San Miguel de Parada.
nes destaca la tarea 9 referida a “
F
ortalece
r
los sistemas
Los enlaces se calculan y simulan en Radio Mobile
de monitoreo, vigilancia y alerta tempra
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a evalua
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las potencialidades de LoRa —Long
sistemáticamente el estado y calidad de la zona coste
r
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el agua, la sequía, el bosque, la salud humana, animal
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ugio de Fauna San Miguel de Parada e
s
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oeste de la bahía santiaguera que
se extiende desde Punta de Sal, aba
r
cando parte de la
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de, siguiendo en
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oeste hasta su inte
r
sección co
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el río Lo
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uaos, continuando po
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de hasta la línea de
climático porque pueden absorber y almacena
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otegida tiene una extensión de 327.6 ha y
s
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LaUniversidadde
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ugio de Fauna en el año 2010, po
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, llevan a cabo un p
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Cosme, 2017).
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mente llana, con muy pocas elevaciones. Parte de la
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,inundan en épocas de lluvia, lagunas inte
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s
, alguna
s
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r
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predecir el impactodel cambioclimático,enloszonas de salada
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as pantanosas constituida
s
por
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(
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r
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os asociados al cambio climático. Los dato
s
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)
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r
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r
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r
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r
e la estación meteo
r
ológica pues lo
s
prime-
pantanosas, está constituida por sedimentos no con
-r
os también se desplega
r
án en ot
r
as zonas costera
s
del
solidados, friables y fragmentados com
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r
itaso
r
iente del país. Los nodos de medición adquie
r
en y en-
calcá
r
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rgano-detríticas, arena margo
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equeños color castaño; el groso
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de losen las instalaciones de la Estación Biológica de Flora
sedimentos
s
uele ser de 1 a 5 m. La formación Ríoy Fauna del Re
f
ugio de Fauna San Miguel de Parada,
Macío se extiende en la cuenca y orilla del
r
ío Cob
r
e,aledaña al
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r
a, y de ahí
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está constituida por bloques, cantos rodados, g
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r
a el esquema en blo
q
ue
s
del
vial; su elevación es de 1 a 2 m pudiendo alcanza
r
ennodo de medición. El nodo se compone de un bloque de
algunas ocasiones los 10 y 20 m. La formación Cob
r
eadquisicióndelain
f
o
r
mación,uncont
r
olado
r
,unbloque
se encuent
r
a en dos pequeños parches en los bo
r
desalimentación y uno de comunicación.
no
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r
en las cuales se observan fallas y aglome
r
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Pa
r
a el bloque cont
r
olado
r
se escoge la placa micro-
dos p
r
oductos de las erupciones volcánicas de compo
-
cont
r
olado
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sición básica fundamentalmente.po
r
que b
r
inda las mismas p
r
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arada constituye el eco
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istema másputado
r
a, lo que la hace ideal en la toma y p
r
ocesamiento de
impo
r
tante del territorio santiaguero para la p
r
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el uso del canal de comunicación.
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r
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y Pino posee Relojen Tiempo Real(RTR),
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)
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lo tanto, no se pueden sinc
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s
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r
oyecto se instalará una estación meteo
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eluso de la bate
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ía activando los ciclo
s
de tra-
gicadealtaprecisiónydossensores(
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educi
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su consumo
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Li, 2012;
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-
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,
N
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1
,
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n
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r
o
-
j
un
i
o
,
2020
,
pp
.
42
-
49
4
5
ma Raspberry
P
i utiliza varias tecnologías inalámb
r
icas:
Wi
F
i en 2.4
GH
z, IEEE 802.15.4 en 2.4
GH
z, LoRa en
433,868y900M
H
z,einclusolaredcelula
r(
4
G
/3
G
/2
G)
(
Cooking
H
acks, 2018).
LoRa es una de las tecnologías inalámb
r
icas más
at
r
activas para este tipo de aplicaciones po
r
que pe
r
mite
están concedidas por el Ministerio de Comunicaciones al
sistemaTR
UNK
I
NG
nacional ylatelefoníamóvil celula
r
(
M
I
NCO
M
, 2017). La banda de 433,05 a 434,79 M
H
z
está abierta a dispositivos de radiocomunicaciones de
co
r
to alcance, limitando la radiación a 10 mW p.
r
.a. y sin
causa
r
interferencias perjudiciales a otras estaciones de los
se
r
vicios de radiocomunicaciones que se auto
r
icen en esa
banda
(
MI
N
C
O
M,2017).
S
eproponeuna
r
edLoRaW
AN
con topología estrella, entre los nodos se
n
so
r
es y el ga
-
teway situado en la Estación Biológica de
f
lo
r
a y
f
auna
del Re
f
ugio, ver
f
igura 4. Las Raspberry Pi utiliza
r
án el
móduloLoRaW
AN
en433M
H
z[
X
Bee
S
ocket
]
.
El ambientehostil enel quesedesplieganlos nodos,
en el manglar, impone la necesidad de instala
r
los en un
estuche impermeable como la caja I
P
65.
F
i
g
u
r
a
3
.
E
s
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d
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a
li
m
e
n
t
a
c
i
ó
n
Vujović y Maksimović, 2014). En el bloque de alimenta
-
En una p
r
ime
r
a etapa se ubica
r
án dos nodo
s
de
ción se utiliza la placa Witty
P
i 2 (
UUG
ear
)
, una pequeñamedición en la zona de mangla
r
ce
r
cana a la E
s
tación
placa de extensión, de bajo costo, que agrega
r
elojen tiem
-
Biológica de
f
lo
r
a y
f
auna. En esta zona el cuerpo de
po
r
eal y administración de energía a la Ra
s
pbe
rr
y Pi. Esta
gua
r
dabosques y
los gua
r
dapa
r
ques del
r
e
f
ugio realizan
placa posee una característica denominada “ca
r
ga
f
icticia”
r
eco
rr
idos dia
r
ios pa
r
a p
r
eveni
r
hechos delictivo
s
que
que pe
r
mite utilizar un banco de energía (powerbank
)
como
comp
r
ometanlaexistenciadealgunas delas e
s
pecie
s
que
f
uente de alimentación.
V
er
f
igura 3.
habitan en el humedal, lo que ga
r
antiza la seguridad de
En cuanto al bloque de comunicación, la plata
f
o
r-
los nodos instalados allí.
C
ál
c
u
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d
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n
la
c
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s
d
e
r
a
d
i
o
En las tablas 1 y 2 se muest
r
an los dat
os
principa-
les de los enlaces de
r
adio de la
r
ed de sensore
s
para el
Re
f
ugio de Fauna San Miguel de Pa
r
ada.
Lapotenciaenel
r
ecepto
r
secalculapo
r
laecuación
gene
r
al de balance del enlace
(H
e
r
nando et al., 2013):
t
r
ansmitir informaciónagrandes distancia
s
.EnCubanose
debenutilizar las bandas de868M
H
zy9
0
0M
H
zpo
r
que
(1)
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P
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r
a
d
a
donde f es la
fr
ecuencia en M
H
z.
Enel cálculodelosenlacessedebentene
r
encuenta
que de manglares del Refugio. En la parte p
r
óxima a la
donde
f
es la
fr
ecuencia y d la distancia.
La Recomendación
UI
T
-
R P.833
-
9 establece que la
pé
r
didaadicional debidaalavegetación,pa
r
aunenlacede
r
adiote
rr
enal cuandounodelos te
r
minales estásituadoen
unbosqueoenunazonasimila
r
devegetaciónexten
s
a,
s
e
desc
r
ibeenbaseados pa
r
ámet
r
os
(UI
T
-
R,2017
)
:
f
undamentalmente a la dispe
r
sión de ene
r
gía
f
uera del
t
r
ayecto
r
adioeléct
r
ico, que se medi
r
ía en un trayecto
•
la atenuación adicional total máxima debida a la
vegetación en un t
r
ayecto
r
adioeléct
r
ico
(
dB
)
limitada
po
r
el e
f
ecto de ot
r
os mecanismos, ent
r
e ellos, la pro-
donde:
pagación de ondas de supe
r
f
icie po
r
encima del medio
P
t,
Pr
: potencia de transmisión y recepción (dBm
)
vegetal
y
la
dispe
r
sión dent
r
o del mismo.
Ltt, Lt
r
: pé
r
didas en los terminales (dB)
La
atenuación
excesiva,
Lveg,
debida
a
la
pre
s
en-
Gt, G
r
: ganancias de las antenas (dBi)
cia de la vegetación viene dada po
r
(H
e
r
nan
d
o et al.,
Lb: pé
r
didas en el trayecto de propagación
(
dB
)
2013;
UI
T
-
R,
2017
)
:
las pé
r
didas enel trayectodepropagaciónde
b
idoal bos
-
(
4
)
bahía, los manglares alcanzan de 12 a 14 m de altu
r
a, en
donde
:
el
r
estodel áreanosobrepasanlos3a7m (
UI
T
-
R,2017
)
.
d
:
longitu
d
de
l
t
r
ayect
o
r
adi
o
dent
r
o
de
l
bos
q
u
e
(m
)
γ: atenuación especí
f
ica pa
r
a t
r
ayectos en ve
g
etación
muy co
r
tos
(
dB/m
)
donde:Lm: atenuación máxima cuando un te
r
minal e
s
tá den-
Lb
f
: pé
r
dida en condiciones de espacio libret
r
o de una zona de vegetación de un tipo y p
r
ofundidad
Lveg: pé
r
di
d
as por la vegetaciónespecí
f
icos
(
dB
)
La pé
r
dida básica en el trayecto de propagación, enEl valo
r
de la atenuación especí
f
ica debida a la ve-
condiciones de espacio libre, se calcula según t
r
ayectogetación, γ
(
dB/m
)
, depende de la especie y la den
s
idad
po
r
la
f
ó
r
mula de
F
riis (
H
ernando et al, 201
3)
:de la vegetación. En la
r
ecomendación
UI
T
-
R P.833-9
se p
r
opo
r
cionan valo
r
es ap
r
oximados en
f
unción de la
ap
r
oximadamente 0.12 dB/m.
El valo
r
de la atenuación máxima Lm limitada por la
dispe
r
sión de la onda de supe
r
f
icie, depende del tipo y la
densidaddelavegetación,así comodel diag
r
amaderadia-
cióndelaantenadel te
r
minal queseencuent
r
adentrodela
vegetaciónydeladistanciaenve
r
tical ent
r
elaantenayel
puntomás altodelavegetación.EnlaRecomendaciónde
la
UI
T
-
RP.833
-
9
(UI
T
-
R,2017
)
sede
f
inecomo:
E
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R
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rr
y
P
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R
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pb
e
rr
y
P
i
•
el índice de atenuación especí
f
ica
(
dB/m) debido
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r
H
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)
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t
a
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c
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(
m
)
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ecuencia
(
Figu
r
a 5
)
. La atenuación específi-
1
-
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t
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ón
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N
odo
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e
m
e
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433
790
ca γ
(
dB/m
)
en 433 M
H
z con pola
r
ización vertical e
s
2
-
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,
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,
2020
,
pp
.
42
-
49
4
7
P
I
RE=PRA+2.15(6)
En la Recomendación
U
IT-R
P
.833-9 se establecen
los valo
r
es de Lm que se obtiene mediante dive
r
sos ex
-
pe
r
iment
o
s (
U
IT-R, 2017). El experimento que más se
ace
r
ca a este proyecto se realizó en un pa
r
que con á
r
bo
-
les t
r
opicales en Río de Janeiro (Brasil), con una altu
r
a
media de los árboles de 15 m y una altu
r
a de la antena
r
ecepto
r
a de 2.4 m. Cuando se evalúan los valo
r
es de
L1=0.18 dB y ꭤ=0.752 en la ecuación 5 se obtiene que
Lm=17.3 dB.
En la tabla 3 se re
f
leja el cálculo de la atenuación
excesiva debido a la presencia de la ve
g
etación, susti
-
tuyendo los valores en la ecuación 4. También se inclu
-
yen las perdidas en el espacio libre y la
s
totales que se
calculan
s
egún las ecuaciones 3 y 2.
En la tabla 4 se muestran los valo
r
es estimados
de la potencia recibida por el receptor en cada enla
-
Cuba limita la potencia de transmisión a 10 mW p.
r
.a
pa
r
a la banda de frecuencia de 433,05 a 434,79 M
H
z.
La máxima potencia que se puede transmiti
r
(
P
I
RE
)
se
calcula según (
H
ernando et al., 2013):
ce según la ecuación 1, se consulta el manual técnicono in
f
luye negativamente en los enlaces co
n
un margen
del módulo LoRaW
AN
en 433 M
H
z
[X
Bee Socket
]
d
e
desvanecimi
e
nt
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mu
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supe
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io
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a
lo
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2
5
d
B
par
a
a
s
e-
(
Cooking
H
acks, 2018). La Resolución
N
o. 259 /2017
gu
r
a
r
un enlace estable y de buena calida
d
. Con e
s
to
s
del Mini
s
terio de Comunicaciones de la República de
r
esultado
s
s
e
pued
e
baja
r
l
a
potenci
a
a
má
s
d
e
l
a
mita
d
de lo
r
egulado pa
r
a esa banda, pa
r
a no pe
r
turbar la fau-
na silvest
r
e que habita en el Re
f
ugio
(
Balmori, 2015).
M
on
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t
o
r
e
o
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b
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ón
:
433
M
H
z
v
s
2
.
4
G
H
z
En la tabla 6 se muest
r
a una compa
r
ación entre el
En la tabla 5 se muestra el margen de p
r
otección
p
r
esupuest
o
d
e
lo
s
enlace
s
de
l
p
r
oyect
o
e
n
2.
4
GH
z
,
fre
-
(
M
)
fr
ente a los desvanecimientos para cada enlace,
cuencias que utilizan tecnologías como WiFi y Zigbee,
según la ecuación 7 (
H
ernando et al., 2013
)
. La sen
-
y433M
H
z.Los cálculos en2.4
GH
zse
r
ealizan
s
iguien-
sibilidad (umbral) del receptor (
P
ru) pa
r
a ga
r
antiza
r
lado la metodología del epíg
r
a
f
e ante
r
io
r
.
calidad del enlace también se obtiene del manual técni
-
En 2.4
GH
z, el bosque de mangla
r
es as
o
ciado al hu-
co del m
ó
dulo LoRaW
AN
en 433 M
H
z [
X
Bee Socket
]
.
medal de San Miguel de Pa
r
ada in
f
luyen negativamente
en ambos enlaces po
r
que el ma
r
gen de desvanecimien-
(
7
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t
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l
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r
e
d
En la
f
igura 6 (de
muest
r
an ambos enlaces,
simulados en la herra-
mienta Radio Mobile.
Los
r
es
u
ltados son si-
mila
r
es a los cálculos
manuale
s
con las ante-
nas situadas a 2 m de
se com
p
rueba que en
433 MHz el bosque de
elabo
r
ación propia) se
E
n
la
c
e
L
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γ
(
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donde h y hveg son las alturas
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En el manglar de
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canzan de 12 a 14 m de altura, en
el
r
esto del área no sobrepasan los
3 a 7 m, por lo que se consideran
mangla
r
es achaparrados. Como los
nodos no se ubican cercanos a la ba-
hía pa
r
a evitar el robo, se considera
que la altu
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de mangla
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