Implementación de un sistema de información para el monitoreo y control de unidades navales en tiempo real

PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DEL PERÚ

ESCUELA DE POSGRADO

IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE INFORMACIÓN PARA EL

MONITOREO Y CONTROL DE UNIDADES NAVALES EN TIEMPO REAL

Tesis para optar el Título de Magister en Ingeniería de las

Telecomunicaciones, que presenta:

Lourdes Paola Díaz Marcelo

ASESOR: Dr. Manuel Yarlequé Medina

Índice General

CAPÍTULO 1: MARCO TEÓRICO ... 6

1.1 Introducción ... 6

1.2 Problema... 6

1.3 Hipótesis ... 7

1.4 Objetivos... 7

1.4.1 Objetivo Principal ... 7

1.4.2 Objetivos Específicos ... 7

1.5 Fundamento Teórico ... 8

1.6 Estado del Arte ... 14

1.6.1 Sistemas de monitoreo y control de unidades móviles ... 14

1.6.1.1 Sistema de Posicionamiento Global (GPS) ... 15

1.6.1.2 Sistema de Información Geográfica (SIG) ... 16

1.6.1.3 Plataforma de Comunicaciones ... 17

1.6.1.3.1 Telefonía Satelital Móvil ... 17

1.6.1.3.2 GPRS ... 21

1.6.2 Modelos de Sistemas de monitoreo y control de unidades móviles ... 21

1.6.2.1 Plataforma C4I Track 24 ... 21

1.6.2.2 Shout Nano... 22

1.6.2.3 Blue Sky ... 23

1.6.2.3 Spot ... 23

CAPÍTULO 2: ANÁLISIS DE LA SITUACIÓN ACTUAL ... 24

2.1 Introducción ... 24

2.2 Antecedentes ... 24

2.3 Situación actual ... 26

CAPÍTULO 3: DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN ... 31

3.1 Introducción ... 31

3.2 Análisis de diseño ... 31

3.2.1 Arquitectura de red ... 33

3.2.2 Arquitectura de hardware ... 34

3.2.2.1 Tarjeta NETDUINO ... 34

3.2.2.2 Transceiver Satelital Iridium ... 36

3.2.2.4 Antena GPRS ... 37

3.2.2.5 Módulo GPS ... 38

3.2.2.6 Antena GPS ... 39

3.2.2.6 Componentes integrados (Prototipo MALOPA) ... 39

3.2.3 Arquitectura de software ... 40

3.2.3.1 Automatización ... 40

3.2.3.2 Lectura de GPS ... 41

3.2.3.3 Priorización de transmisión ... 41

3.2.3.4 Cifrado ... 44

3.2.3.5 Direccionamiento ... 46

3.2.3.6 Modelamiento de Base de datos ... 46

CAPÍTULO 4: PROTOCOLO DE PRUEBAS ... 48

4.1 Introducción ... 48

4.2 Fases de Pruebas ... 48

4.2.1 Fase N°1 ... 48

4.2.2 Fase N°2 ... 51

4.2.3 Fase N°3 ... 53

4.2.4 Fase N°4 ... 56

4.2.5 Fase N°5 ... 58

CONCLUSIONES ... 62

ANEXO 1 ... 64

ANEXO 2 ... 68

INDICE DE FIGURAS

Figura 1: Situacional Awareness………...……….………9

Figura 2: Funcionamiento del SBD Iridium………..…….………..………12

Figura 3: Plano de Transmisión GPRS………..……….………13

Figura 4: Plano de Señalización GPRS.………….………14

Figura 5: Teatro de Operaciones………...25

Figura 6: Comando Jerárquico de un Sistema de Comando y Control………….…26 Figura 7: Arquitectura de Medios de Comunicación………..…….…. 27 Figura 8: Arquitectura Global. ………..32

Figura 9: Arquitectura de Red……….………..33

Figura 10: Microprocesador Netduino……….………..………..35

Figura 11: Entradas/Salidas y Botones...………36

Figura 12: Antena Satelital Iridium…….………..36

Figura 13: Tarjeta GPRS/GSM………….………37

Figura 14: Antena GPRS/GSM………….………38

Figura 15: Módulo GPS……….……….……...38

Figura 16: Antena GPS……….……….………...39

Figura 17: Datos recibidos de satélite.………41

Figura 18: Datos decodificados de satélite……….………41

Figura 19: Módulo de priorización……….……….………..44

Figura 20: Procedo de transmisión de información...……….………..45

Figura 21: Módulo de encriptación………...………...46

Figura 22: Base de datos modelada……….………..47

Figura 23: Incidencia de fallas - Fase N°1………..………...50

Figura 24: Porcentaje de confiabilidad – Fase N°1……….……….50

Figura 25: Incidencia de fallas - Fase N°2………..………...52

Figura 26: Porcentaje de confiabilidad – Fase N°2……….……….53

Figura 27: Incidencia de fallas - Fase N°3………..………...55

Figura 28: Porcentaje de confiabilidad – Fase N°3……….……….55

Figura 29: Incidencia de fallas - Fase N°4………..………...57

Figura 30: Porcentaje de confiabilidad – Fase N°4……….……….58

Figura 31: Incidencia de fallas - Fase N°5………..………...60

INDICE DE TABLAS

Tabla 1: Latencia de transmisión de datos……….29

Tabla 2: Cálculo de tiempo de Transmisión……….………..………40

Tabla 3: Evaluación de Servicios de plan de datos……….. 42

Tabla 4: Evaluación de Servicios de telefonía satelital……….42

Tabla 5: Incidencia de Fallas Fase N°1.………...49

Tabla 6: Incidencia de Fallas Fase N°2.………...52

Tabla 7: Incidencia de Fallas Fase N°3.………...54

Tabla 8: Incidencia de Fallas Fase N°4.………...57

CAPÍTULO 1: MARCO TEÓRICO

1.1 Introducción

Para entender en que consiste un Sistema de Comando y Control es necesario tener en cuenta que el Comando es la capacidad otorgada para disponer órdenes de acción a un subordinado, y control es la capacidad de verificar el cumplimiento de dichas órdenes; por tanto un Sistema de Comando y Control es un conjunto de elementos, que organizados entre sí, permite colectar, analizar y diseminar la información para entender y evaluar la situación de un teatro de operaciones. Esto permite, al comando la toma de decisiones, el planeamiento del curso de las operaciones, asignación y ejecución de las órdenes; para luego apreciar, adaptarse y aprovechar sus cambios y evolución, monitorear la ejecución de las operaciones y evaluar los resultados.

Es así que orientando el concepto del comando y control al área de comunicaciones e informática, se refiere tanto a los procesos, procedimientos, aspectos cognitivos, de organización, como a los sistemas que permiten llevar a cabo una misión, determinando de manera fundamental los aspectos técnicos. Su evolución ha ido a la par con los avances tecnológicos, desde los albores de la humanidad hasta nuestros días, de forma que, dichos avances, condicionan nuevas maneras de enfocar los sistemas de comando y control y los procedimientos asociados, logrando así que las necesidades que se presentan generen nuevas soluciones en los ámbitos tecnológicos relacionados.

Los sistemas C4ISR (Comando, Control, Comunicaciones, Computación, Inteligencia, Vigilancia y Reconocimiento) engloban un amplio número de arquitecturas, sistemas informáticos y de comunicaciones; teniendo como objetivo principal, trasmitir información crucial y relevante en el momento oportuno.

Es por ello que al analizar el Sistema C4I con el que cuenta nuestra Fuerza Armada se evidencia una debilidad en el objetivo principal de este tipo de sistemas que será tomada en consideración en el desarrollo de esta tesis.

1.2 Problema

diversos medios de comunicación y enlaces satelitales con los que cuentan las Instituciones Armadas, los cuales actualmente no cumplen con el 100% de seguridad, fiabilidad en el enlace y/o automatización durante el envío de la información crucial y relevante en el momento oportuno, situación que impacta en el objetivo principal.

1.3 Hipótesis

Un sistema de información automatizado para la selección del medio de transmisión, que considere como medio primario de comunicación el servicio de telefonía local (GPRS), minimizará la pérdida de enlace y el tiempo de envío de información (posicionamiento) de las unidades navales a su comando superior.

1.4 Objetivos

1.4.1 Objetivo Principal

Disminuir la pérdida de enlace y el riesgo operativo de detección de las unidades aéreas, navales y terrestres, mediante el diseño de un sub-sistema automatizado, cifrado y robusto, que sirva para monitorear el posicionamiento geo-referenciado, facilitando así la ejecución del comando y control sobre las mismas.

1.4.2 Objetivos Específicos

a. Realizar un análisis del estado del arte acerca del monitoreo actual de la posición de las unidades aéreas, navales y terrestres, y de la influencia en el comando y control de las mismas, para investigar, estudiar y evaluar las distintas arquitecturas, funcionalidades y sistemas que satisfacen, en cierto modo, dicha necesidad al Comando Conjunto de las Fuerzas Armadas.

automatizado, cifrado e integrado al Sistema C4I con el que cuenta el Comando Conjunto de las Fuerzas Armadas para que sea empleado como ayuda en la toma de decisiones y facilite la conducción, comando y control en un determinado teatro de operaciones.

c. Diseñar y desarrollar un sub-sistema integrado al sistema C4I y el dispositivo prototipo que cumplan con la arquitectura propuesta, siendo estos probados en entornos reales desde las primeras fases del desarrollo, de manera que estén claramente orientados al objetivo principal y resuelva finalmente la problemática actual.

d. Validar el sub-sistema integrado al sistema C4I y el dispositivo prototipo desarrollados, y por tanto la arquitectura propuesta, implementándolos y probándolos en las condiciones de uso más reales que se puedan dar, esto es en entornos y escenarios de uso de los potenciales usuarios finales en el nivel táctico para el envío de su posición en tiempo real al nivel operacional o estratégico satisfaciendo así, la necesidad de ejercer y mantener comando y control de los mismos.

1.5 Fundamento Teórico

 Dirección: Actividad relacionada al planeamiento, toma de decisiones, establecimiento de órdenes y prioridades, formulación de políticas e imposición de decisiones.

 Autoridad: Investidura de poder para la dirección y conducción de recursos para el cumplimiento de una determinada misión.

 Comando: Ejercicio de la autoridad investida a un individuo con dotes de dirección y coordinación. Se caracteriza por los siguientes elementos:

 Definición de la situación inicial y de posibles líneas de evolución futura.  Demarcación de intenciones primarias y objetivos iniciales.

 Asignación de roles, responsabilidades y relaciones.

 Establecimiento de reglas y restricciones a la acción (ROEs: Rules Of Engagement).

 Ejercer un liderazgo adecuado (inspirando, motivando y fomentando la confianza así como el entrenamiento y la mejora continua) [1].

 Control: Actividad relacionada a la verificación del cumplimiento de las ordenes proporcionadas por el comando. Se caracteriza por los siguientes elementos:

 Seguimiento de la evolución de los planes actuales o futuros.

 Ajustes para mantener el sistema dentro de los márgenes definidos por la función de mando.

 Interpretación de las intenciones de mando.

 Sistema: Conjunto de recursos que organizados y relacionados entre sí, logran un objetivo en común.

 Situational awareness: Percepción de los elementos del entorno circunscritos a un volumen de espacio y tiempo, así como la comprensión de su significado relativo a las operaciones en curso y la proyección de su estado en un futuro próximo. [2]

Fig. N° 1 _– Situacional Awareness [3]

 Nivel Estratégico: Máximo nivel de Comando donde las órdenes y decisiones se tomarán en cuenta para la ejecución de estrategias en el Teatro de Operaciones (Jefe de Estado, Jefe del Comando Conjunto)

 Nivel Operacional: Nivel intermedio en el que se realiza el planeamiento de las operaciones (Componentes Operacionales)

 Nivel Operacional -Táctico: Planteamiento estructurado de las operaciones y programación de eventos ( Fuerzas de tarea, Grupos de Tarea)

 Nivel Táctico: Ejecución de las operaciones (Unidades de Tarea, Elementos de Tarea)

 Sistema de Comando, Control, Cómputo, Comunicaciones e Inteligencia (C4I): Conjunto de componentes que relacionados entre sí, y soportados por una plataforma de comunicaciones, permiten ejercer el comando y control al nivel Estratégico y Operacional; mediante la retroalimentación bidireccional de los niveles , Operacional-Táctico y Táctico, proporcionando así la capacidad para analizar la información disponible y apoyar el proceso de toma de decisiones, sobre problemas complejos, en cualquier ambiente. [4]

 Telefonía satelital: Teléfono móvil que utiliza un servicio satelital para lograr comunicarse en áreas remotas, donde la infraestructura de telecomunicaciones es limitada o inexistente.

 Arquitectura de una red satelital: Una red satelital consta de tres segmentos:

o _{Segmento espacial: abarca todo lo concerniente al satélite} (subsistemas de propulsión, alimentación, comunicaciones y telemetría), diseño de la constelación y lanzadores (normalmente múltiples).

o _{Segmento de usuario: los terminales serán de tres tipos:}  Fijos, para localizaciones rurales y residenciales.  Transportables, para acceso de móviles.

 Personales.

 SBD (Short Bus Data): Iridium SBD es una capacidad de transporte de red simple y eficiente para la transmisión de mensajes de datos cortos entre el equipo y los sistemas informáticos centralizados. Está integrada por los revendedores de valor añadido de Iridium en aplicaciones de mercado vertical en industrias tales como petróleo y gas, ferrocarril, marítimo, aeronáutico, Servicios Públicos y Gobierno / Militar. [5]

¿Cómo funciona?

Los elementos de la arquitectura SBD Iridium de extremo a extremo, los cuales se muestran en la Fig. N° 2, son el Campo de Aplicación (FA), la Unidad de Suscriptor Iridium (ISU), la constelación de satélites Iridium, la puerta de enlace del Subsistema SBD (GSS), ubicado en la entrada de Iridium, la Internet, y la aplicación del proveedor (VA). La interfaz entre la FA y la ISU es una conexión en serie con tecnología propietaria extendida de comandos AT. La interfaz se utiliza para cargar y recuperar los mensajes entre la ISU y la aplicación en el terreno.

Las aplicaciones remotas envían mensajes Móvil Originado SBD (MO-SBD) de un Transreceptor L-Band Iridium 9522 (LBT). La aplicación del microcontrolador o microprocesador se comunica con el LBT mediante comandos AT a través de una conexión RS232. La aplicación carga el mensaje en el LBT y da instrucciones para enviar el mensaje, que atraviesa la red de satélites Iridium a través de los enlaces entre satélites para llegar a la puerta de enlace Iridium. Desde allí, el mensaje se transfiere a la Internet y a un sistema informático central del distribuidor, donde se almacena en una base de datos para su posterior procesamiento de datos.

Terminados los mensajes móviles SBD (MT-SBD) se envían a la puerta de enlace Iridium a través de Internet a partir del sistema informático central del distribuidor de valor añadido.

de la red mundial para la entrega de mensajes oscila entre 5 segundos para mensajes de 70 bytes de aproximadamente 20 segundos para los mensajes de longitud máxima. (Latencia adicional puede ocurrir a través de Internet.)[6]

Fig. N° 2 - Funcionamiento del SBD Iridium

 GPRS: permite la transmisión de paquetes en modalidad link by link, es decir, los paquetes de información se encaminan en fases separadas a través de los diversos nodos de soporte del servicio, denominados GSN (Gateway Support Node). Por ejemplo, una vez que un paquete ha sido transmitido por el interfaz de radio (Um), se vuelven a liberar los recursos Um, que así pueden ser utilizados por algún otro usuario y el paquete se vuelve a enviar sucesivamente de nodo a nodo hacia su destino. [8]

o _{Pila de protocolos del Plano de Transmisión: El plano de transmisión} es el encargado de proveer la transmisión de los datos del usuario y su señalización para el control de flujo, detección de errores y la corrección de los mismos, como se muestra en la Fig. N° 3.

 GTP: GPRS Tunneling Protocol. Es el encargado de transportar los paquetes del usuario y sus señales relacionadas entre los nodos de soporte de GPRS (GSN).

(nodo responsable de la entrega de paquetes al terminal móvil) y la estación móvil.

 AIR INTERFACE: Concierne a las comunicaciones entre la estación móvil y la BSS en los protocolos de las capas física, MAC, y RLC.

 DATA LINK LAYER: Capa de enlace de datos. Se encuentra entre la estación móvil (el móvil GPRS en sí) y la red.

Se subdivide en:

➢ La capa LLC (entre MS-SGSN): Provee un enlace altamente fiable y está basado en el protocolo DIC.

➢ La capa RLC/MAC (entre MS-BSS): Incluye dos funciones. El principal propósito de la capa de Control de Radio Enlace (RLC) es la de establecer un enlace fiable. La capa MAC controla los intentos de acceder de un MS a un canal de radio compartido por varios MS.

 PHYSICAL LAYER: Capa física entre MS y BSS. También se subdivide en dos subcapas:

➢ La capa del enlace físico (PLL) provee un canal físico.

➢ La capa de enlace de radio frecuencia (RFL) trabaja por debajo de la PLL e incluye la modulación y la demodulación.

 INTERFAZ BSS-SGSN: El protocolo de aplicación BSS GPRS (BSSGP) se encarga del enrutado y lo relativo a la información de la QoS entre BSS y SGSN.

o _{Pila de protocolos del Plano de Señalización}

En esta pila de protocolos se incluyen aquellos encargados del control y mantenimiento de las funciones del plano de transmisión, conexión desconexión, activación de contexto, control de caminos de routing y localización de los recursos de la red, como se muestra en la Fig. N° 4.

GMM/SM: GPRS MOBILITY MANAGEMENT/SESSION

MANAGEMENT. Es el protocolo que se encarga de la movilidad y la gestión de la sesión en momentos de la ejecución de funciones de seguridad, actualizaciones de rutas, etc.

La señalización entre SGSN y los registros HLR, VLR, y EIR utilizan los mismos protocolos que GSM con ciertas funciones ampliadas para el funcionamiento con el GPRS.

Fig. N° 4 – Plano de Señalización GPRS [10]

1.6 Estado del Arte

A continuación se realizará un análisis del estado del arte de los sistemas de monitoreo y posicionamiento geo-referenciado de objetos móviles ofrecidos en la actualidad por diferentes compañías.

1.6.1 Sistemas de monitoreo y control de unidades móviles

visualización de la ubicación remota de contactos en una carta geográfica digitalizada, logrando así llevar a cabo el seguimiento y control de los mismos.

1.6.1.1 Sistema de Posicionamiento Global (GPS)

Fue creado en el año 1978 por el Departamento de Defensa de los Estados Unidos, para construir un sistema de navegación preciso con fines militares, aprovechando las condiciones de propagación de las ondas de radio de la banda L en el espacio, así como la probabilidad de modular las ondas para que en ellas se pueda incluir la información necesaria, que permita posicionar un objeto en el sistema de referencia apropiado. Este proyecto se hizo realidad con el lanzamiento de cuatro satélites de la constelación NAVSTAR, que hacían posible que el sistema resolviera la incógnita de nuestra posición en la tierra. En la actualidad, el GPS es la tecnología de localización más extendida en todo el mundo, a la que se puede acceder mediante una red de 29 satélites que se encuentran orbitando alrededor de la tierra y que durante mucho tiempo trabajó con protocolos binarios propietarios, estandarizándose actualmente el uso del protocolo NMEA-0183, desarrollado por el National Marine Electronics Association, el cual define el interfaz eléctrico y el protocolo de comunicaciones entre un dispositivo GPS y equipos computacionales. Dicho protocolo está basado en caracteres ASCII que permiten intercambiar comandos y datos, bidireccionalmente, entre el GPS y el computador. [11]

se necesita visibilidad directa con los satélites, con lo que en entornos indoor, condiciones atmosféricas adversas u obstáculos dispersos en los que la señal no esté extremadamente degradada, el sistema no funciona y se han de proveer soluciones complementarias basadas en otras tecnologías, como por ejemplo que el canal de comunicación sea GPRS (General Packet Radio Service) de GSM, o mediante protocolos para el intercambio como AGPS (Assisted Global Positioning System), que es un sistema utilizado para mejorar las prestaciones y precisiones del sistema GPS cuando la señal de los satélites no se recibe muy degradada, como puede ser en entornos urbanos. El sistema se fundamenta en la utilización de receptores GPS especializados que llevan a cabo un procesado muy específico sobre la señal residual que se pueda estar recibiendo, donde las partes que no se reciban correctamente y/o no se puedan reconstruir con el procesado se complementan con información recibida de estaciones que disponen de GPS de referencia vía canales como GPRS. [12]

1.6.1.2 Sistema de Información Geográfica (SIG)

mapas, comúnmente denominadas capas o layers. Los datos recabados y representados en capas suelen tener una cierta vigencia y pueden ser considerados estáticos en el caso de ser elementos puramente cartográficos, como la ubicación de ríos o montes o bien ser dinámicos como es el caso de las rutas de distribución de una compañía de transportes. [13]

1.6.1.3 Plataforma de Comunicaciones

En este punto analizaremos las diferentes arquitecturas de los medios de comunicación al alcance que permiten la transmisión de la posición geo-referenciada, tales como los servicios de telefonía móvil GPRS y Satelital.

1.6.1.3.1 Telefonía Satelital Móvil

A inicios de los 90, Motorola puso en marcha un proyecto que consistía en poner en órbita un total de 66 satélites conocidos como satélites Iridium, los cuales fueron colocados en grupos de once en seis órbitas circumpolares (siguiendo los meridianos) a 750 km de altura, repartidos de forma homogénea a fin de constituir una cuadrícula que cubriera toda la tierra; la comunicación usuario-satélite se estableció en frecuencias de 1,6 GHz, que permitió el uso de dispositivos portátiles. Es así que los servicios de telefonía satelital móvil, ofrecidos por diferentes compañías, cubren satisfactoriamente la transmisión de data en lugares remotos; por lo que detallaremos las tecnologías más conocidas en el mercado. [14]

a. IRIDIUM

vías aéreas incluso las regiones polares, operando con precisión por encima de los 70º de latitud Norte y por debajo de los 70º de latitud Sur. Los productos y servicios que comercializa son ideales para las industrias marítima y aérea; los servicios del gobierno, militares, de emergencia y humanitarios; las industrias minera, forestal y de petróleo y gas; el equipamiento pesado, el transporte y las empresas de servicios públicos. Siendo servicios de comunicación confiables, seguros y en tiempo real desde y hacia áreas donde las líneas terrestres o inalámbricas son inexistentes o deficientes. La constelación de Iridium consiste de 66 satélites de órbita baja (LEO), de enlace cruzado, que operan como una red totalmente mallada y que están respaldados por varias unidades en órbita. La arquitectura de su constelación garantiza gran confiabilidad y baja latencia. [15]

El servicio del sistema satelital Iridium va destinado principalmente a los siguientes usuarios:

 Personas que viajan fuera de cobertura GSM (particulares, profesionales, directivos.)

 Personas que viajan a zonas conflictivas (corresponsales, ONG, misioneros)

 Personas que viven en zonas sin cobertura GSM o telefónica (zonas de montaña)

 Náutica-deportiva y trabajadores del mar

 Cazadores, pescadores, deportistas y

b. GLOBALSTAR

La empresa Globalstar ofrece servicios de voz y datos vía satélite de alta calidad, y bajo costo, en áreas poco o no cubiertas actualmente por los sistemas de telecomunicación alámbrica o celular, en más de 120 países alrededor del mundo, a través de una constelación de satélites LEO (Low Earth Orbit - de órbita baja) para comunicar los terminales de sus usuarios con las estaciones terrenas (Gateways) instaladas en todo el planeta.

En muchos países del mundo, las redes terrestres, fijas o celulares no brindan un servicio universal y quedan áreas donde no existe ningún servicio de telecomunicaciones disponible. Especialmente en América del Sur, existen extensas zonas todavía no atendidas debido a la difícil geografía y los costos elevados para implementar una red terrestre. En consecuencia, este servicio busca complementar las redes existentes de telecomunicaciones en los lugares donde no es rentable invertir en infraestructura con tecnologías alámbricas e inalámbricas por cuestiones de densidad de tráfico y orografía.

La arquitectura de la Red Mundial Globalstar es muy simple, y está conformada con las siguientes partes:

a. El Segmento de Usuario, conformado por la totalidad de los usuarios repartidos en todo el mundo y que tienen un terminal móvil o fijo para acceder al servicio.

la vuelta al mundo para interconectar los terminales de usuario con los gateways. c. El Segmento Terrestre, que consiste en las

diferentes gateways instaladas en 24 países del mundo para dar un servicio global. Los Gateways son la interfaz entre la parte satelital de la red y las redes terrestres de los otros operadores, fijos o celulares. [16]

c. INMARSAT

Inmarsat es una compañía con sede en Reino Unido que provee soluciones de Servicios Satelitales Móviles (SSM). Originalmente fue

fundada como una Organización

Intergubernamental. Cuenta con una

constelación de 11

satélites Geoestacionarios con lo cual tiene una cobertura de casi todo el planeta, exceptuando los polos Norte y Sur, ofreciendo una amplia variedad de servicios móviles por satélite de voz y datos ya sea en tierra, mar o aire.

1.6.1.3.2 GPRS

Es una tecnología que comparte el rango de frecuencias de la red GSM utilizando una transmisión de datos por medio de 'paquetes'.

La conmutación de paquetes es un

procedimiento más adecuado para transmitir datos. En GPRS los canales de comunicación se comparten entre los distintos usuarios dinámicamente, de modo que un usuario sólo tiene asignado un canal cuando se está

realmente transmitiendo datos. Su

característica principal radica en la posibilidad de disponer de un terminal permanentemente conectado, tarificando únicamente por el volumen de datos transferidos (enviados y recibidos) y no por el tiempo de conexión. [18]

1.6.2 Modelos de Sistemas de monitoreo y control de unidades móviles

A continuación se detallará los sistemas comerciales de monitoreo y control encontrados en el mercado actual, que cuentan con algunas de las características necesarias para solucionar la problemática de la presente tesis y que serán tomadas como referencia para la propuesta de una solución integral.

1.6.2.1 Plataforma C4I Track 24

la conciencia situacional, la eficiencia operativa, y ayuda a las instituciones a cumplir con su deber de las obligaciones de cuidado.

Si bien es cierto, esta plataforma cuenta con un nivel de cifrado durante la transmisión de la posición, es administrada en un entorno web comercial, por lo que no garantiza la confidencialidad de la información. Asimismo, dicha transmisión únicamente se realiza vía satelital, por lo que no cuenta con un medio alterno de comunicación, dejando sin cubrir el requerimiento de redundancia y cambio automatizado por prioridad del medio de comunicación a utilizar durante la interrupción de la transmisión de datos entre unidades, que requiera una reconstrucción del proceso de envió de información. [19]

1.6.2.2 Shout Nano

Es un dispositivo portátil, de rastreo y mensajería satelital, diseñado para un consumo bajo de energía, equipado con una pantalla LCD y un teclado en pantalla que permite la transmisión de texto libre y mensajes enlatados, mediante aplicaciones de mensajería de texto y aplicaciones de servicios basados en la ubicación determinada por un receptor GPS, utilizados en situaciones de emergencia y/o rescate, a través del servicio de mensajería satelital por paquetes (Short Bus Data) de la red satelital de Iridium. Este equipo cuenta con dos vías de comunicación: por satélite y baliza de emergencia y los datos son enviados en formato estándar cifrado AES 256 bits.

vulnerabilidades desconocidas, por tratarse de datos sensibles.

Asimismo, la falta de independencia tecnológica también resulta un punto trascendental en la implementación de un producto como Shout Nano, debido a que sobre esta solución no se podrán realizar las modificaciones y adecuaciones al software y hardware, con la finalidad que se adapte a los diferentes escenarios de la problemática presentada. [20]

1.6.2.3 Blue Sky

La plataforma Blue Sky Network es un sistema que permite monitorear las unidades por medio de un servicio satelital enlazado a un servidor web internacional que centraliza la información. Al ser un servicio comercial administra, en una base de datos, el historial de posicionamiento de las aeronaves, gestionando para el usuario claves de acceso a los datos requeridos, resultando un sistema vulnerable en términos de seguridad para las aeronaves involucradas en operaciones militares, siendo necesario se empleen procedimientos de restricción de su empleo con fines tácticos. [21]

1.6.2.4 Spot

CAPÍTULO 2: ANÁLISIS DE LA SITUACIÓN ACTUAL

2.1 Introducción

En la actualidad el Sistema de C4I propietario de las Fuerzas Armadas, cuenta con diversas funcionalidades para la colección de la información en el momento oportuno, siendo una de ellas la transmisión de la posición geo-referenciada de manera manual, utilizando enlaces como segmentos y telefonía satelital, y medios de comunicación radial en las bandas UHF, VHF y HF según el área de operaciones, el nivel de alistamiento de las unidades involucradas y la disponibilidad de comunicación requerida según el estado en el que se conduce el teatro de operaciones (tiempo de paz, guerra, emergencia, en tránsito, salvamento, búsqueda y rescate); sin embargo estos enlaces satelitales y medios de comunicación radial, no brindan fiabilidad, ya que en algunos casos presentan latencia de transmisión, generando la pérdida de información. Asimismo las Instituciones Armadas, a través del Comando Conjunto de las Fuerzas Armadas, contrata servicios comerciales de monitoreo, vía telefonía satelital, de la posición geo-referenciada de unidades navales, aéreas y terrestres, a través de una plataforma con acceso restringido, la misma que a pesar de brindar la funcionalidad requerida, no ofrece la seguridad con la que se debería contar.

En este caso la presente tesis reflejará una solución que satisfaga ambos escenarios de la problemática presentada, disminuyendo en un caso la latencia de la comunicación y pérdida de la información mediante la redundancia automatizada del enlace utilizado y ofreciendo la seguridad requerida mediante el empleo de un cifrado propietario al momento de transmitir la posición.

2.2 Antecedentes

militares que lograron avances como en la Roma antigua, en donde los emperadores utilizaban oficiales veteranos y con experiencia en la conducción de batallas como asesores militares, los que hoy en día vendrían a ser elementos de computo que elaboran estrategias, predicciones, planes, etc. Con la invención de las armas de fuego, el campo de batalla se extendió en dimensiones espaciales, temporales y de información; modificando la concepción de comando y control y estableciendo un esquema jerárquico en el organigrama de mando. Otro hito que marcó historia en el comando y control fue lo realizado por el Duque de Marlborough quien utilizó oficiales de su absoluta confianza y altamente capacitados en el ejercicio de la autoridad como elementos críticos en su organigrama de mando desplazándolos para extender su alcance estratégico y obtener mayor agilidad en la toma de decisiones. [23] En los siglos XIX y XX, los avances tecnológicos en el ámbito de las comunicaciones, logística y armamento modifican sustantivamente el escenario operacional, volviendo a los medios de comunicación, una herramienta fundamental para el desarrollo del comando y control, ya que por medio de estos, la transmisión de las órdenes eran dinámicas con respecto a su ejecución. Es así como la trayectoria y evolución del comando y control, genera la necesidad de contar con una plataforma cartográfica soportada por los medios de comunicación disponibles, en la que se pueda visualizar en tiempo real, el desarrollo de las operaciones para la correcta toma de decisiones, tal como se muestra en la Figura N°5.

El inicio de la aplicación de los sistemas de comando y control en el Perú se remontan a los años 90 con la aparición de sistemas comerciales propios de cada Institución, aportando a las fuerzas armadas peruanas, la capacidad de monitorear y controlar a sus fuerzas. En el año 98 se modifica el organigrama de comando jerárquico en las instituciones armadas, unificándolas y monopolizando el comando como se muestra en la Fig. N° 6, por lo que se evidenció la necesidad de contar con un sistema de comando y control común entre ellas que pueda cubrir los requerimientos.

Fig. N° 6 – Comando Jerárquico de un Sistema de Comando y Control [25]

Ante esta situación se vio la necesidad de desarrollar un Sistema Operacional de Comando y Control conjunto, propietario y con independencia tecnológica, que se encuentre enlazado a sensores como: Radar, GPS, AIS, Guerra Electrónica, Sonar, integrado con cartas electrónicas digitalizadas, enlaces de comunicaciones a través de telefonía, VHF, HF, SHF, y que tenga la seguridad correspondiente mediante el empleo de cifrado con algoritmos propietarios y llaves electrónicas USB, permitiendo trabajar coordinadamente a las unidades y al personal que conforma las Fuerzas Armadas, con la finalidad de contar con información oportuna y necesaria para la conducción de las operaciones.

2.3 Situación actual

ejercicio del comando y control, ya que, el monitorear y controlar en tiempo real a las unidades tácticas, permite al comando; un alcance más extenso sobre el teatro de operaciones. Una de esas soluciones es la proporcionada por el Sistema C4I institucional, el cual es un sistema propietario que ha sido desarrollado de acuerdo a los requerimientos institucionales, permitiendo el intercambio de información bidireccional entre los niveles jerárquicos del comando (Estratégico, Operacional y Operacional-Táctico). Asimismo, cuenta con una arquitectura que maneja protocolos de diversos medios de comunicación como son equipos radiales y satelitales disponibles en la institución (Véase Anexo Nº1), como se muestra en la Fig. N° 7; con la flexibilidad de poder realizar la integración de otros que sean adquiridos en un futuro.

Fig. N° 7 - Arquitectura de Medios de Comunicación [26]

Si es que se cuenta con un equipo VHF en la estación A, que requiere comunicarse

con la estación B que solo cuenta con un equipo HF (recordar que equipos con

diferentes bandas de frecuencias, no se pueden comunicar), puede utilizar una

estación C que se encuentre integrada con ambos equipos en simultáneo, y el

sistema estará en la capacidad de reconocer el ingreso y salida de la información

relativa al medio por donde se establezca la interacción.

A

B

Tabla N° 1 _– Latencia de transmisión de datos.

Para poder determinar las latencias producidas durante la transmisión de datos, se realizaron pruebas con los diferentes equipos de comunicaciones en situaciones

de navegación real de las unidades navales, lo cual permite determinar las diferencias que existen entre el tiempo esperado y el tiempo real.

TX 10 KB TX 50 KB TX 100 KB TX 1000KB

BANDA EQUIPO TIPO PUERTO

VELOC. MODEM (Baudios)

VELOC. TRANSMISION T. ESP. (seg) T. REAL (seg.) T. ESP. (seg) T. REAL (seg.) T. ESP. (seg) T. REAL (seg.) T. ESP. (seg) T. REAL (seg.) VHF

YAESU KPC3 COM 9600 1.2 Kbps 8.53 16.5 42.667 32.3 85.333 68.4 - -

PTC2 PTC2 COM 2400 0.2 Kbps 34.13 45.7 170.67 128.5 341.33 345.3 - -

V/UHF

HARRIS 7800

(Cliente) UDP Tarjeta de red 1532000

Banda Angosta: 16 Kbps

Banda Ancha: 64 Kbps - 3

Mbps QAM: 1 Mbps - 5 Mbps

0.05 2.3 0.2674 3.1 0.5347 3.8 5.3473 10.34

HARRIS 7800

(Servidor) UDP Tarjeta de red 1532000

Banda Angosta: 16 Kbps

Banda Ancha: 64 Kbps - 3

Mbps QAM: 1 Mbps - 5 Mbps

0.05 2.1 0.2674 3.8 0.5347 3.3 5.3473 12.54

HF

HARRIS 3201 HARRIS 3201 COM 9600 8.53 16.7 42.667 50.6 85.333 120.3 - -

HARRIS 5000 HARRIS 5000 COM 2400 4.8 Kbps 34.13 50.4 170.67 200.8 341.33 400.6 - -

THALES THALES 3700 COM 19200 LowRate: 100 bps

HighRate: 9.6 Kbps 4.27 6.3 21.333 17.3 42.667 46.3 - -

VHF TADIRAN 9000 TADIRAN 9000 COM (Data) 9600 Sincrono: 85.3 Kbps

Asincrono: 115.2 Kbps 8.53 40.7 42.667 87.8 85.333 248.8 - -

V/UHF TADIRAN 710 TADIRAN 710 COM (Data) 4800 50 bps - 4.8 Kbps

Sincrono: 16 Kbps 17.07 18.9 85.333 87.7 170.67 198.3 - -

HF TADIRAN 6000 TADIRAN 6000 COM (Data) 2400 1.2 - 2.4 Kbps 34.13 40.5 170.67 200.4 341.33 N/C - - SATELITAL IRIDIUM MODEM HAYES COM (IRIDIUM) 2400 2.4 Kbps 34.13 360 170.67 600 341.33 780 - -

SATELITAL KU

BANDA KU TCP Tarjeta de red 1564000 128 Kbps - 3 Mbps 0.05 2 0.2619 4 0.5238 6 5.2379 8

BANDA KU

UDP (Cliente) Tarjeta de red 1564000 128 Kbps - 3 Mbps 0.05 2 0.2619 4 0.5238 6 5.2379 8

Otra de las soluciones gestionadas por el Comando Conjunto de las Fuerzas Armadas, para el monitoreo de las aeronaves que sirven de apoyo a las operaciones del CEVRAEM (Comando Especial del Valle del Río Apurímac, Ene y Marañón), durante el desarrollo de eventos asignados, fue la implementación del Sistema de Monitoreo Satelital tipo Blue Sky: el cual permite monitorear las unidades aeronavales por medio de un servicio satelital enlazado a un servidor web internacional que centraliza la información. Sin embargo, al ser un servicio comercial, administra en una base de datos la información y el historial de posicionamiento de las aeronaves, gestionando para el usuario claves de acceso a los datos requeridos resultando un inconveniente para la seguridad, ya que no garantiza la confidencialidad de los datos consolidados, así como la disponibilidad y soporte del medio ante una crisis externa.

CAPÍTULO 3: ANÁLISIS, DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN

3.1 Introducción

En este capítulo se describirán las respectivas etapas del desarrollo que corresponden a la fase de análisis del diseño, diseño e implementación, lo cual consistirá en evaluar la solución que se ajuste a las necesidades planteadas. Asimismo se modelará y se representará la arquitectura del sistema de monitoreo y control que se deberá construir para posteriormente ser implementado en las unidades navales.

Basándonos en los resultados de las pruebas de transmisión de datos, obtenidos a través de los diferentes medios de comunicación satelital y radial realizadas en el capítulo dos y en el conocimiento teórico y práctico adquirido sobre sistemas de mando y control, los sistemas de monitoreo y control, y las tecnologías relacionadas y necesarias para su desarrollo; se presentará la arquitectura global. Para la arquitectura global se diseñará la arquitectura de red, hardware y software, se construirá las diferentes versiones de código, y se implementará y realizarán las pruebas que tienen por objetivo asegurar que todas las funciones están correctamente implementadas dentro del subsistema integrado al sistema C4I y que el dispositivo prototipo cumpla y se adapte a la arquitectura utilizada, para que posteriormente sea probado en entornos reales desde las primeras fases del desarrollo, de manera que estén claramente orientados al objetivo principal y resuelva finalmente la problemática actual. Es importante mencionar que el principal aporte de este trabajo será el desarrollo propio de las arquitecturas de red, hardware y software; que aseguren una solución flexible y versátil que permita realizar modificaciones, integraciones y adecuaciones con la finalidad que esta se adapte a los diferentes escenarios de la problemática presentada.

3.2 Análisis de Diseño

En el desarrollo de la solución propuesta, se realizará la interconexión de una tarjeta procesadora con las tarjetas de recepción de GPS, el buffer de almacenamiento y los módems de transmisión por GPRS y Satelital, en donde el consolidado de esta tarjetería soportará a los módulos de automatización, priorización, lectura, cifrado y transmisión de la información.

Para la interfase en el servidor receptor de la información se realizará la modelación de la base de datos que trabajará como repositorio de la posición, así como la preparación del propio sistema en donde se visualiza lo requerido.

Fig. N° 8 _– Arquitectura Global [27]

3.2.1 Arquitectura de red

En la Fig. N° 9 se muestra la arquitectura general del sistema:

Fig. N° 9 – Arquitectura de Red [28]

Tal como se aprecia en la Figura N° 9, la arquitectura de red planteada, permitirá a las unidades navales, aéreas y terrestres que se encuentren dentro del teatro de operaciones y tengan integrado el Sub-Sistema de Monitoreo y Control con el Sistema C4I, utilizar sus propios sistemas de navegación y comunicación para calcular y transmitir la posición obtenida del GPS a las unidades participantes en la zona en la que se encuentren operando, a través de tecnología GSM/GPRS, CDMA/EDGE (red datos telefonía celular) ó Satelital (red de datos satelital Iridium, Inmarsat y GlobalStar), aprovechando la ventaja de que el cobro de transmisión se realiza normalmente por bytes transmitidos y no por tiempo de conexión.

automáticamente cuando se presente latencia o pérdida de conexión en alguno de ellos para hacer llegar su posición a dicha entidad.

Asimismo, la data transmitida por cualquiera de los medios de comunicación, será administrada y almacenada en una base de datos centralizada, que recopilará la información transmitida y datos históricos de posicionamiento, ofreciendo la disponibilidad y seguridad requerida.

3.2.2 Arquitectura de hardware

En la arquitectura de hardware se expondrán todos los componentes físicos que, integrados entre sí, formarán parte del Subsistema de Monitoreo y Control dando vida al posicionador geo referenciado de transmisión dual denominado “MALOPA”, el cual tal como detallaremos en la arquitectura de software llevará a cabo los procesos de recepción y transmisión de la posición satelital de las unidades navales de manera segura y confiable.

3.2.2.1 Tarjeta NETDUINO

Netduino, es una plataforma electrónica de software libre para la creación de prototipos, basada en software, hardware flexible y fácil de usar, que utiliza el .NET Micro Framework. Contiene un poderoso microprocesador STMicro de 32bits, con una velocidad de procesamiento de 168 MHz, y una capacidad de memoria para el programa de 384 Kbytes y un gran entorno de desarrollo. Así como una interfaz con interruptores, sensores, LEDs y dispositivos seriales, como se muestra en la Fig. N° 10.

Existen varias versiones de Netduino, la Netduino mini, Netduino 2, Netduino Plus 2, y la Netduino Go, todas con diferentes caracteristicas.

interfazará con el GPS y los módems de servicio de transmisión de datos. La función de este procesador como administrador de comandos, permitirá captar la señal de GPS y evaluar si tiene señal primaria para emitirla a través del GPRS de lo contrario saldrá por la señal satelital. Adicionalmente, permitirá programar y encriptar la señal, interiorizándola en la firmware.

Este tipo de plataforma programable tiene un gran abanico de posibilidades, en este caso se optó por esta solución porque el costo y su rápida obtención, eran óptimas tratándose de un diseño y construcción

a medida, considerando además que las

posibilidades que brindaba eras las requeridas para el prototipo. [29]

Fig. N° 10 - Microprocesador Netduino [30]

Fig. N° 11 - Entradas/Salidas y Botones [31]

3.2.2.2 Transceiver Satelital Iridium

Este transceiver está diseñado para ser integrado con el software y hardware de una aplicación de datos inalámbrica. El transreceptor Iridium 9602, que se muestra en la Fig. N° 12, es ideal para soluciones P2P, incluyendo el seguimiento de los unidades navales, equipos de vigilancia y geo-localización, ajustándose a las necesidades de la solución propuesta. [32]

Fig. N° 12 - Transceiver Satelital Iridium [33]

3.2.2.3 Tarjeta GPRS

desde un módulo SimCom, compatible con tarjetas Netduino y similares, como se muestra en la Fig. N° 13. Como ya se mencionó, el sistema GPRS proporciona comunicación utilizando un móvil a través de la red GSM. El sistema permite generar SMS, MMS, GPRS y audio a través de comandos UART (Transmisor/Receptor asíncrono universal), esta tarjeta consta de 12 pines de Entrada/Salida de Propósito General (GPIO), 2 pines de Modulación por ancho de pulsos (PWM) y un conversor ADC propio del módulo SIM900. Este módulo se usa en aplicaciones tales como P2P (Punto a Punto), control remoto, estaciones meteorológicas remotas o de una red de sensores inalámbricos y hasta sistemas de seguimiento de unidades con un módulo GPS.

Fig. N° 13 - Tarjeta GPRS/GSM [34]

3.2.2.4 Antena GPRS

Fig. N° 14 - Antena GPRS/GSM [35]

3.2.2.5 Módulo GPS

El módulo GPS, que se muestra en la Fig. N° 15, es un pequeño circuito electrónico que se puede conectar a un módulo Netduino para conseguir la posición y altitud, además la velocidad, la fecha y la hora en UTC (Tiempo Universal Coordinado), es un complemento perfecto para el desarrollo de aplicaciones de geo-localización.

El módulo ensamblado deberá utilizar el estándar NMEA, protocolos (www.nmea.org) para transmitir los datos de posición a través del puerto serie. Por lo que puede ser utilizado con muchos software de navegación compatible con NMEA.

3.2.2.6 Antena GPS

La antena GPS, que se muestra en la Fig. N° 16, irá conectada al circuito del módulo GPS, con la finalidad de obtener la posición de la unidad móvil, esta antena activa consume 10 mA y presenta 28 dBi de ganancia. Es una antena con base magnética por lo que se adhieren a la parte superior de cualquier estructura de acero.

Fig. N° 16 - Antena GPS [37]

3.2.2.7 Componentes integrados (Prototipo MALOPA)

tarjeta de transmisión que se encuentre con cobertura de señal activa, priorizando el envío por medio de la tarjeta GPRS caso contrario por el Transceiver Satelital Iridium; en caso no encontrase señal de transmisión, los datos serán almacenados en la memoria para ser retransmitidos en el siguiente envío.

3.2.3 Arquitectura de software

La arquitectura de software es el módulo más importante de la presente tesis, ya que involucra el desarrollo lógico del sub-sistema que abarca varios módulos que detallamos a continuación:

3.2.3.1 Automatización

Para asegurar la confiabilidad de la transmisión de la posición es necesario automatizar el envío de información cada cierto periodo de tiempo, el cual será establecido de acuerdo a los requerimientos operacionales en cada teatro de operación y a la velocidad de cada unidad involucrada en los eventos, los mismos que se encuentran especificados en la Tabla N° 2.

UNIDAD TIPO VELOCIDAD

(km/h)

DISTANCIA

(Km) HRS MIN SEG

TIEMPO DE TRANSMISIÓN

MARÍTIMA Buque 27.78 2.5 0.09 5.4 324.0 5´24"

Lancha 27.78 2.5 0.09 5.4 324.0 5´24"

AÉREA

Avión de combate 1600 2.5 0.00 0.1 5.6 0´5.5"

Avión de transporte 850 2.5 0.00 0.2 10.6 0´10.5"

Helicóptero 250 2.5 0.01 0.6 36.0 0´36"

TERRESTRE Patrulla 5 2.5 0.50 30.0 1800.0 30´

Tabla N° 2 – Cálculo de tiempo de Transmisión

Velocidad: considera la velocidad referencial aproximada, de acuerdo al estado de alistamiento de nuestras unidades.

Módulo de Automatización

Se contará con un clock que realizará la activación inicial de la señal en el módulo de lectura de GPS de acuerdo a los periodos de tiempo determinados bajo los requerimientos operacionales.

3.2.3.2 Lectura de GPS

Por medio de la automatización de los procesos se activa la antena del GPS, que recibe los datos del satélite en texto codificado como se visualiza en la Figura Nº 17, para que luego sean decodificados y comprimidos a un formato más simple (Ver Figura Nº 18).

Fig. N° 17 – Datos recibidos de satélite [38]

Módulo de Lectura de GPS

Este módulo enviará una señal a la antena GPS para recibir una trama NMEA en el puerto COM 1, luego de recepcionada, decodificarla y comprimir las coordenadas, fecha y hora, a un formato más simple y de fácil lectura.

Fig. N° 18 – Datos decodificados de satélite [39]

3.2.3.3 Priorización de transmisión

confiabilidad en el medio de transmisión, se ha visto la necesidad de contar con dos medios de comunicación interoperables, cuya priorización estará supeditada a la cobertura y a los costos de transmisión. Al respecto se realizó la evaluación de la cobertura, costo de servicio, ancho de banda y soporte help desk, considerando servicios que brindan transmisión de datos por medio de los enlaces satelitales y telefonía local en el área de operación de acuerdo a las tablas Nro. 3 y Nro. 4 respectivamente.

CARACTERÍSTICAS CLARO MOVISTAR

TIPO DE SERVICIO Telefonía fija, móvil, internet dedicado, móvil

Telefonía fija, móvil, internet dedicado,

móvil

COSTOS plan contratado, aunque ambos presentan la Los precios de navegación varían según el misma tarifa.

COBERTURA COBERTURA MAYOR NACIONAL

MENOR COBERTURA NACIONAL

DISPONIBILIDAD 99.90% 99.90%

SOPORTE HELP DESK 24 X 7 24 X 7

Tabla N° 3 _– Evaluación de Servicios de Plan de Datos

CARACTERÍSTICAS IRIDIUM INMARSAT GLOBALSTAR

TIPO DE SERVICIO

Voz, datos, fax, mensajería, localización de

posición

Flota de banda ancha, voz y

datos.

Voz, datos, fax, mensajes cortos,

localización de posición

COSTO POR MB ($) 5 6 Entre 5 y 7

COBERTURA MUNDIAL (Incluido COBERTURA los polos)

COBERTURA MUNDIAL (Excepto los

polos)

Con +/- 70 gr. Latitud

ANCHO DE BANDA>

80 Hz CUMPLE CUMPLE CUMPLE

DISPONIBILIDAD 99.90% 99.90% 99.90%

SOPORTE HELP DESK 24 X 7 24 X 7 24 X 7

Análisis de opciones Telefonía local

De acuerdo a la Tabla Nro. 3, en donde se analizan las empresas que brindan el servicio de telefonía en la zona de operación, tomando en cuenta los indicadores de cobertura, ancho de banda, costo y soporte del servicio, se evidencia que la empresa Claro es la que se acomoda correctamente a las necesidades requeridas.

Telefonía satelital

De acuerdo a la Tabla comparativo Nro. 4, en donde se analizan las empresas que brindan el servicio de telefonía en la zona de operación, tomando en cuenta los indicadores de cobertura, ancho de banda, costo y soporte del servicio, se evidencia que la empresa Iridium es la que se acomoda correctamente a las necesidades requeridas.

Módulos a desarrollar para la implementación del medio de comunicación

Desarrollo de módulo de evaluación del medio,

Fig. N° 19 – Módulo de Priorización [40]

Desarrollo del módulo de transmisión de posición de acuerdo a la priorización del medio de transmisión.

3.2.3.4 Cifrado

Fig. N° 20 _– Proceso de Transmisión de información [41]

Módulo de Cifrado de información

Fig. N° 21 _– Módulo de Encriptación [42]

3.2.3.5 Direccionamiento

Para el envió de la trama encriptada, se le debe adicionar una cabecera al paquete que almacenara la IP del servidor de destino a donde debe de dirigirse.

Módulo de Direccionamiento

Este módulo se encargara de adicionar a la data cifrada, por el módulo de cifrado, una cabecera que contendrá la IP del host receptor.

3.2.3.6 Modelamiento de Base de datos

historial de posicionamiento de las unidades participantes en los distintos eventos.

La base de datos a modelar que se muestra en la Fig. N° 22, contará con tablas de contactos, posición, equipo, estado, usuarios y dependencias, las mismas que estarán relacionadas entre sí, almacenando información transmitida por el dispositivo como coordenadas (longitud y latitud), velocidad, vector rumbo y hora.

Fig. N° 22 _– Base de datos modelada [43]

Conexión de la base de datos con el sistema

CAPÍTULO 4: PROTOCOLO DE PRUEBAS

4.1 Introducción

Las respectivas pruebas se llevaron a cabo tomando en cuenta las áreas de operación en donde se realizan normalmente operativos que se encuentran dentro del ámbito de competencia de la Institución, así como también el tipo de unidad a desplegar. Asimismo, se han establecido procedimientos para la estandarización de las pruebas, los cuales señalamos a continuación:

1. De acuerdo a lo considerado como tasa de transmisión mínima para las pruebas, se han programado los equipos para que realicen una transmisión cada 0.5 minutos.

2. Realizar una comparación entre los equipos que normalmente cada unidad utiliza para su monitoreo y el sistema de información para el monitoreo y control de unidades navales, al cual se denominará “MALOPA”, por lo que los deberán llevar con ellos en adición.

3. Monitorear a las unidades desde la estación de control (Lima) anotando en la bitácora de registro los primeros y los últimos 30 minutos consecutivos; luego se registrará la prueba cada 30 minutos hasta lo que dure la operación. En el presente protocolo de pruebas solo se está exponiendo la bitácora de registro que evidencia fallas, considerando como registro sin novedad las horas que no se están presentando.

4.2 Fases de Pruebas

4.2.1 Fase N° 1 : Pruebas de campo en el valle del rio Apurímac, Ene y Marañón (Enero-2015)

Para la realización de estas pruebas de campo se contó con la participación de un infante de marina (Unidad Terrestre), un helicóptero tipo Sea King (Unidad Aérea) y un aerodeslizador tipo Hovercraft (Unidad Naval), teniendo como repositorio y centralizador de la información, una estación ubicada en la ciudad de Lima.

Sub-fase N°1: Unidades Terrestres (Del 12 al 15 de Enero) Sub-fase N° 2: Unidades Aéreas (Del 18 al 21 de Enero) Sub-fase N° 3: Unidades Aéreas (Del 26 al 30 de Enero)

RESULTADOS:

La incidencia de fallas fue producto de problemas de cobertura

y pérdida de enlace, los resultados obtenidos se detallan en la

Tabla N° 5.

INCIDENCIA DE FALLAS

MALOPA SPOT

SUB FASE I

12/01/2015 3 6

13/01/2015 4 7

14/01/2015 4 6

15/01/2015 3 4

SUB FASE II

18/01/2015 3 6

19/01/2015 4 5

20/01/2015 5 5

21/01/2015 3 3

SUB FASE III

26/01/2015 3 2

27/01/2015 4 6

28/01/2015 3 3

29/01/2015 4 3

30/01/2015 2 7

TOTAL 45 63

Tabla N° 5 _– Incidencia de Fallas Fase N°1

Los gráficos de las Fig. N° 23 y 24, muestran la incidencia de fallas

y el porcentaje de confiabilidad obtenido durante las pruebas

Fig. N° 23 _– Incidencia de fallas - Fase N°1 [44]

Fig. N° 24 _– Porcentaje de Confiabilidad - Fase N°1 [45]

Tasa de incidencia durante el ejercicio:

 MALOPA……….……… 45

 SISTEMA DE MONITOREO SATELITAL SPOT………….……. 63

0 2 4 6 8

SUB FASE I 13/01/2015 15/01/2015 18/01/2015 20/01/2015 SUB FASE III 27/01/2015 29/01/2015

INCIDENCIA DE FALLAS

FE

CH

A

S

D

E

PRUE

B

A

VALLE DEL RIO APURIMAC, ENE Y

MARAÑON (ENERO-2015)

SISTEMA SATELITAL

MALOPA

58% 42%

PORCENTAJE DE CONFIABILIDAD

Se concluye a favor de MALOPA, con un porcentaje de confiabilidad mayor al 50%.

4.2.2 Fase N° 2 : Pruebas de campo en el litoral norte del Perú (Febrero-2015)

Para la realización de estas pruebas de campo se contó con la participación de un infante de marina (Unidad Terrestre), un helicóptero tipo Sea King (Unidad Aérea) y una Fragata Misilera tipo Lupo (Unidad Naval), teniendo como repositorio y centralizador de la información, una estación ubicada en la ciudad de Lima.

Las pruebas se iniciaron el día 02 de Febrero y finalizaron el día 07 de Febrero con la validación del área usuaria operativa.

Sub-fase N°1: Unidades Terrestres (Del 02 al 07 de Febrero) Sub-fase N° 2: Unidades Aéreas (Del 02 al 07 de Febrero) Sub-fase N° 3: Unidades Navales (Del 02 al 07 de Febrero)

RESULTADOS:

La incidencia de fallas fue producto de problemas de cobertura

y pérdida de enlace presentados en el área, los resultados

obtenidos se detallan en la Tabla N° 6.

INCIDENCIA DE FALLAS

MALOPA SISTEMA SATELITAL

SUB FASE I

02/02/2015 3 7

03/02/2015 4 5

04/02/2015 3 6

05/02/2015 2 6

06/02/2015 4 7

07/02/2015 3 3

SUB FASE II

02/02/2015 4 7

03/02/2015 3 2

04/02/2015 4 8

05/02/2015 5 4

07/02/2015 3 3 SUB FASE III

02/02/2015 3 6

03/02/2015 3 3

04/02/2015 4 6

05/02/2015 3 4

06/02/2015 4 5

07/02/2015 2 6

TOTAL 61 95

Tabla N° 6 _– Incidencia de Fallas Fase N°2

Los gráficos de las Fig. N° 25 y 26, muestran la incidencia de fallas

y el porcentaje de confiabilidad obtenido durante las pruebas

realizadas.

Fig. N° 26 _– Porcentaje de Confiabilidad _– Fase N°2 [47]

Tasa de incidencia durante el ejercicio:

 MALOPA……….……….…… 61

 SISTEMA SATELITAL ……….……. 95

Se concluye a favor de MALOPA, con un porcentaje de confiabilidad mayor al 50%.

4.2.3 Fase N° 3 : Pruebas de campo en el litoral centro del Perú (Febrero-2015)

Para la realización de estas pruebas de campo se contó con la participación de un infante de marina (Unidad Terrestre), un helicóptero tipo Sea King (Unidad Aérea) y una Fragata Misilera tipo Lupo (Unidad Naval), teniendo como repositorio y centralizador de la información, una estación ubicada en la ciudad de Lima.

Las pruebas se iniciaron el día 09 de Febrero y finalizaron el día 13 de Febrero con la validación del área usuaria operativa.

Sub-fase N°1: Unidades Terrestres (Del 09 al 13 de Febrero) Sub-fase N°2: Unidades Aéreas (Del 09 al 13 de Febrero) Sub-fase N°3: Unidades Navales (Del 09 al 13 de Febrero)

61% 39%

PORCENTAJE DE CONFIABILIDAD

RESULTADOS:

La incidencia de fallas fue producto de problemas de cobertura

y pérdida de enlace presentados en el área, los resultados

obtenidos se detallan en la Tabla N° 7.

INCIDENCIA DE FALLAS

MALOPA SISTEMA SATELITAL

SUB FASE I

09/02/2015 3 4

10/02/2015 4 5

11/02/2015 3 3

12/02/2015 3 6

13/02/2015 4 7

SUB FASE II

09/02/2015 5 3

10/02/2015 4 4

11/02/2015 5 6

12/02/2015 3 3

13/02/2015 4 6

SUB FASE III

09/02/2015 4 7

10/02/2015 5 3

11/02/2015 3 4

12/02/2015 4 5

13/02/2015 4 8

TOTAL 58 74

Tabla N° 7 _– Incidencia de Fallas Fase N°3

Los gráficos de las Fig. N° 27 y 28, muestran la incidencia de fallas

y el porcentaje de confiabilidad obtenido durante las pruebas

Fig. N° 27 _– Incidencia de Fallas _– Fase N°3 [48]

Fig. N° 28 – Porcentaje de Confiabilidad – Fase N°3 [49]

Tasa de incidencia durante el ejercicio:

 MALOPA……….……… 58

0 2 4 6 8

SUB FASE I 10/02/2015 12/02/2015 SUB FASE II 10/02/2015 12/02/2015 SUB FASE III 10/02/2015 12/02/2015

INCIDENCIA DE FALLAS

FE

CH

A

D

E

PRUE

B

A

S

PRUEBAS DE CAMPO EN EL LITORAL CENTRO

DEL PERU

SISTEMA SATELITAL

MALOPA

56% 44%

PORCENTAJE DE CONFIABILIDAD

 SISTEMA SATELITAL ………..………….……. 74

Se concluye a favor de MALOPA, con un porcentaje de confiabilidad mayor al 50%.

4.2.4 Fase N° 4 : Pruebas de campo en el litoral sur del Perú (Febrero-2015)

Para la realización de estas pruebas de campo se contó con la participación de un infante de marina (Unidad Terrestre), un helicóptero tipo Sea King (Unidad Aérea) y una Fragata Misilera tipo Lupo (Unidad Naval), teniendo como repositorio y centralizador de la información, una estación ubicada en la ciudad de Lima.

Las pruebas se iniciaron el día 18 de Febrero y finalizaron el día 24 de enero con la validación del área usuaria operativa.

Sub-fase N°1: Unidades Terrestres (Del 18 al 24 de Febrero) Sub-fase N°2: Unidades Aéreas (Del 18 al 24 de Febrero) Sub-fase N°3: Unidades Navales (Del 18 al 24 de Febrero)

RESULTADOS:

La incidencia de fallas fue producto de problemas de cobertura

y pérdida de enlace presentados en el área, los resultados

obtenidos se detallan en la Tabla N° 8.

INCIDENCIA DE FALLAS MALOPA SISTEMA SATELITAL

SUB FASE I

18/02/2015 5 8

19/02/2015 4 7

20/02/2015 4 5

21/02/2015 3 6

22/02/2015 4 5

23/02/2015 4 9

24/02/2015 3 3

SUB FASE II

18/02/2015 3 6

20/02/2015 4 6

21/02/2015 3 2

22/02/2015 4 5

23/02/2015 4 7

24/02/2015 3 5

SUB FASE III

18/02/2015 2 2

19/02/2015 4 6

20/02/2015 3 5

21/02/2015 4 7

22/02/2015 4 5

23/02/2015 4 6

24/02/2015 3 8

TOTAL 76 118

Tabla N° 8 _– Incidencia de Fallas Fase N°4

Los gráficos de las Fig. N° 29 y 30, muestran la incidencia de fallas

y el porcentaje de confiabilidad obtenido durante las pruebas

realizadas.

Fig. N° 29 _– Incidencia de Fallas _– Fase N°4 [50]

0 2 4 6 8 10

SUB FASE I 19/02/2015 21/02/2015 23/02/2015 SUB FASE II 19/02/2015 21/02/2015 23/02/2015 SUB FASE III 19/02/2015 21/02/2015 23/02/2015

INCIDENCIA DE FALLAS

FE CH A D E PRUE B A

PRUEBAS DE CAMPO EN EL LITORAL SUR

DEL PERU

SISTEMA SATELITAL