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ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DEL LITORAL

FACULTAD DE INGENIERIA EN ELECTRICIDAD Y COMPUTACIÓN

PROPUESTA PARA EL PROYECTO DE TESIS PREVIA A LA OBTENCION DEL TITULO DE MAGISTER EN

TELECOMUNICACIONES

Título: Implementación de mapas temáticos en Mapinfo, para agilizar el proceso de optimización de una red 4G LTE.

Autor : Ing. Angel Naula Zhongor Director : M. Sc. Cesar Yépez

Guayaquil, Ecuador Año 2014

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1. Título

Implementación de mapas temáticos en Mapinfo, para agilizar el proceso de optimización de una red LTE.

2. Descripción del Problema:

La movilidad crece en Latinoamérica y seguirá en crecimiento mientras los usuarios tengan

acceso a móviles que satisfagan sus necesidades de conectividad y planes de servicio que

permitan mantenerse en línea a precios accesibles (IDC LA - 2008).

En el Ecuador, el porcentaje de penetración del internet móvil en el 2014 es del 27,73%

(Supertel - 2014), y a pesar de las limitaciones de importación de celulares que entró en

vigencia con la RESOLUCIÓN 67 del COMEX, Ecuador pasará al mercado de rápido

crecimiento con una penetración del 20% de Smartphone (GSMA – 2013)

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La evidencia del crecimiento de la demanda de conectividad y movilidad exigida por los

usuarios para satisfacer sus principales necesidades de comunicación, producción, comercio

y entretenimiento, promueve la generación de estrategias y evolución de nuevas redes de

telecomunicaciones que puedan soportar el tráfico generado por las diversas aplicaciones

que se encuentran disponibles en la actualidad.

No obstante, con el despliegue de las redes de 3G los operadores móviles celulares en todo

el mundo han visto un rápido crecimiento de los suscriptores de Internet móvil, lo cual ha

generado el crecimiento del volumen de tráfico generado por los usuarios, debido

principalmente al aumento del uso de servicios multimedia, aplicaciones empresariales y el

acceso a redes corporativas (Analysys - 2008)

IMT-Advanced (4G) proporciona una plataforma global sobre la cual se podrán construir las

próximas generaciones de servicios móviles interactivos, que proveerán acceso a datos más

rápido, una mayor capacidad de roaming, mensajería unificada y multimedia de banda

ancha (ITU - 2010), siendo LTE Advance la primera versión se los sistemas IMT-Advanced por

cumplir con los requerimientos técnicos establecidos.

Las principales características que se adaptaron en LTE Advance son las siguientes:

- Incrementa el número de subscriptores activos de manera simultánea.

- Picos de tasas de datos, DL 3 Gbits/s, UL 1.5 Gbits/s.

- Alta eficiencia espectral, desde máximo de 16 bits/s/Hz en Release 8 a 30 bits/s/Hz en Release 10.

- Mejora el desempeño en las fronteras de las celdas.

- La agregación de portadoras optimiza el uso del espectro. LTE Release 10 utiliza anchos de banda 1.4, 3, 5, 10, 15, 20 MHz, un máximo de 5 portadoras pueden ser agregadas dando como resultado un ancho de banda máximo de 100 MHz.

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La explosión de las aplicaciones móviles y la adopción fenomenal de conectividad móvil de

los usuarios finales, por un lado, y la necesidad de gestión de ancho de banda optimizado y

la monetización de la red, por el contrario, está alimentando el crecimiento de los

despliegues globales de 4G. Los proveedores de servicios de todo el mundo están ocupados

en el despliegue de las redes 4G para ayudarles a satisfacer la creciente demanda del

usuario final, para proveer más ancho de banda, mayor seguridad, y una conectividad más

rápida en movimiento (CISCO – 2013).

En el Ecuador, la Corporación Nacional de Telecomunicaciones CNT EP, solicita se le asigne

de manera directa el espectro radioeléctrico para la prestación de servicio móvil avanzado a

través de redes LTE, y el CONATEL resuelve: autorizar a la empresa pública CNT E.P. en la

banda de 700 MHz los bloques G - G', H - H' e I - l' correspondientes a los rangos 733 - 748

MHz (UP LINK) y 788 -803 MHz (DOWN LINK) a nivel nacional (CONATEL - 2012), de manera

similar también se resolvió: asignar y autorizar a la empresa pública CNT E.P. en la banda de

AWS 1700/2100 MHz los bloques A - A', B - B', C - C' y D - D' correspondientes a los rangos

1710- 1730 MHz (UP LINK) y 2110 - 2130 MHz (DOWN LINK) a nivel nacional (CONATEL -

2012). Y en la actualidad, las empresas privadas CONECEL S.A. y OTECEL S.A. se encuentran

en rondas de negociaciones para la concesión del espectro necesario para el despliegue de

su propia red LTE.

3. Justificación: Debido a la creciente demanda de dispositivos celulares en el Ecuador, y la gran aceptación

del servicio de internet móvil, La empresa estatal Corporación Nacional de

Telecomunicaciones CNT EP, realizó una inversión inicial es de aproximadamente $ 36

Millones de USD y que el proyecto RED MÓVIL 4G LTE contempla la instalación de

400 radio bases con esta tecnología en las principales ciudades del Ecuador (CNT - 2013).

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Una red de telefonía celular, independiente de la tecnología que se desee implementar

debe guardar cierto orden, desde su planificación hasta lanzamiento de operación de

manera comercial.

La etapa inicial de la planificación vincula los requerimientos del cliente que solicita al

fabricante el tipo de red a desplegarse, además de su característica, objetivos de cobertura,

servicios al usuario final. Estos detalles de la planificación son transferidos al área de diseño

donde se comienza a realizar los bosquejos iniciales de la red.

Ciclo de una Red de Telefonía Celular

La Superintendencia de telecomunicaciones (SUPERTEL) es el organismo técnico

responsable de monitorear, reportar e imponer multas por la mala prestación de servicios

brindados a los usuarios. Motivo por el cual la SUPERTEL adquirió el Sistema Autónomo de

Control de Redes Móviles (SAMM), que es un sistema de instrumentación integral que,

simulando las condiciones de uso de los usuarios de las redes de los operadores que prestan

el Servicio Móvil Avanzado (OTECEL S.A., CONECEL S.A. y CNT EP), a través de pruebas que

incluyen llamadas de voz, sms, conexión a internet, descarga de archivos, etc., permite

monitorear de manera permanente y autónoma el servicio que ofrecen estas empresas, La

implementación del SAMM, ofrecerá a la Superintendencia de Telecomunicaciones, las

herramientas necesarias para obtener "reportes de calidad", "reportes de fallas y averías" y

"estadísticas" del SMA, que permitirán exigir mejoras permanentes en el servicio Móvil

Avanzado que se ofrece en el país. (SUPERTEL - 2011).

PLANIFICACION

DISEÑO

IT

OPTIMIZACION

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Adicional a la protección del usuario final, se presenta la portabilidad numérica en los

servicios de comunicaciones móviles señalando Todo abonado de los servicios de

telecomunicaciones móviles tiene el derecho a mantener su número telefónico móvil, aun

cuando cambie de red, servicio o empresa operadora (ASAMBLEA NACIONAL - 2007).

Según las estadísticas de la SENATEL, por el tema de portabilidad numérica CONECEL S.A.

obtuvo 38.967 usuarios, OTECEL S.A. registró 51.152 usuarios menos, y CNT EP recibió

12.185 usuarios a su red.

Cuadro resumen de usuarios donados-receptados – SENATEL MARZO 2014

El riesgo que puede poseer un determinado operador de telefonía celular, es que no pueda

sacar una buena partida de la inversión que va realizar en el despliegue de su nueva red, por

la calidad de experiencia (QoE) que el usuario pueda experimentar durante el proceso de

evolución de la red, y como consecuencia de esto, se vea afectado por las sanciones

económicas impuestas por los organismos de control técnico.

El proceso de optimización de una red, se basa en realizar una medición de indicadores

clave de desempeño (KPI) de la gama de servicios que la red de telefonía celular puede

proveer al usuario final, y busca una mejora constante de la calidad de percepción del

servicio que recibe el usuario final. La optimización de una red de comunicaciones móviles

puede ser una tarea tediosa y muy lenta, si no se posee las herramientas adecuadas para

poder realizar los respectivos análisis de la red.

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La posibilidad de tener un sistema de ubicación geográfica para ubicar las estaciones base,

con sus correspondientes KPI’S, puede brindar una herramienta versátil al momento de

iniciar la tarea de optimización. Una de las ventajas de usar software que permite

georeferenciar información, es la de poder elaborar mapas temáticos que pueden ayudar a

tener una análisis panorámico de la red, con la ventaja de poder identificar regiones que

pueden tener algún patrón de afectación de la red, toma de decisiones para realizar

recomendaciones de cambios físicos o lógicos, y que pueden ser escalables a la necesidad

del profesional que recurra a la herramienta de consulta.

4. Objetivos: OBJETIVO GENERAL

Implementar una herramienta versátil y escalable que asista al profesional de

Radiofrecuencia, en la tarea de optimizar una red de telefonía celular.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Crear un mapa temático escalable e independiente del proveedor u operador,

enfocado en la tecnología 4G LTE.

Visualizar los KPI’s más importantes de una red 4G LTE en un mapa temático de

Mapinfo, para observar de manera gráfica el desempeño y comportamiento de la

red.

5. Metodología: La presente investigación estará dirigida en un enfoque cualitativo, la cual en su etapa final

obtendremos una investigación de tipo explicativa. En nuestra implementación usaremos la

ayuda de software de manejo de base de datos MS ACCESS, para procesar la información de

los contadores de desempeño que provee una red 4G LTE (en nuestro caso en formato .csv),

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para luego ser procesados y al final poder elaborar los mapas temáticos en Mapinfo, que

servirán para el análisis, discusión e interpretación de los resultados que el profesional de

Radiofrecuencia, necesite consultar.

Consiguiendo como resultado final una reducción en el tiempo de la interpretación, toma de

decisiones, y análisis de los resultados que sirvan para mejorar la calidad de usuario final de

una red de telefonía celular 4G LTE.

5.1 Indicadores de Claves de Desempeño

Los indicadores clave de rendimiento, también conocidos como KPI brindan una vital ayuda

y retroalimentación a una empresa a definir, medir y crear estrategias en el progreso hacia

las metas trazadas.

Los indicadores claves de rendimiento miden el nivel del desempeño de un proceso,

enfocándose en el “como” e indicando que tan buenos son los procesos, de forma que se

pueda alcanzar el objetivo fijado (Grupo Kaizen - 2009).

Los KPI´s garantizarán la eficiencia en toda la operación obteniendo un impacto directo con

la satisfacción y lealtad del cliente (Disher - 2011), por lo que su correcta medición e

interpretación deben ser correctamente captados y bien analizados.

5.2 Georeferenciación de Datos La importancia de poder obtener información relevante de los usuarios de una empresa,

para gestar estrategias de marketing, creación de centros de atención al cliente, abrir

puntos de venta, etc. es vital para que una empresa se pueda ajustar a las tendencias de sus

clientes. La problemática se puede presentar cuando la información se vuelve un poco

extensa y más tediosa de manejar a medida que los clientes se van incrementando y

distribuyendo en diferentes zonas geográficas.

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La importancia de colocar toda una extensa información de usuarios en un mapa puede ser

una solución rápida para que la empresa la pueda administrar a su conveniencia. La

creación de mapas por ordenador sirve para clasificar toda esta información y mostrar los

resultados en un mapa a partir de los componentes geográficos de los datos. De esta forma,

puede observar patrones y tipos de relación entre los datos de forma rápida y sencilla sin

necesidad de estudiar detenidamente la base de datos (FAU UCV -2003)

La creación de mapas temáticos es una manera eficaz de analizar y visualizar los datos. Se

da una forma gráfica a los datos a fin de poder verlos en un mapa. Los patrones y

tendencias que son casi imposibles de detectar en listas de datos se muestran claramente al

utilizar el sombreado temático para mostrar los datos en un mapa (FAU UCV - 2003).

6. Resultados Esperados: Los resultados estimados después de finalizar la implementación de nuestra herramienta de

optimización, son los siguientes:

Cuantificar la reducción de tiempo, en que un Ing. de Radiofrecuencia puede

visualizar e interpretar los problemas de la red, mediante nuestra herramienta y su

metodología cotidiana.

Conseguir una herramienta que pueda ser escalable a las necesidades del operador

o proveedor de la red de telefonía celular.

7. Elementos Diferenciadores o Innovadores:

El estudio de los indicadores de desempeño de una red de telefonía celular es un campo

poco estudiado a nivel académico. Hasta el momento no existen artículos académicos del

proceso de elaboración de mapas temáticos, y su importancia en la facilitación de visualizar

los problemas de una red de telecomunicaciones.

Los temas de investigación académica, evalúan el desempeño de una tecnología con

respecto a otra, implementación de propuestas de sitios nuevos para mejorar la cobertura

de una operadora de telefonía celular, algoritmos de asignación de frecuencias (más

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orientado a la tecnología 2G), o mapas interactivos de cobertura desarrollados por la

Superintendencia de Telecomunicaciones (SUPERTEL).

Estás herramientas que ayudan al proceso de optimización de una red de telefonía celular,

como Hunter, Agileto son programas bajo licencias y son orientadas a indicadores de red

que no se pueda ajustar a los parámetros de una red.

8. Temario:

PREFACIO

ABREVIATURAS

ÍNDICE GENERAL

ÍNDICE DE FIGURAS

ÍNDICE DE TABLAS

BIBLIOGRAFIA

ANEXOS

INTRODUCCION

CAPITULO 1

MARCO REFERENCIAL

1.1 Antecedentes Investigativos

1.2 Importancia de la Investigación

1.5 Justificación

1.6 Objetivos

1.6.1 Objetivo General

1.6.2 Objetivos Específicos

1.7 Alcances

1.8Limitaciones

1.9 Metodología de la investigación

1.10 Resultados Esperados

1.11 Elementos Diferenciadores o Innovadores de la Investigación

CAPITULO 2

INTRODUCCION A LA TECNOLOGIA 4G LTE

2.1 Evolución de la red telefonía Celular

2.2 Conceptos básicos de una red 4G LTE

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2.3 Arquitectura de una red 4G LTE

2.3.1 Arquitectura de E-UTRAN

2.3.1.1 entidades e interfaces

2.3.1.1.1 E-nodeB

2.3.1.1.1 Interfaz de radio

2.3.1.1.1 Interfaz S1

2.3.1.1.1 Interfaz X2

2.3.2 Arquitectura EPC

2.3.2.1 entidades de la red EPC

2.3.2.2 Interfaz de la red EPC

2.3.2.3 Protocolo de la red EPC

2.3.3 Sistema multimedia IP

2.3.4 Equipo de Usuario

2.4 Interfaz de Radio de una red LTE

2.4.1 Descripción Protocolos, Canales Lógicos y de transporte

2.4.1.1 Broadcast Contro Protocol

2.4.1.2 Radio Resource Control

2.4.1.3 Packet Data Convergence Protocol

2.4.1.4 Medium Access Control

2.4.1.5 Radio link control

2.4.1.6 Canales lógicos

2.4.1.6.1 Canales lógicos de tráfico

2.4.1.6.2 Canales lógicos de control

2.4.1.7 Canales de transporte

2.4.1.7.1 enlace descendente (UL)

2.4.1.7.2 enlace ascendente (DL)

2.4.2 Capa física

2.4.2.1 Bloque de recursos físicos

2.4.2.2 estructura trama tipo 1

2.4.2.3 estructura trama tipo 2

2.4.2.4 Capa física descendente

2.4.2.5 Capa física ascendente

2.5 Tecnologías de nivel físico

2.5.1 OFDM

2.5.1.1 modulación OFDM

2.5.1.2 demodulación OFDM

2.5.2 OFDMA

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2.5.2.1 ventajas

2.5.2.2 desventajas

2.5.3 SC-FDMA

2.5.4 MIMO

2.5.4.1 Definición de MIMO

2.5.4.2 Diversidad en el espacio

2.5.4.3 Técnicas de Transmisión de MIMO

2.5.4.3.1 Diversidad de antenas

2.5.4.3.2 Multiplexación espacial

2.5.4.4 Funcionamiento de MIMO

2.5.4.5 MIMO en LTE

2.5.4.5.1 Terminología para múltiples antenas en LTE

2.5.4.5.2 SU-MIMO y MU-MIMO en el downlink de LTE

2.5.4.5.3 modos de transmisión de MIMO en DL de LTE

2.6 Limitaciones

CAPITULO 3

INDICADORES DE DESEMPEÑO DE UNA RED 4G LTE

3.1 Definición KPI

3.1.1 Proceso de medición de KPI

3.2 KPI de servicios de calidad

3.2.1 Accesibilidad RRC

3.2.2 Accesibilidad RAB

3.2.3 Drop Call

3.2.4 PDU U L

3.2.5 PDU DL

3.2.6 RSSI

3.2.7 Disponibilidad

CAPITULO 4

DISEÑO DE MAPAS TEMATICOS CON KPIs DE UNA RED 4G LTE

4.1 Procesamiento de KPI’s en Access

4.1.1 Agregación de configuraciones físicas

4.1.2 Ajustes de Coordenadas

4.2 Creación de Tabla en MapInfo

4.3 Creación de Celdas Celulares

4.3.1 Seteo de parámetros de la herramienta sitesee

4.4 Generación del Workspace para Mapinfo

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4.5 Diseño de Mapas Temáticos en MapInfo

4.5.1 Definición de Rangos de KPI

4.5.2 Definición de Leyendas de KPI

4.6 Agregación de Mapas Cartograficos en Mapinfo

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

GLOSARIO

ANEXOS

9 REFERENCIAS

- IDC LA. 2008. Predicciones para Latinoamérica 2009.

- SUPERTEL. 2014. Estadísticas de telefonía fija y móvil, acceso a internet, cibercafés, televisión pagada y Servicios Portadores http://supertel.gob.ec/index.php?option=com_k2&view=item&id=21:servicios-de-telecomunicaciones&Itemid=90

- GSMA. 2013. Economía Móvil América Latina 2013.

- COMEX.2012. Resolución 67.

- Analysys Research Limited. 2008. Global Mobile Broadband: Market potential for 3G LTE (Long Term Evolution).

- Cisco - Visual Networking Index: Global Mobile Data Traffic Forecast Update, 2013–2018.

- CNT EP. 2013 Red móvil 4g de CNT EP. http://www.cnt.gob.ec/index.php/categoria-noticias/743-red-movil-4g-de-cnt-una-nueva-experiencia-que-une-mas-al-ecuador

- CONATEL. 2012. TEL-804-29-Conatel-2012

- SUPERTEL. 2011. SISTEMA AUTONOMO DE CONTROL DE REDE MOVILES

http://www.supertel.gob.ec/index.php?option=com_content&view=article&id=238:se-presentara-sistema-autonomo-de-control-de-redes-moviles-samm&catid=44:principales

- Asamblea Nacional del Ecuador. 2007. Mandato 10.

- Secretaria Nacional de telecomunicaciones. 2014 . Biblioteca de estadísticas

- GRUPO KAIZEN S.A. - Key performance indicators ó Indicadores Claves de Desempeño.

- DISHER, Sally E. KPI Champion Service Profitability.

- Facultad de Arquitectura y Urbanismo – Universidad Central de Venezuela FAU UCV.2003. Guía del usuario de MapInfo Professional 7.5.