AUTORES Gabriela Margoth Suntaxi Vallejo Diana Amarilis Miranda Vega ESCUELA POLITECNICA DEL EJERCITO DEPARTAMENTO DE ELECTRICA Y ELECTRONICA “ESTUDIO TÉCNICO DE FACTIBILIDAD PARA LA AMPLIACIÓN DE COBERTURA DE LA RED DE DATOS DEL GOBIERNO DE LA PROVINCIA DE PICHINCHA Y DISEÑO PILOTO EN EL CANTÓN PEDRO MONCAYO” AUTORES Gabriela Margoth Suntaxi Vallejo Diana Amarilis Miranda Vega

Realizar el estudio técnico de factibilidad para la ampliación de cobertura de a red de datos del Gobierno Provincial de Pichincha mediante el diseño piloto en el cantón Pedro Moncayo. OBJETIVO GENERAL

OBJETIVOS ESPECÍFICOS Describir la situación actual del GPP, sus áreas trabajo y las necesidades de su red de datos. Investigar el marco teórico para la elaboración del presente proyecto, incluyendo estándares y aspectos regulatorios. Realizar el levantamiento de información de la red de datos, analizando la tecnología, capacidad, e infraestructura. Diseñar la propuesta técnica de los enlaces de las juntas parroquiales del cantón Pedro Moncayo, y de los servicios a ser implementados sobre la red. Desarrollar el análisis económico de los equipos compatibles con la tecnología instalada, analizando fabricantes y especificaciones técnicas.

INTRODUCCIÓN El Gobierno Provincial de Pichincha (GPP) viene trabajando hace más de diez años en el acceso equitativo a servicios en telecomunicaciones, infraestructura tecnológica y capacitación en el uso de las Tecnologías de la Información y la Comunicación. En junio del 2011, el GPP adquirió una red de comunicaciones que cubre a toda la Provincia, con la cual brinda internet educativo a 434 escuelas, rurales y fisco-misionales. Por tal motivo, el GPP requiere un exhaustivo análisis de su red actual y de la infraestructura instalada, y el diseño de la ampliación de cobertura mediante una fase piloto en el cantón Pedro Moncayo.

REDES INALAMBRICAS DE LARGO ALCANCE Red inalámbrica es un sistema de comunicación de datos que utiliza el aire como medio de transmisión Las redes inalámbricas operan bajo el estándar IEEE.802.11 y trabajan en la banda de frecuencia de 2.4 GHz y 5.8GHz. Arquitectura general 802.11

Componentes Inalámbricos Punto de acceso: Es el transmisor/receptor inalámbrico que conecta entre sí los nodos de la red, y actúa como puente entre ellos y la red cableada. Clientes inalámbricos: Es cualquier dispositivo con una tarjeta adaptadora de red inalámbrica que se conecta a una red para compartir recursos. Red Inalámbrica

Topologías de Redes Inalámbricas Punto-punto: Es un conjunto de servicios básicos independientes que no requiere de un punto de acceso central. Punto-multipunto: En este tipo de entorno se requiere un punto de acceso central que actúa como servidor. Topologías Inalámbricas

Aspectos generales de un radioenlace Radioenlace es cualquier interconexión por ondas electromagnéticas efectuada por un conjunto de equipos de transmisión y recepción. Radio Enlace Para emitir señales vía inalámbrica, es necesario el uso del Espectro Radioeléctrico que se divide en bandas de frecuencia. La banda que se empleará es la SHF (3 GHz a 30 GHz).

Cálculos radioeléctricos Zona de Fresnel 60% despejado Potencia PTX varía entre 15–26 dBm Ganancias Varía entre 2–30 dBi Cálculos de un radioenlace Pérdidas (Atenuaciones)

LEVANTAMIENTO INFOMACION RED DE BACKBONE Red Troncal Nodos principales Repetidores Actualmente la red de datos del GPP está formada por 35 torres y 13 repetidores. Tiene una capacidad total de 52 Mbps y 256 Kbps en la salida internacional.

LEVANTAMIENTO INFORMACION RED DE ACCESO La red de datos del GPP está formada por 434 nodos terminales (escuelas fiscales). La velocidad de acceso es de 1 Mbps simétrico. Distribución de nodos

ESTUDIO DE INFRAESTRUCTURA Equipo de radio es el dispositivo que conecta, por medio de ondas electromagnéticas, los terminales de telecomunicaciones y la red troncal. Libra 5845 VIP 110-24 Fortiwifi 30B Los equipos de red son aquellos que conectan a los usuarios finales (escuelas) con la red de datos. PTP58600

ESTUDIO DE INFRAESTRUCTURA Una torre de comunicación es la estructura metálica que sirve para la instalación, y montaje de antenas y equipos de radio. Torre arriostrada del nodo Bello Horizonte Las antenas son dispositivos diseñados con el objetivo de emitir o recibir ondas electromagnéticas hacia el espacio libre. Antena de grilla de 24 dBi

Programa PICHINCHANET SERVICIOS EXISTENTES Programa EDUFUTURO Entrega computadores y acceso a Internet a todas las escuelas rurales, fisco-misionales y fiscales de la provincia. Programa PICHINCHANET Cuenta con dos proyectos específicos: la alfabetización digital, y la construcción de infocentros comunitarios. Centro de computo Malchinguí Infocentro parroquia Alóag

DIAGRAMA DE LA RED ACTUAL Diagrama general de la red de datos

SITE SURVEY DE NODOS Y JUNTAS Introducción Un Test Site Survey (TSS ) o inspección del sitio es un estudio técnico que se efectúa a cada uno de los lugares que forman parte de los nuevos enlaces. Aspectos Acceso al sitio y a las estructuras de interés. Disponibilidad de energía eléctrica y puesta a tierra. Despeje de la línea de vista hacia otros sitios. Existencia de estructuras aprovechables para montar antenas. Verificación de coordenadas y de elevación con GPS Enlaces Nodos Terminales: J.P. Malchinguí, J.P. Tocachi, J.P. La Esperanza y J.P. Tupigachi. Nodos Principales: Cananvalle y Zabala 1.

NODOS PRINCIPALES Zabala 1 TSS NODOS TERMINALES Tipo de sitio. Información general del sitio. Seguridad y acceso al sitio. Tipo de estructuras existentes. PRINCIPALES TSS NODOS Todos los aspectos considerados en el TSS nodos terminales Estado de la caja de equipos. NODOS PRINCIPALES Cananvalle Zabala 1 NODOS TERMINALES J.P. Malchinguí J.P. Tocachi J.P. La Esperanza J.P. Tupigachi

DISEÑO DE LOS RADIOENLACES PLANIFICACIÓN Tecnología WiFi. Banda de frecuencias de operación: 5.8 GHz. Enlaces tipo Punto – Punto. Con línea de vista despejada. PÁRAMETROS ANTENAS Ganancia de 23 dBi. Potencia de transmisión de 9 dBm. Sensibilidad entre -58 dBm y -98 dBm. Polarización vertical. REQUISITOS MÍNIMOS 60% de despeje de la primera zona de Fresnel. Punto más crítico del enlace, altura: 20m

DISEÑO ENLACE ZABALA 1 – MALCHINGUÍ Simulación radioenlace Z1MA Se requiere instalar un router en la junta parroquial y otro en el centro CAPSYD, los cuales se comunicarán de forma inalámbrica.

DISEÑO ENLACE CANANVALLE – TOCACHI Simulación radioenlace CTO

DISEÑO ENLACE CANANVALLE – LA ESPERANZA Simulación radioenlace CLE

DISEÑO ENLACE CANANVALLE – TUPIGACHI Simulación radioenlace CTU

ORIENTACION Y ELEVACION DE LAS ANTENAS Angulo de orientación y elevación de las antenas Enlace Azimut Ángulo de elevación TX RX Z1MA 278,1 98,1 0,2956 -0,2956 CTO 286,6 106,6 -0,3570 0,3570 CLE 293,11 113,11 -0,9598 0,9598 CTU 5,63 185,63 -1,6121 1,6121

CALCULOS RADIOELECTRICOS Cálculo Pérdida total del enlace Enlace FSL (dB) AG (dB) ALL (dB) PA (dB) PT (dB) Z1MA 151,59 0,1726 3,027 2 136,79 CTO 129,19 0,131 2,679 133,99 CLE 125,24 0,0832 2,113 129,44 CTU 124,50 0,0764 2,007 128,58 Cálculo Potencia de recepción Enlace PTX (dBm) GTX (dBi) GRX (dBi) PT (dB) PRX (dBm) Z1MA 9 23 136,79 -65,79 CTO 133,99 -62,99 CLE 129,44 -58,44 CTU 128,58 -57,58

SOLUCIONES Para los enlaces diseñados se requiere de: 8 equipos de radio, de preferencia con antena integrada. 5 routers, 2 de ellos con soporte WDS. 4 switches, para la conexión de las LAN. Cable coaxial, cable Ethernet, y conectores tipo N. Despliegue solución antena + radio Despliegue solución radio con antena integrada

DIAGRAMA DE RED Realizado en el software GVSIG. Diagrama red de datos Pedro Moncayo (GVSIG) Realizado en el software Radio Mobile. Diagrama red de datos Pedro Moncayo (RM)

DIMENSIONAMIENTO DE SERVICIOS Telefonía IP Es una aplicación viable, ya que este servicio permite optimizar los recursos abaratando los costos de telefonía tradicional. Videoconferencia Aplicación viable para la educación a distancia en las zonas más aisladas. También se puede realizar reuniones entre entidades públicas como las juntas parroquiales. Servidor Web Un servidor web propio permite control total sobre el contenido y los usuarios que visiten la página, optimiza recursos del sistema operativo para ciertos procesos a fin de maximizar el rendimiento.

REPLICA DEL MODELO EN OTROS CANTONES La red del GPP se encuentra a lo largo de toda la Provincia de Pichincha lo que permite usar su infraestructura para adjuntar las juntas parroquiales de cualquiera de los 8 cantones restantes. Los diseños de los enlaces que conecten a dichas juntas parroquiales a la red de datos del GPP, siguen un procedimiento similar al realizado en el cantón Pedro Moncayo. No olvidar: obtener características generales del Cantón, TSS de cada sitio requerido para los enlaces, simular los enlaces, analizar tipo de infraestructura necesaria.

Costos de Equipos (solución radio con antena integrada) ANALISIS ECONOMICO Costos de Equipos (solución radio con antena integrada) Equipos de Radio Cantidad Descripción Valor Unitario ($) Total ($) 8 Ubiquiti Networks, modelo Airgrid M5 95 760 Total de equipos de radio Equipos de Red 5 Router D-Link, modelo DWL-7100AP 170 850 4 Switch HP, modelo 1410-16G 225 1020 1870 TOTAL ($) 2630

PRESUPUESTO TOTAL DE LOS DISEÑOS Costo de implementación de los radioenlaces ($) Costo de equipos 2630 Costo de infraestructura 940 Costo de cables y conectores 235 Costo del personal 560 Costo de servicios 962,32 TOTAL ($) 9.104,32

CONCLUSIONES Se realizó un análisis de la actual red de datos del GPP, donde se determinó que el único servicio ofrecido es el de acceso a internet mediante el Programa Edufuturo y Pichinchanet con el cual se interconectan a 434 escuelas.   Se efectuó el levantamiento de información, determinando que la tecnología utilizada es la 802.11 en la banda de 5.8 GHz con una capacidad máxima de 52 Mbps en backbone y 256 Kbps dedicado para datos. También se geo-referenciaron todos los nodos que conforman la red de datos del GPP y se analizó toda la infraestructura instalada compuesta por: 35 torres de comunicación, 434 mástiles en escuelas, equipos de radio, equipos de red y el servicio de acceso a internet.

Se diseñaron los enlaces para las 4 juntas parroquiales rurales del cantón Pedro Moncayo, utilizando la tecnología 802.11 en la banda de 5.8 GHz. Para este diseño, se realizó una visita técnica TSS en cada una de las juntas parroquiales y nodos aledaños. Para complementar los diseños, se realizaron cálculos radioeléctricos y simulaciones en el software radio Mobile, esto permite comprobar la exactitud de los cálculos mediante la comparación de los datos obtenidos matemáticamente con los datos obtenidos por software.   Se propuso dos soluciones de diseño, de las cuales se optó por la solución “radio con antena integrada” ya que es la opción más rentable según análisis costo / beneficio. Para promover el trabajo del GPP, se presentaron servicios como: servidor web, videoconferencia, y telefonía IP, los cuales pueden ser implementados sobre el canal dedicado para datos.

GRACIAS