Adecuación de una red de acceso 2G PDH, SDH para evolución a red multiservicio 3,5G

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FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA

ADECUACIÓN DE RED DE ACCESO 2G PDH, SDH PARA

EVOLUCIÓN A RED MUL TISERVICIO 3.5G

INFORME DE SUFICIENCIA

PARA OPTAR EL TÍTULO PROFESIONAL DE:

INGENIERO ELECTRÓNICO

PRESENTADO POR:

JULIO CÉSAR ARCINIEGA BARRUETA

PROMOCIÓN

2002 - 11

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Las grandes demandas de capacidad de las aplicaciones de red de hoy en día requieren sistemas complejos de transmisión que sean capaces de atender las solicitudes de velocidad de los usuarios, a su vez de identificar, clasificar y priorizar el tráfico cursado de tal manera de optimizar el uso de los recursos de la red. En el pasado las aplicaciones se bastaban con la velocidad que podían obtener con sistemas como el PDH Uerarquía digital plesiócrona) y el SDH primera generación Uerarquía digital sincrona) pero con el tiempo fue insuficiente y las compañías de telecomunicaciones se vieron obligadas a migrar a sistemas más robusto e inteligentes de transmisión de datos a alta velocidad. Así nacieron las redes metro Ethernet e IP MPLS que inicialmente se implementaban en el núcleo de transmisiones pero en la actualidad se busca se desarrollen en todas las etapas de las redes de transporte (acceso, distribución y núcleo). El presente informe describe los objetivos, el plan y desarrollo de la adecuación de la red de acceso 2G para su evolución a una red multiservicios 3.5G utilizando radios de microondas con funcionalidad Ethernet como protocolo de capa 2 del modelo OSI.

El capítulo 1 presenta el marco teórico necesario para el entendimiento del desarrollo del proyecto. En el capitulo 2 se presenta la definición de la ingeniería del problema. Se describe las limitaciones que presenta la red de acceso 2G PDH, SDH de Lima Metropolitana para su evolución a una red multiservicios IP-RAN.

El capitulo 3 presenta el planteamiento para la solución del problema, describiendo la planificación de la red de acceso IP-RAN en función de los requerimientos de capacidad proyectados y el estado de la infraestructura de red existente. También detalla el proceso de implementación de las radios de paquetes, topologías, funcionalidades y esquemas de protección. El capitulo 4 desarrolla una estimación aproximada del costo del proyecto así como el cronograma para la realización del mismo.

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INTRODUCCIÓN ... 1

CAPITULO 1 MARCO TEÓRICO ... 2

1.1 1 ntroducción ... 2

1.2 Técnicas de multiplexado de datos ... 2

1.2.1 FDM ... 2

1.2.2 TDM ... 2

1.2.3 CDM ... 3

1.3 Jerarquía de multiplexado digital plesiócrono (PDH) ... 3

1.4 Jerarquía digital sincrónica SDH ... .4

1.4.1 Multiplexado ... 4

1.4.2 Cross conexiones ... 5

1.4.3 Tipos de elementos de red ... 5

1.4.4 Estructura de la trama SDH ... 5

1.4.5 SDH-NG (NG: nueva generación) ... 5

1.5 Ethernet ... 6

1.5.1 Estructura de la trama Ethernet. ... 7

1.5.2 Fast Ethernet ... 7

1.5.3 Giga Ethernet ... 7

1.5.4 Redes locales virtuales (VLAN) e IEEE 802.1 Q ... 9

1.5.5 Etiquetado de VLAN (VLAN Tagging) ... 11

1.6 Técnicas de conmutación de paquetes ... 11

1.6.1 Envío por atajos (cut through forwarding) ... 12

1.6.2 Almacenamiento y envío (store and forward) ... 12

CAPITULO 11 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ... 13

2.1 Introducción .... ... 13

2.2 Descripción del sistema actual ... 13

2.3 Descripción del problema ... 14

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2.3.2 Información actualizada de la red de acceso ... 14

2.3.3 Cambios de topología de la red ... 14

2.3.4 Sincronismo de la red SDH ... 14

2.3.5 Capacidad de gestión de plataformas de transmisión ... 15

CAPITULO 111 SOLUCIÓN DEL PROBLEMA ... 16

3.1 Introducción ... 16

3.2 Elaboración de informes TSS ... 16

3.2.1 Informe TSS en BTS 1 ... 17

3.2.2 Adecuación de la infraestructura de las estaciones celulares ... 18

3.3 Elección de la topología y tecnología de transporte ... 19

3.3.1 Topología de la red ... 19

3.3.2 Elección de la tecnología de transporte ... 19

3.4 Elección de nuevos equipos y adecuaciones ... 20

3.4.1 Radios de paquetes ... 20

3.4.2 Repotenciación de multiplexores ... 22

3.5 Dimensionamiento de la red de acceso IP-RAN ... 22

3.5.1 Requerimiento de capacidades para BTS 2G ... 23

3.5.2 Requerimiento de capacidad para Nodo B 3G ... 23

3.6 Consideraciones de diseño ... 25

3.6.1 Modos de operación de la radio 9500 MPR ... 25

3.6.2 Modos de operación de tarjetas ISA-ES4 ... 25

3.6.3 Latencia ... ... 26

3.6.4 Bucles de capa 2 ... 29

3.6.5 Sincronismo ... 29

3.6.6 Esquemas de protección ... 30

3.6.7 Calidad de servicio (QoS) ... 31

3.6.8 Gestión de la red ... 31

3.6.9 Pruebas de aceptación de los equipos de la red IP-RAN ... 31

CAPITULO IV ESTIMACIÓN DEL TIEMPO DE EJECUCION Y COSTOS DEL PROYECTO ... 33

4.1 Introducción ... 33

4.2 Gestión del tiempo del proyecto ... 34

4.2.1 Definición de actividades ... 34

4.2.2 Establecimiento de la secuencia de las actividades ... 34

4.2.3 Estimación de recursos de las actividades ... 34

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4.2.5 Desarrollo del cronograma ... 34

4.2.6 Control del cronograma ... 34

4.3 Gestión de costos del proyecto de adecuación de la red de acceso ... 35

4.3.1 Estimación de costos ... 36

4.3.2 Preparación del presupuesto ... 36

4.3.3 Control de costos ... 36

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ... 38

ANEXO A ESTRUCTURA DE LA TRAMA STM-1 ... 39

ANEXO B ESTRUCTURA DE LA TRAMA ETHERNET ... .43

ANEXO C INFORME DE ESTADO DE INFRAESTRUCTURA ... 46

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1.1 Introducción

En este capitulo se describe la teoría necesaria para un mejor entendimiento del desarrollo del proyecto de adecuación de la red de acceso 2G PDH, SDH y su evolución a la red multiservicios 3.5 G.

1.2 Técnicas de multiplexado de datos

A continuación se describirán las técnicas de multiplexado de datos que se usan en la transmisión de información en las redes digitales.

1.2.1 FDM

En el FDM (Multiplexación por división de frecuencia), cada señal es enviada utilizando una portadora de frecuencia distinta por canal, de manera tal que pueden transmitirse simultáneamente utilizando el mismo medio de transmisión, mientras más canales se requieran, mayor será el ancho de banda necesario del medio. Ver figura 1.1 Esquema de transmisión FDM.

1 Canal 1

1 Canal 2

1 Canal 3

1·

...

I

�

�anal n

;¡

f ,

Fig. 1.1 Esquema de transmisión FDM. Fuente manual PDH Alcatel Lucent 1.2.2 TDM

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TS 1 TS 2 TS 3

TSn

TS 1

tn+1 t

Fig. 1.2 Esquema de transmisión TOMA. Fuente manual PDH Alcatel Lucent.

1.2.3 CDM

En el CDM (multiplexación por división de código), las señales utilizan la misma portadora de frecuencia pero son multiplicadas por códigos (spreading code), de esta manera se asigna un código distinto a cada canal, lo cual permite optimizar la utilización del espectro de frecuencia y brindar todo el ancho de banda disponible al canal de comunicación.

1.3 Jerarquía de multiplexado digital plesiócrona (PDH)

En el PDH los canales multiplexados son generados por diferentes equipos, cada uno con diferentes referencias de reloj y una ligera diferencia de velocidad. Así, antes de multiplexar los canales de 2 Mbps Uerarquía europea), se tiene que añadir información con el fin de sincronizarlos e igualarlos en velocidad, esto se logra mediante la inserción en cada una de las tramas de bits adicionales (bits de justificación). Estos bits de justificación son reconocidos en el proceso de multiplexado y son eliminados en el proceso de recepción dejando la señal original. Este proceso es conocido como una operación plesiócrona (del griego: "casi síncrono").

J1

Jerarquía Europea

E2 E3

----

_{314368 Kbps}

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1.4 Jerarquía digital sincronía SDH

SDH permite el transporte de distintos tipos de tráfico tales como voz, video y paquetes. Para ello gestiona la utilización de la infraestructura del medio de transmisión que se use. Esto significa manejar la capacidad del enlace eficientemente mientras porta varios tipos de tráfico, detectando fallos y recuperando la transmisión de forma transparente para las capas superiores. Las principales características que encontramos en cualquier sistema de red de transporte SDH implementado al día de hoy son las siguientes:

1.4.1 Multiplexado

Es la combinación de diversas señales de baja velocidad en una única señal de alta velocidad, con lo cual se consigue una máxima utilización de la infraestructura física. Los sistemas de transmisión sincrónicos emplean el multiplexado por división en el tiempo (TDM). Ver figura 1.2 Estructura de multiplexación de SDH.

STll-2SG

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1.4.2 Cross conexiones

Las cross conexiones en una red sincrónica consisten en establecer interconexiones semipermanentes entre diferentes canales en un elemento de red. Esto permite que el tráfico sea enviado a nivel de contenedor virtual. Si el operador necesita cambiar los circuitos de tráfico en la red, el encaminamiento puede conseguirse cambiando las conexiones. Ver figura 1.2 Direccionamiento lógico SDH.

STIM

:

n»J

�

... •

·1111111:

TUG.J

TUG-2

X1

Fig. 1.5 Direccionamiento lógico SDH. Fuente Alcatel Lucent. 1.4.3 Tipos de elementos de red

Las redes actuales están construidas, básicamente, a partir de cuatro tipos de elementos de red (ITU-T G.782):

• Regeneradores, regeneran las señales que se han atenuado en la red • Multiplexores terminales.

• Multiplexores de inserción y extracción (ADM)

• Cross conectores o DXC, permite la función de cross-conexión en la red.

Un mismo equipo puede funcionar indistintamente en diversos modos, dependiendo de la funcionalidad requerida en el nodo donde se ubique.

1.4.4 Estructura de la trama SDH

La estructura de la trama SDH se detalla con profundidad en el Anexo A. 1.4.5 SDH-NG (NG: nueva generación)

La necesidad de integrar distintos servicios a un mismo medio de transporte SDH llevo a los especialistas en el tema, desarrollar funcionalidades adicionales a las ya conocidas, a continuación se detallan las principales mejoras implementadas en el SDH NG:

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procedimiento adaptativo para transportar distintas velocidades (bit rates) y flexibilidad para el manejo de QoS (calidad de servicio) entre otras propiedades.

b) Concatenación usando CCat y VCat, esta funcionalidad nos permite concatenar los contenedores virtuales de distinto orden (VC12, VC3 y VC4) para asignarlos a un servicio en particular, existen dos maneras de realizar es proceso, usando Ccat la asignación de los contenedores es consecutiva en la trama SDH y usa un solo puntero para identificar la secuencia de envío. En el caso de VCat la concatenación se realiza con cualquier contenedor dentro de la trama por ende usa un puntero por cada contenedor. Ver tabla 1.1 Niveles de concatenación versus modos de transmisión.

Tabla Nº _1.1_{Niveles de concatenación versus modos de transmisión. Fuente Alcatel} Lucent.

MODO DE TRANSMISION CAPACIDAD CONCATENACION SDH

,E"J;;M151RNE:T, 10 Mbps C-12-5V

--

--11

AmM 25 Mbps C-12-12V

FASlr cTMÉRNE"f 100 Mbps C-12-46V_C-3-2V

eS©0� 200 Mbps C-3-4V

11 400 Mbps C-3-8V

FrliiR CH�NN�L

800 Mbps C-4-6V

Gl<3��1 eTHÉRNc"fc 1000 Mbps C-4-8V

-

-1 © GIG.».Slili' gl"MeliNEiF 10000 Mbps C-4-64V

c) Manejo dinámico de la velocidad de transmisión usando LCAS (Link capacity adjustment scheme), esta funcionalidad nos permite un manejo dinámico de la velocidad de transmisión de los servicios habilitados en la red SDH, normalmente se utiliza con los circuitos Ethernet, permitiendo realizar cambios de capacidad en tiempo real y sin afectación del servicio.

1.5 Ethernet

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posteriores llamadas "Fast Ethernet" y "Gigabit Ethernet" soportan tasas de transmisión de 100Mbps y 1000Mbps (1Gbps) respectivamente.

1.5.1 Estructura de la trama Ethernet

La estructura de la Trama Ethernet se detalla en profundidad en el Anexo B. 1.5.2 Fast Ethernet (FE)

Fast Ethernet o 100Base T (IEEE 802.3u) permite transmisiones a 100Mbps sobre cable UTP categoría 5 y fibra óptica monomodo y multimodo. Al igual que la arquitectura Ethernet de 1 OMbps, Fast Ethernet utiliza la técnica de acceso a medios compartidos llamada CSMA/CD (Carrier sense multiple access with collision detection). Por ello, en medios compartidos, las colisiones resultantes hacen que FE pueda proveer tasas de transferencia de información sólo de 30% a 40%, con corriente de bits (burts) limitados de 90% de la capacidad del canal. FE utiliza el mismo formato y largo de la trama Ethernet (1518 bytes), por lo cual no requiere cambios en los protocolos de capas superiores, aplicaciones y software de redes para que sean ejecutados en computadores pertenecientes a una red de área local (LAN) que evoluciona desde esta popular tecnología. En el caso de FE conmutado (switched Fast Ethernet), una nueva característica es la opción de utilizar la capacidad bidireccional (full duplex) del medio, eliminando las colisiones y limitaciones topológicas (el largo del dominio de colisiones). La operación bidireccional puede ser configurada manualmente o mediante auto configuración.

1.5.3 Gigabit Ethernet (IEEE 802.3z)

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grupos de paquetes pequeños de forma tal de maximizar la utilización de la capacidad del enlace. En el modo bidireccional, la operación es idéntica a Fast Ethernet, sólo más rápida. Esto es, los dispositivos continúan utilizando el tiempo de guarda (interframe gap) de 96 bits y largo mínimo de paquete de 64 bytes. La operación bidireccional es posible sobre la longitud máxima del enlace especificada para cada medio físico de transmisión. Un nuevo dispositivo es introducido, llamado "buffered distributor" o "repetidor bidireccional". Este es un dispositivo bidireccional, multi puerta, similar a un Hub el cual interconecta 2 o más enlaces 802.3 operando a 1 Gbps o más rápido. Al igual que el repetidor 802.3, es un dispositivo que no filtra direcciones, sino que envía todos los paquetes que arriban a todos los enlaces conectados excepto el enlace de origen, proveyendo de esta forma un dominio de capacidad compartido comparable al dominio de colisiones de 802.3. A diferencia del repetidor 802.3, el distribuidor con buffer puede acumular uno o más tramas arribadas por cada enlace antes de reenviarlos.

Además incorpora control de flujo implementando el estándar IEEE802.3x, lo cual elimina la posibilidad de pérdida de tramas por rebalse del buffer. De este modo, Gigabit Ethernet ofrece el modo de operación bidireccional no sólo en switches sino que también en Hubs. Así un Hub Gigabit Ethernet operando en el modo de repetidor bidireccional (sin colisiones) puede alcanzar un tasa de transferencia de hasta 95% de la capacidad disponible (1 Gbps aproximadamente en cada dirección), aun operando con paquetes pequeños. Por lo tanto, el repetidor bidireccional es particularmente adecuado a redes punto a multipunto. En aplicaciones multipunto a multipunto debiera utilizarse un switch, el cual puede proveer un ancho de banda mayor a 1 Gbps. Al igual que los dispositivos switch, ruteadores Fast Ethernet, los switches Gigabit Ethernet implementarán la capacidad de ruteo a las velocidades máximas del estándar (wirespeed routing) para comunicaciones IP.

a) Características de los enlaces Gigabit Ethernet

• 1 OOOBase-SX, pensada para núcleos de red horizontales de hasta 300m de longitud. Utiliza fibra óptica multimodo de 50um de diámetro y LEO de radiación de corta longitud de onda (850nm).

• 1 OOOBase-LX, para núcleos de red verticales de hasta 550m de longitud utilizando fibra óptica multimodo de 62.Sum de diámetro y LEO se larga longitud de onda (1300nm). Para núcleos de campus de hasta 5Km utilizando FO monomodo con diodos láser operando en 1300nm.

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• 1 000BaseTX, utilizará 4 pares de cable UTP categoría 5 con una distancia máxima de 100 m permitiendo redes de hasta 200 m de diámetro.

Tabla Nº _{1.2 Características de los enlaces Gigabit Ethernet. Fuente Redes de} ordenadores. Luis de Salvador.

MEDIO FISICO DENOMINACION DISTANCIA (m) SEÑALIZACION CODIFICACION

Fibra mlilltinnoeo 1

€i2.5}125urin 10008ase SX 300 1.25 Gbaudios 88/108

� �

Fníb11a multir,modo _{10008ase SX} ₅₂₅ _{1.25 Gbaudios} _88/108

5©/1©©um

Fiera rmrnltinnedo _{10008ase LX} ₅₅₀ _{1.25 Gbaudios} _8B/10B 62.5/125um

Fibra rnl!lltimodo _{1000Base LX} ₅₅₀ _{1.25 Gbaudios} _8B/10B

5©1100\Jm

Fiera memeliTrlodo _{10008ase LX} ₃₀₀₀ _{1.25 Gbaudios} _88/108

�/125t1m

eoll>ire Sif1P 1000Base

ex

25 1.25 Gbaudios 8B/10B

-paquetes. Por definición, una VLAN es un dominio de broadcast (tormenta de paquetes) cuyos miembros utilizan la conmutación para comunicarse como si compartieran el mismo segmento físico. Los miembros de la VLAN, que se agrupan en dominios de broadcast, no se encuentran sometidos a restricciones físicas ni geográficas; es decir, pueden estar físicamente conectados a conmutadores separados en una red. Los paquetes de broadcast, de dirección desconocida y los que se intercambian entre miembros, están confinados a esa VLAN. Otra definición de VLAN es: permite que una infraestructura conmutada única se pueda dividir en un conjunto menor de dominios de broadcast. El criterio para unirse a una VLAN puede basarse en un número o en diferentes factores. Algunos ejemplos habituales son:

• Puerto físico • Dirección MAC

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• Dirección de multi difusión (multicast)

• Algún tipo de política tal como la hora del día, la aplicación, etc.

Utilizando la conmutación como vehículo de transporte, se posibilita que los miembros de la misma VLAN se puedan comunicar a velocidades próximas a la de conmutación, con muy poca latencia. El control de la pertenencia y la independencia topológica, junto con la conectividad inter-LAN de alta velocidad, proporciona una serie de ventajas:

a) Configuración, Incorporaciones, movimientos y cambios pueden llegar a ser una pesadilla administrativa y operacional para los gestores de red. Una VLAN definida dinámicamente, en la que algunos parámetros de clientes (por ejemplo, la dirección) determinan la pertenencia, simplifica esta labor. Un cliente puede moverse fácilmente de un conmutador a otro, sin dejar por ello de pertenecer a la misma VLAN.

b) Seguridad, las VLAN pueden proteger los recursos críticos pidiendo algún tipo de autenticación antes de unirse a ella.

c) Eficiencia de red, el tráfico que fluye en VLAN diferentes está aislado entre ellas. Así se previene que el tráfico de una VLAN pueda llegar a otra, contribuyendo a impedir la innecesaria utilización de segmentos y estaciones. El tráfico entre LAN debe fluir a través de un router.

d) Contención del broadcast, una VLAN operacional y configurada con propiedad debe prevenir o minimizar el broadcast de una VLAN a otra.

Cuando los miembros de una VLAN estén físicamente separados (por ejemplo, distribuidos entre puertos de diferentes conmutadores), los conmutadores deben disponer de alguna forma de identificar los paquetes para su transmisión a la VLAN apropiada. La forma de identificar estas tramas es utilizando etiquetas que se añaden a cada paquete y· se utilizan para determinar a qué VLAN pertenece el paquete2. Las etiquetas VLAN permiten a los conmutadores multiplexar tráfico de diferentes VLANs sobre la misma red física de conmutación de paquetes.

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1.5.5 Etiquetado de VLAN (VLAN Tagging)

En 1998, la IEEE aprobó el estándar 802.3ac, que define extensiones al formato de trama Ethernet, para soportar el concepto de Virtual LAN (Virtual Local área Network o VLAN). El protocolo de VLAN permite la inserción de un identificador (tag), dentro del formato de trama Ethernet, para identificar la VLAN a la cual pertenece esa trama en particular. Esto permite que las tramas que emiten las estaciones de la red sean asignadas a diferentes grupos lógicos (VLANs). El estándar 802.3ac define solamente los detalles de implementación del protocolo de VLAN que son específicos de Ethernet. Si está presente, el "VLAN tag" de 4-bytes se inserta dentro de la trama Ethernet, entre el campo "Dirección MAC origen" y el campo "Longitud/Tipo".

Los primeros 2-bytes del VLAN tag consisten en el tipo de tag 802.1 Q (802.1 Q tipo tag), y son siempre configurados a un valor igual a "0x8100".

El valor 0x8100 es actualmente un valor reservado para el campo "Longitud/Tipo", y la asignación del mismo a una trama indica la presencia de un VLAN tag en ella. Asimismo señala que el campo tradicional "Longitud/Tipo" puede ser encontrado considerando un desplazamiento de 4-bytes más delante de la posición original en la trama. Los últimos 2-bytes del VLAN tag contienen la siguiente información:

• Los primeros 3-bits son el campo de prioridad del usuario (User Priority) y pueden ser usados para asignar un nivel de prioridad a la trama Ethernet

• El siguiente bit es conocido como "indicador de formato canónico (CFI) ", y es utilizado para indicar la presencia de un campo llamado RIF (información de campo de ruteo) dentro de la trama Ethernet.

• Los últimos 12-bits son el identificador de VLAN (VID) propiamente dicho, el cual' identifica unívocamente a qué VLAN en particular pertenece esa trama.

Para mejor entendimiento ver figura 1.6 Trama Ethernet considerando VLAN Tag. 1.6 Técnicas de conmutación de paquetes

El proceso de la conmutación de un paquete desde un puerto de entrada hacia un puerto de salida, se basa en alguna pieza de información contenida en el propio paquete, normalmente puede tratarse de una dirección e destino, una etiqueta o un vector fuente ruta. Los conmutadores LAN generalmente conmutan paquetes basándose en la dirección de destino. Además, un conmutador LAN puede procesar un paquete utilizando dos técnicas de envío posibles: cut-through (atajando) y store and forward (almacenamiento y envío).

1.6.1 Envío por atajos (Cut through forwarding)

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del paquete puede comenzar incluso aunque el resto del paquete, o "cola", se esté leyendo en los búfer de los puertos de entrada. La ventaja de este modo de envío es una menor latencia, lo cual puede resultar muy útil cuando se pretende soportar tráfico sensible al retardo en la red. La desventaja de la conmutación por atajos es que todos los paquetes, válidos o inválidos, se envían hacia el puerto de salida.

1.6.2 Almacenamiento y envío (Store and forward)

El mecanismo de almacenamiento y envío es otra técnica utilizada por los conmutadores LAN convencionales. En este modo de operación el conmutador LAN lee el paquete entero en el búfer antes de decidir hacia dónde enviarlo. Esto permite al conmutador validar la longitud de la trama y ejecutar el chequeo de redundancia cíclica (CRC). Si la trama es demasiado grande, demasiado pequeña, o falla el CRC, el conmutador puede eliminarla sin enviarla hacia la siguiente estación o segmento. Sin embargo, este chequeo de error que se realiza en el conmutador puede incrementar la latencia. La cantidad de tiempo que se emplea en el conmutador es directamente proporcional a la longitud de la trama.

1522 Bytes

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La red de acceso 2G PDH en Lima Metropolitana se implemento para interconectar a través de E1 las BTS GSM con las centrales BSC (interfase Abis) con el fin de permitir al operador móvil ofrecer servicios de voz y datos sobre una red celular de conmutación de circuitos, para esto se utilizaron enlaces de microondas en las bandas de frecuencia de 18GHZ, 23GHZ y 38GHZ con capacidades de 4E1, 8E1 y 16E1 como máximo. Luego de la evolución a 2.5G (GPRS y EDGE) la demanda por mayor velocidades de transferencia de los usuarios se hizo notoria obligando al operador móvil a ampliar la capacidad de la red de acceso, es por esta razón que se reemplazó algunos enlaces de agregación PDH por equipos ADM (add drop multiplexers) y enlaces SDH, los cuales canalizan los E 1 provenientes de las distintas estaciones celulares y las transportan hacia los nodos centrales a nivel de enlaces troncales STM-1 ( 155Mbps), con este cambio se gano capacidad y escalabilidad para el transporte de tráfico de la red GSM/GPRS. Con la llegada del 3G las capacidades iniciales de E1 solicitadas por estación celular se triplicaron pasando de 2E1 a 6E1 (2E1 BTS y 4E1 Nodo B) como mínimo, en muchos casos la demanda era mayor, ocasionando la saturación de las troncales STM-1 hacia las centrales BSC (base station controller) y RNC (radio network controller).

2.2 Descripción del sistema actual

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2.3 Descripción del problema

Entre los problemas que se tienen en la actualidad en la red de acceso PDH, SDH para satisfacer la demanda de los usuarios móviles de mayor velocidad de acceso a las aplicaciones de servicios de datos podemos nombrar:

2.3.1 Capacidad disponible en enlaces PDH, SDH

La configuración actual de la red de acceso no permite ampliar las capacidades de Abis (interfase BTS al BSC) ni lub (Interfase Nodo B al RNC) requeridas por las estaciones BTS y Nodo B, esto debido a la limitante de tributarios disponibles en los enlaces de microondas PDH ( capacidad máxima 16 E 1, 8 E 1) y a la saturación del enlace de agregación STM-1. Lo cual imposibilita la asignación de la capacidad necesaria por Nodo B (24Mbps) para ofrecer velocidades de acceso 3.5G.

2.3.2 Información actualizada de la red de acceso

Actualmente no se cuenta con la información actualizada de la infraestructura de las estaciones celulares, cabe decir no se tiene el registro de la disponibilidad de espacio en las salas de equipos, torres, monopolos, mástil, capacidades disponibles de energía AC y DC (tableros POP, ITM, rectificadores) etc., imposibilitando cuantificar las adecuaciones necesarias que se deben ejecutar en las estaciones y por ende estimar los costos del proyecto.

2.3.3 Cambios de topología de la red

Se debe evaluar el cambio de la topología existente de la red de acceso PDH, SDH debido a las constantes obstrucciones en las líneas de vista (LOS: line of see) que experimentan en la actualidad los enlaces de microondas, estas intermitencias son ocasionadas en su mayoría por el crecimiento del sector construcción en Lima· Metropolitana y generan afectación del servicio, impactando de manera negativa en los indicadores de disponibilidad (KPI) de la red. También se contempla el cambio de la topología por razones de optimización y jerarquización de la nueva red de acceso IP-RAN en Lima.

2.3.4 Sincronismo la red SDH

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2.3.5 Capacidad de gestión de plataformas de trasmisión

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En este capitulo se describen las actividades realizadas en la red de acceso 2G PDH, SDH como parte del proyecto de adecuación e implementación de infraestructura de la nueva red IP-RAN, detallando también los procesos de planificación y puesta en operación de la red 3.5 G, a continuación se listan las etapas en las que fue dividido el proyecto:

• Elaboración de informes TSS.

• Elección de la topología y tecnología de transporte. • Elección de nuevos equipos y adecuaciones. • Dimensionamiento de la red de acceso IP-RAN. • _{Consideraciones de diseño.}

• Gestión de elementos de red.

• Aceptación de la red de acceso IP-RAN.

3.2 Elaboración de informes TSS (Technical site Survey)

Se realizó el TSS en todas las estaciones de la red acceso PDH, SDH con el fin' de recavar la información concerniente al estado de la infraestructura de la red, llámese espacio en torre, espacio en sala de telecomunicaciones, espacio en gabinetes (unidades de rack), capacidad AC (potencia contratada, tableros de distribución PDP, MDP) y DC (rectificadores, bancos de baterías) disponibles, además se verificaron las líneas de vista de los enlaces de microondas a las estaciones adyacentes y la altura de las antenas en torre. El resultado del informe TSS nos ayudó a determinar la cantidad de adecuaciones y/o modificaciones que se deben realizar en las estaciones celulares (BTS) para convertirlas en la red de acceso de servicios 3.5G, además nos sirvió para implementar la base de datos de infraestructura de red.

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3.2.1 Informe TSS en BTS 1: Ubicación de los equipos y sistema radiante a)Tipo de estructura: Monopolo

b) Potencia contratada: 9 KW

e) Capacidad en rectificador existente: 300 Amperios d) Configuración del rectificador:

--

-ITM instalados

08 (de 32 Amperios c/u)

e) Cantidad de longitud cable de energía:

l:TM libres 4

Distancia PDB al rectificador Distancia PDB a gabinete

10m 12m

g) Espacio en torre para nuevos soportes de antenas: si. h) Espacio en gabinetes existentes (UR): si.

1) Espacio en sala o losa de telecomunicaciones: si.

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3.2.2 Adecuación de la infraestructura de las estaciones Celulares

Con la información proporcionada por los informes de TSS iniciamos el proceso de adecuación de las estaciones celulares de la red de acceso, para el segmento de red en análisis se realizaron las siguientes acciones:

• En todas las estaciones a excepción de la BTS 1, se instalaron gabinetes de 30 UR (unidades de rack) climatizados de dimensiones 700x900x1805mm (ancho, profundidad y altura) para albergar los nuevos equipos de la red IP-RAN, esto debido a que las BTS están instaladas de forma Outdoor (a la intemperie). Ver figura 3.1 Gabinete climatizado.

• En la BTS 1, se instalo un gabinete lndoor con un rack 19" de dimensiones 900x900x1800mm (ancho, profundidad y altura) con puerta de vidrio templado debido a que la estación si cuenta con sala de telecomunicaciones.

• En todas las estaciones se instalaron 2 módulos rectificadores adicionales en los rectificadores para contar con 4000 Watts adicionales para cubrir la demanda de energía de los nuevos equipos.

• En todas las torres ó mástiles se instalaron soportes para antes de microondas de 1.2 metros.

• Se adecuaron las escalerillas para la canalización de los cables Flex bus RG 223 del sistema de microondas de los nuevos enlaces.

• Se realizaron cableados de energía entre los rectificadores y el panel de distribución de potencia de los gabinetes, se usaron cables 2 AWG del tipo núcleo sólido.

(26)

3.3 Elección de la topología y tecnología de transporte 3.3.1 Topología de la red

Se deberá evaluar el cambio de la topología existente en la red de acceso en función del requerimiento de capacidad y disponibilidad del operador de servicio móvil, es decir, se deberá decidir si la red a implementar será: Anillo, malla, línea (bus) o estrella. También se tiene que tomar en cuenta la proyección de crecimiento de la red de acceso para contar con capacidad disponible en los enlaces de agregación, distribución y así asegurar la demanda de velocidad de los usuarios. En nuestro caso para la sección de la red en análisis mantenemos la topología actual debido a que es arbolada y jerárquica. Ver figura 3.2 Diagrama topológico actual.

-

�

BTS 6 BTS 3 32Mbps

16Mbps

-�

_;j·�

�

BTS 7 16Mbps BTS 4

Nodo SDH

Hacia nodo SDH

QL

_1L:;

�

a

m

BTS1

•₁ 155Mbps

ADM

Fig. 3.2 Diagrama topológico actual. Fuente elaboración propia. 3.3.2 Elección de la tecnología de transporte

(27)

con los protocolos de capa 3 (IP y MPLS), además se tomo en cuenta que los Nodos B existentes incluyen interfases Fast Ethernet en sus BBU (Base band unit) lo cual facilitaría las migraciones necesarias de ATM a IP a través de la red IP-RAN.

3.4 Elección de nuevos equipos y adecuaciones 3.4.1 Radio de paquetes

Como parte del proceso de compras del operador móvil, se deberá invitar a los proveedores para la presentación formal de sus productos, seguido se evaluarán los aspectos técnicos y económicos de las ofertas para finalmente elegir la mejor propuesta, la cual por lo general también toma en cuenta los tiempos de entrega, garantía e instalación.

En el mercado existen distintos proveedores de equipamiento de radios de microondas con funcionalidades Ethernet (radio de paquetes) las cuales ofrecen mayor flexibilidad para la integración de distintos servicios, siendo la mejor alternativa para realizar las adecuaciones de red solicitadas por el operador. Ver figura 3.3 solución multiservicios.

Entre las características solicitadas por el operador a los proveedores de radios de paquetes tenemos:

• Deben transportar capacidades entre 150Mbps y 300Mbps sin reuso de frecuencia. • Deben trabajar en configuración 1 +1 HSB (hot stand by) a nivel de ODU (outdoor unit)

e IDU (lndoor unit).

• Deben contar con interfaces de acceso E1 (mínimo 16 E1 por tarjeta). • Interfaces 10/100/1000 Ethernet con SFP eléctrico y óptico.

• Deben integrarse a la plataforma de gestión remota para su administración y control de alarmas.

• Como funcionalidad deben tener el control adaptativo de la modulación.

• Deben soportar VLAN, LAG (link aggregation Group), QoS (calidad de servicio).

• Adicionalmente las unidades lndoor (IDU) no deben ser mayores a 2 unidades de rack

19".

• Deben contar con redundancia de energía DC.

Los equipos que cumplen con este requerimiento y se encuentran en el mercado son: • Radio 9500MPR de Alcatel - Lucent.

• Radio RTN950 de Huawei. • Flexipacket FPH 800 de NSN. • Mini Link SP de Ericsson.

(28)

COMA - IPoE1

Radio de microondas multiservicios

Enlaces PDH/Ethernet existentes • TDM Pseudo Wire • IP sobre Ethernet

nativo

Fig. 3.3 Solución multiservicios. Fuente 9500MPR Alcatel Lucent.

MSS -Microwave Service Switch

11 í • • 1 ,. '__[_j__LJ:...::UJ • 1

J , · , ,

1•

,,,

,

..

,

'

-;

J-- 1 � �, _, 1 Tarjeta CORE

-- 1

1�

----

'

' -

.

1

•

Tarjetas de acceso

Tarjeta Modem

•

4 to 256 QAM

•

7/14/28/56 MHz CS

•

Modulación Adaptativa

Tarjeta 16E1 ASAP

•

16 Puertos ATM/TDM, 75/120 Ohm

System Controller

1 O Gbs traffic matrix

4x 10/100/1 000BaseT + 1 x SFP

Tarjeta 8GBE

•

4x

10/100/1 000BaseT

(29)

2 Tarjetas CORE con 5 puertos Gigabit Ethernet

4x 32E1 Tarjetas acceso

2x Tarjetas Modem

Unidad FAN

Fig. 3.5 Equipamiento radio 9500MPR. Fuente Alcatel Lucent.

3.4.2 Repotenciación de Multiplexores

Continuando con las adecuaciones en la red de acceso, se realizaron actualizaciones de software a los multiplexores de la red SDH con el fin de ampliar su funcionalidad a ADM NG-SDH (SDH nueva generación), esta repotenciación nos permite instalar tarjetas Switch Ethernet (ISA ES-4) en los ADM y configurar servicios Ethernet gracias al protocolo GFP (general frame protocol) a través de la red SDH, con esta modificación podremos comunicar la red de acceso IP-RAN con la red de agregación SDH a través de servicios Ethernet con todas sus funcionalidades (VLAN, QoS, etc). Ver figura 3.6 Tarjeta ISA ES-4.

ISA-ES1/4 Funciones de conmutación Ethernet

de capa 2 sobre contenedores virtuales SDH concatenados (VCs).

Fig. 3.6 Tarjeta ISA ES-4. Fuente Product description ISA ES-1/4 Alcatel Lucent. 3.5 Dimensionamiento de la red de acceso IP-RAN

(30)

de las estadísticas de tráfico (KPI) de las estaciones celulares 2G, 3G y la proyección de ventas del área comercial.

3.5.1 Requerimiento de capacidad para BTS 2G

Actualmente las estaciones celulares 2G cuentan con capacidades de transmisión variables que depende de la zona a la que brindan el servicio, normalmente en zonas urbanas se manejan capacidades de 2 a 3 E 1 en interfase Abis (interfase entre BTS y BSC) dejando para zonas rurales y carreteras BTS con sólo 1 E1 de capacidad, para nuestro caso (zona urbana) se esta destinando 4 E1 por estación (BTS) para proyectar el crecimiento del servicio 2G GSM en Lima Metropolitana.

3.5.2 Requerimiento de capacidad para Nodo B 3G

Actualmente los Nodo B de las estaciones en análisis tienen capacidades en ATM que van desde 2 E1 a 6 E1 por grupo IMA (multiplexación inversa en ATM) en la interfase entre Nodo B y RNC (lub), con la implementación de la red IP-RAN se busca contar por Nodo B con 24Mbps de capacidad en lub, para lograr estas ampliaciones de capacidades es necesario como primer paso migrar el tráfico lub de ATM a IP sobre la nueva plataforma Ethernet (IP-RAN). Con los 24Mbps de capacidad por Nodo B es posible brindar servicios 3.5G (HSDPA) al usuario final.

De los resultados obtenidos en las secciones 3.5.1 y 3.5.2 definimos la matriz de tráfico para el segmento de la red de acceso en análisis. Ver tabla 3.1 Matriz de tráfico red de acceso.

Tabla Nº _3.1_{Matriz de tráfico red de acceso. Fuente elaboración propia.}

(31)

-�5 �·�2 Enlace Giga Ethernet

32Mbps por fibra óptica

�

�-�3

S==

�

-

--==-BTS 6 _64Mbps

32Mbps _155Mbp

ADM

·�

�-�

Enlace STM-1 por

64Mbps _Microondas

BTS 7 _32Mbps _{BTS 4}

Fig. 3.7 Capacidades necesarias por enlace en la red acceso IP-RAN. Fuente elaboración propia.

Una vez dimensionada la red de acceso IP-RAN se asigna las capacidades de los enlaces 9500 MPR a instalar, ver tabla 3.2 Capacidad de enlaces MPR.

Tabla Nº _3.2_{Capacidad de enlaces MPR red de acceso. Fuente elaboración propia.}

E�l!.�CES

_-

_--;:

·-BTS 1 - ·-BTS 2

BTS 1 - BTS 3

BTS 1 - BTS 4

BTS 2 - BTS 5

BTS 3 - BTS 6

BTS 4 - BTS 7

CAPACIDAD ENLACES MPR

155 Mbps

X

300Mbps

X

(32)

--Para el caso del enlace de agregación de la BTS 1 al nodo IP-RAN se canaliza un par de pelos de fibra óptica oscura para interconectar a nivel de giga Ethernet la tarjeta ISA del ADM 1660 con el router del anillo IP-RAN Nodo 3 (SFP 1310nm), esto con el objetivo de transportar el tráfico Ethernet, para el tráfico TDM se reutiliza el enlace de Microondas SDH STM-1.

3.6 Consideraciones de diseño

Al realizar la convergencia de una red de acceso TDM a una Ethernet (paquetes) se tiene que tomar en cuenta algunas consideraciones para realizar el diseño final de la red de IP-RAN, a continuación listamos los parámetros más importantes a tomar en cuenta:

3.6.1 Modos de operación de radio 9500 MPR

a) TDM a TDM, este modo de operación nos permite transportar tráfico de E1 punto a punto, a través del ancho de banda disponible en el enlace creando un túnel de servicio en capa 2 (pseudo wire), la capacidad total del E1 en esta modalidad ocupa 10% más por las cabeceras de servicio.

b) TDM a Ethernet, este modo de operación permite encapsular el tráfico E1 generado en el punto A (near end) del enlace y entregarlo en Ethernet en el punto B (far end), esto se lleva a cabo usando MEF-8 (emulación de PDH sobre metro Ethernet) como protocolo de encapsulamiento.

c) Ethernet a Ethernet, este modo de operación transporta servicios Ethernet nativo a través de la interfase aire utilizando el ancho de banda disponible del enlace (155Mbps ó 300Mbps), para acceder a esto modo de operación sólo es necesario conectar los cables UTP Categoría 5e ó cables de fibra óptica a los puertos Fast Ethernet ó Giga Ethernet de' la tarjeta Core.

3.6.2 Modos de operación de tarjetas ISA-ES4

a) Modo MAC Bridge (802.1 O), este modo de operación toma en cuenta las direcciones MAC las interfaces y con un proceso de aprendizaje (MAC autolearning) conmuta los paquetes al destino. Este modo de puente (bridge) es el más simple.

b) Modo Virtual Bridge (802.1 Q), este modo de operación toma en cuenta las direcciones MAC de origen, destino y adicionalmente los identificadores de VLAN del usuario (user tag).

c) Modo Provider Bridge (802.1 S-AD), este modo de operación toma en cuenta las direcciones MAC origen, destino y adicionalmente los identificadores de S-VLAN del proveedor (provider tag). Esta opción también puede trabajar en modo mixto, teniendo en cuenta los identificadores de VLAN y S-VLAN.

(33)

3.6.3 Latencia

La latencia debe ser considerada desde la primera estación base (BTS) hasta las centrales BSC ó RNC, para el caso de las radios de paquetes este parámetro varia dependiendo de la frecuencia del enlace y la modulación, adicionalmente este retardo en la transmisión (delay) depende del tipo de modo de operación que se este utilizando, es decir para configuración TDM a TDM la latencia será mayor por el procesamiento en la entrada (paquetizar) y salida de la radio (Jitter buffer) que para el modo de configuración Ethernet a Ethernet. Ver tabla 3.3 y 3.4. Es importante tomar en cuenta que si bien las radios de paquetes ofrecen la funcionalidad de transporte TDM a TDM, su mayor rendimiento en cuento al retardo en la transmisión es cuando opera en modo Ethernet a Ethernet.

11

Tabla Nº _{3.3 Relación retardo TDM a TDM versus modulación y ancho de banda. Fuente} manual Alcatel Lucent.

11 ?" ,.

1 _{TDM A TDM Retardo (ms)}

MO.BUbA610N AN6Hf> DE BANDA

=

-

MÍNIM0 liÍAICO MÁXIMf)

4QAM ?MHZ 3 3.5 3.8

4QAM 14MHZ 3.3 3.5 3.8

4QAM 28MHZ 3.1 3.3 3.5

16QAM ?MHZ 2.8 3.4 3.7

16QAM 14MHZ 2.9

16QAM 28MHZ 2.7

32QAM 28MHZ 2.9

64QAM ?MHZ 3.1 3.6 3.9

64QAM 14MHZ 3.2 3.5 3.7

64QAM 28MHZ 2.9 3.3 3.5

128QAM 28MHZ 2.8

128QAM 56MHZ 2.6 3.1

(34)

Tabla Nº _3.4_{Retardo ETH a ETH versus modulación y ancho de banda. Fuente manual} Alcatel Lucent

__

, ... , ..

ETHERNET A ETHERNET Retardo (ms)

Mf>!QIJLAGIO� �NOHO BE BANli>� _-

..

_--

-1 iirrama 64 B�tes Trrama 512 Bytes �rama 1024 Bytes

1

4QAM ?MHZ 1.697 2.062 2.495

4QAM 14MHZ 0.872 1.061 1.25

4QAM 28MHZ 0.449 0.532 0.637

16QAM ?MHZ 0.874 1.042 1.252

16QAM 14MHZ 0.417 0.509 0.616

16QAM 28MHZ 0.208 0.258 0.314

64QAM ?MHZ 1.2 1.325 1.458

64QAM 14MHZ 0.606 0.668 0.733

64QAM 28MHZ 0.311 0.346 0.379

128QAM 28MHZ 0.255 0.287 0.321

128QAM 56MHZ 0.133 0.154 0.174

256QAM 56MHZ 0.133 0.154 0.174

Usando como referencias las tablas 3.3 y 3.4 calculamos la latencia del trayecto para cada BTS de la red de acceso y por tipo de servicio (2G y Nodo 8).

Nota: Las formulas utilizadas en el siguiente análisis fueron extraídas del manual de producto y planificación de Alcatel - Lucent.

a}

BTS 1, para esta estación la conexión es a nivel de giga Ethernet con fibra óptica la latencia esta dada por el recorrido y procesamiento de los elementos de la red de datos del anillo IP RAN (router) que para este caso es de:

Lr =1.4ms ... (1) Lr: Latencia de trayecto anillo IP-RAN

b} BTS 2, BTS 3

y

BTS 4, la latencia total para un E1 en todo el recorrido manejando una configuración de radio de 56MHZ a 128QAM (300Mbps) es:

(35)

Lp: Latencia de paquetización. Le: Latencia de procesamiento. Lpr: Latencia de propagación.

J: Jitter buffer (retardo de encolamiento).

Lt1: Latencia total E1 del trayecto 1 2G en milisegundos (ms). Lr: Latencia de trayecto anillo IP-RAN.

De la tabla 3.4 obtenemos:

2x(0.5 + 0.375 +0.277 + 1.9 +1) = 8.904

1

Lt 1= 8.904 mi ... (3) Para el caso de servicios Ethernet la latencia para trama de 64 bytes es:

2*(Lpr + Le)+ Lr = Lte1 ... ₍₄₎ 2*(0.133 + 0.375) + 1.4 = 2.416

ILte1= 2.416 msl ...

...

(5) Lte1: Latencia total Ethernet trayecto 1.

Lpr: Latencia de propagación.

Le: Latencia de procesamiento.

Lr: Latencia de trayecto anillo IP-RAN.

e) BTS 5, BTS 6 y BTS 7, la latencia total para un E1 en todo el recorrido manejando una configuración de radio de 28MHZ a 128QAM (155Mbps) es:

2x(Lp + Le + Lpr + J) + Lr + Lt1 = Lt 2 ... (6) Lp: Latencia de paquetización.

Le: Latencia de procesamiento. Lpr: Latencia de propagación.

J: Jitter buffer (retardo de encolamiento).

Lt1: Latencia total E1 2G del trayecto 1 en milisegundos (ms) Lt 2: Latencia total E1 2G del trayecto 2 en milisegundos (ms). Lr: Latencia de trayecto anillo IP-RAN.

2x(0.5 + 0.375+ 2.8 + 1.9) + 1.4 + 8.904 = 21.454

ILt 2 = 21.454 msl ...

.

(7)

Para el caso de servicios Ethernet la latencia para tramas de 64 bytes es:

2*(Lpr + Le)+ Lte1= Lte2 ... (8)

Lte1: Latencia total Ethernet trayecto 1 .

Lpr: Latencia de propagación.

Le: Latencia de procesamiento.

(36)

Lte2: Latencia total Ethernet trayecto 2.

2*(0.255 + 0.375) + 2.416 = 3.676

ILte2 = 3. 676 msl ...

...

(9)

De los resultados (3) y (7) para el tráfico TDM tenemos que esta dentro de los rangos permisibles de retardo.

De los resultados (5) y (9) para el tráfico Ethernet tenemos que también esta dentro de los rangos permisibles según la recomendación ITU-T 1.432.3.

3.6.4 Bucles de capa 2

Uno de los problemas más comunes que se presentan en las redes Ethernet son los bucles de capa 2, estos se originan cuando se tienen dos rutas paralelas entre los mismos elementos de red ó anillos de conexión entre 3 ó más elementos (caminos múltiples), para solucionar este problema se usa el protocolo STP (spanning tree protocol), muchas veces en configuraciones del tipo anillo donde los equipos ruteadores (routers) son los que manejan la conmutación de protección se tiene bucles de capa 2 debido a que sus tarjetas de red manejan la misma dirección MAC para todos sus puertos, ocasionando en las radios problemas en el proceso de aprendizaje de las MAC origen y destino (MAC learning) entrando el sistema en loop. Para evitar estos problemas dentro del proceso de diseño de analiza el diagrama de conexión de capa 2 de la red de acceso antes de la implementación de las conexiones de red (UTP ó Fibra óptica).

3.6.5 Sincronismo

(37)

Tabla Nº _3.5_{Esquema de sincronía red de acceso. Fuente elaboración propia.}

REFERENCIA DE SINCRONISMO ,ESiFAelONES PRIM�RIA S1;6WNDARI�

BTS 1 GiqaEthernet STM-1 topología de la red de acceso y las funcionalidades de los equipos de radio. Para nuestro caso se tiene el núcleo IP-RAN en topología anillo, ver figura 3.8 Topología red de acceso y anillo óptico IP-RAN final. Para el caso de la red de acceso se detalla el esquema de protección usado para cada estación:

• BTS 1, a nivel de equipamiento de microondas se cuenta con protección 1 +1 HSB (hot stand by) a nivel de ODU (outdoor unit) y IDU (lndoor unit, Modem), adicionalmente se cuenta con respaldo de controladora (Tarjeta CORE) y redundancia de energía DC. A nivel de transmisión se cuenta con redundancia de enlace hacia el Nodo 3 1 P-RAN teniendo como enlace principal un Gigabit Ethernet (1 000Mbps) por fibra óptica y respaldo de un STM-1 (155Mbps) por radio SDH.

• BTS 2,3,4,5,6 y 7, a nivel de equipamiento de microondas se cuenta con protección'

1 +1 HSB a nivel de ODU y MODEM, respaldo de controladora (tarjeta CORE) y

(38)

3.6. 7 Calidad de servicio (QoS)

Al realizarse la convergencia de una red de acceso TDM a una red IP/MPLS sobre Ethernet se amplia las funcionalidades con respecto a la priorización del tráfico que cursa por la red, para nuestro caso tenemos dos niveles de calidad de servicio a configurar, el primero es realizado en los enlaces de microondas de la red de acceso y el segundo en la red IP/MPLS del IP-RAN, a continuación mayor detalle:

a) QoS en enlaces de microondas MPR, las radios 9500 MPR manejan ocho niveles de prioridad (O, 1,2,3,4,5,6,7) teniendo como mayor prioridad la etiquetada como "O", esta funcionalidad va de la mano con el manejo de la modulación adaptativa en el enlace, esto quiere decir que ante fenómenos de propagación intensos la modulación disminuye impactando en el ancho de banda del enlace, que a su vez afectaría el tráfico que cursa a través de el, en nuestra red se configuro el tráfico TDM to TDM (2G) como prioridad "O", dejando para los servicios Ethernet a Ethernet del Nodo B la prioridad "1 ", cabe mencionar que con la creciente demanda de servicios corporativos se puede asignar las prioridades restantes a estas dependiendo del nivel de SLA (service level agreement) que se acuerda con el cliente.

b) QoS en la red IP/MPLS, la red IP-RAN de distribución, esta conformada por ruteadores ALU modelo SR-12, SR-7 y SAR 8 y utiliza los protocolos IP/MPLS para la conmutación de paquetes y etiquetas (labels), estos priorizan el tráfico que cursa a través de la red utilizando políticas de QoS (quality of service), de esta manera se puede asociar diferentes BTS a una cola "a" y el tráfico de los nodos B a una cola "b", creando adicionalmente una red virtual de capa 3 (VPRN) para la gestión y O&M.

3.6.8 Gestión de la red

Una vez instalados los equipos, se tienen que integrar a la plataforma de gestión de red, para esto se necesita implementar un plan de gestión con el fin de añadir los nuevos elementos en los gestores del centro de supervisión. Este punto es importante ya que se debe monitorear permanentemente el desempeño de la red, las alarmas en el equipamiento, alarmas externas (fallas de energía, A.A, sensores de humo) en los nodos y además nos permitirá realizar las habilitaciones de tributarios y conexiones necesarias en la nueva red de acceso. Para nuestro caso fue necesaria la ampliación de la red de gestión (DCN) para poder supervisar la cantidad de equipamiento a instalarse en la red.

3.6.9 Pruebas de aceptación de los equipos de la red IP-RAN

Una vez culminado el proceso de implementación de los nuevos equipos de la red, es necesario realizar la recepción formal por parte del operador.

(39)

variables) para verificar el funcionamiento del AMR (modulación adaptativa), pruebas de conmutación (1+1 HSB) a nivel de ODU (outdoor unit) e IDU (lndoor unit). También se verifica el funcionamiento de la parte de control de datos, llámese pruebas RFC 2544 para los puertos Ethernet.

b) Aceptación de tarjetas ISA en ADM 1660 SM ALU, se realizaron pruebas de funcionamiento de la tarjeta ISA usando la recomendación de la RFC 2544.

c) Aceptación de equipos de sincronismo, se realizaron las pruebas de funcionamiento, como las recomendadas en el ITU-G811: mediciones de TIE (time interval error), MTIE (maximum time intervalo error) y TDEV (time desviation). Ver figura 3.4 Pruebas de Wander PRC.

(40)

La gestión del proyecto de adecuación de la red de acceso 2G PDH, SDH en Lima Metropolitana incluye los procesos necesarios para asegurar que la implementación de la red IP-RAN se complete dentro de los tiempos estimados (cronograma) y sin sobrepasar el presupuesto programado por el área de finanzas de la operadora móvil, para lograr el este objetivo se implementaron procesos que involucran la participación de las distintas áreas que conforman la dirección de red del operador móvil, ver figura 4.1 diagrama de gestión del proyecto IP-RAN.

• Desarrollar el plan de gestión del proyecto

• Dirigir y gestionar la ejecución del proyecto

• Control integrado de cambios

• Estimación de costos

• Preparación del presupuesto de costos

• Planificar las compras y adquisiciones

(41)

Ya elaborado el diagrama de gestión del proyecto nos centramos en describir los procesos de gestión del tiempo y gestión de costos del proyecto, que son los involucrados en la elaboración del cronograma y presupuesto.

4.2 Gestión del tiempo del proyecto

La gestión del tiempo del proyecto de adecuación de la red de acceso PDH, SDH de Lima Metropolitana incluye los procesos necesarios para lograr la conclusión del proyecto en los plazos establecidos por el operador de telefonía, los procesos implementados en la gestión del tiempo del proyecto son los siguientes:

• Definición de actividades

• Establecimiento de la secuencia de las actividades

• Estimación de recursos de las actividades

• Estimación de la duración de las actividades • Desarrollo del cronograma

• Control del cronograma

4.2.1 Definición de actividades

Identifica las actividades específicas del cronograma que deben ser realizadas para producir los diferentes productos entregables del proyecto.

4.2.2 Establecimiento de la secuencia de las actividades

Identifica y documenta las dependencias entre las actividades del cronograma.

4.2.3 Estimación de recursos de las actividades

Estima el tipo y las cantidades de recursos necesarios para realizar cada actividad del cronograma.

4.2.4 Estimación de la duración de las actividades

(42)

CRONOGRAMA PROYECTO ADECUACION DE LA RED DE ACCESO PDH, SDH LIMA METROPOLITANA

ITEM DESCRIPCION

1

1 .1 Realización de informes TSS

1.2

Implementación de soportes de microondas y escalerillas

Diseño de red IP-RAN Lima Metropolitana

Tiempo de entrega a partir de la emisión de la orden de compra gabinetes de telecomunicaciones

Tiempo de entrega a partir de la emisión orden de compra radios de paquetes, tarjetas Ethernet para ADM, GPS.

Tiempo de entrega a partir de la emisión orden de compra de módulos rectificadores Valere Power.

3.1 Instalación de gabinetes de telecomunicaciones

3.2 Instalación de módulos rectificadores Valere Power

3.3 Instalación de enlaces de microondas y energizado

3.4 Instalación de tarjetas Ethernet en ADM y GPS.

4

4.1 Aceptación de enlaces de microondas

4.2 Pruebas de integración de la red IP-RAN

CICSA

Fig. 4.2 Cronograma del proyecto. Fuente elaboración propia. 4.3 Gestión de costos del proyecto adecuación de la red de acceso

MES4

1 2 3 4

La gestión de los costos del proyecto de adecuación de la red de acceso en Lima Metropolitana incluye los procesos involucrados en la planificación, estimación, preparación del presupuesto y control de costos de forma que el proyecto se pueda completar dentro del presupuesto aprobado por el área de finanzas de la operadora móvil. Estos procesos se listan a continuación:

• Estimación de costos

(43)

4.3.1 Estimación de costos

La estimación de costos de las actividades del cronograma implica desarrollar una aproximación de los recursos necesarios para completar cada actividad del cronograma, es decir se toman en cuenta los materiales y recursos humanos necesarios para la adecuación e implementación de los nuevos equipos en las estaciones celulares, también se estiman las posibles causas de variación de las estimaciones de costo, incluyendo los riesgos.

4.3.2 Preparación del presupuesto

La preparación del presupuesto de costos implica sumar los costos estimados de las actividades del cronograma para establecer una línea de base de costos total, a fin de medir el rendimiento del proyecto. Para presupuestar los costos es necesario disponer también de la información de los contratos relacionados con los productos y/o servicios ha adquirir.

Es importante también considerar como insumos para este proceso, el alcance y la estructura detallada de trabajo. El presupuesto estimado para el proyecto de adecuación de la red de acceso se detalla en la tabla 4.1 Presupuesto proyecto adecuación de la red de acceso Lima Metropolitana y fue elaborado considerando los precios del mercado al primer trimestre del 201 O.

4.3.3 Control de costos

El control de costos consiste en buscar los factores que motivarían variaciones de los costos tanto positivas como negativas para realizar acciones orientadas a controlar estos factores a favor del proyecto. También, incluye actividades para monitorear el desempeño de los costos y detectar y entender las variaciones del plan de gestión de costos.

El control de costos tiene que ver con determinar e influenciar los factores que crean cambios a la línea base del costo y administrar los cambios cuando realmente ocurran. Existe diversidad de técnicas que ayudan a valorar la magnitud de cualquiera de las

(44)

Tabla Nº _4.1_{Presupuesto proyecto adecuación de la red de acceso Lima Metropolitana.} Fuente elaboración propia

PRESUPUESTO PROYECTO DE ADECUACION DE LA RED DE ACCESO

�.,.

-

_{PREelO 1l0TAL}

lifrEM

.

" 6AN¡J'll!)�li) DES6RIBOl0N PREel0 l!JNl'FARl0 _{S0WES (60N IGV)} SOLES (CON

IGV)

1 1 Diseño red IP-RAN 50,000.00 50,000.00

2 1 Diseño plan de gestión 30,000.00 30,000.00

3 7 Realización de informes TSS 2,000.00 14,000.00

4 7 Adecuaciones civiles en BTS 20,000.00 140,000.00

5 14 Módulo rectificador Valere Power _2000W 1,800.00 25,200.00

6 1 Gabinete indoor, suministro, _{traslado e instalación} 6,160.00 6,160.00

7 6 Gabinete Climatizado, suministro, _{traslado e instalación} 20,700.00 124,200.00

8 3 _{suministro e instalación}Enlace MPR HSB 1 +1, 155Mbps, 70,000.00 210,000.00

9 3 _{suministro e instalación}Enlace MPR HSB 1 +1, 300Mbps, 78,400.00 235,200.00

10 6 Licencia AMR (modulación _adaptativa) 9,000.00 54,000.00

11 1 Time Source (GPS), suministro e _instalación 50,000.00 50,000.00

12 2 Tarjeta ISA para ADM, suministro e _instalación 48,000.00 96,000.00

13 1 Actualización de Software ADM ₁₆₆₀ 10,000.00 10,000.00

(45)

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES Conclusiones:

1. La implementación de la red IP-RAN optimizó el manejo de las capacidades en los enlaces de agregación, logrando descongestionar las interfaces lub de los Nodos B gracias a la utilización de Ethernet.

2. Las radios de paquetes están diseñadas para brindar servicios Ethernet nativo, si bien es cierto tienen la funcionalidad de transmitir E1 simulando PDH (pseudo wire) no es recomendable implementar más de 3 saltos bajo este esquema ya que podría presentarse corrimientos de trama por el procesamiento de la señal.

3. El manejo de prioridades y modulación adaptativa en los enlaces de paquetes 9500 MPR mejoro la disponibilidad de los servicios de voz y datos corporativos en la red de acceso.

4. Fue necesario ampliar las capacidades troncales en el núcleo de la red de transporte a 1 0Gbps, para poder atender la demanda de capacidad transportada por los enlaces de paquetes de la red de acceso.

5. En un futuro inmediato Ethernet reemplazará a SDH como tecnología de transporte para las redes de agregación.

Recomendaciones:

1. Si bien es cierto el proyecto de adecuación de la red de acceso 2G PDH, SDH fue de característica llave en mano, es necesario la participación activa de los responsables de las áreas de planificación e implementación de la operadora móvil, sobre todo en los procesos de supervisón, control de cambios y costos para asegurar el cumplimiento del cronograma establecido.

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Estructura de la trama STM-1: Una trama STM-1 consta de 2430 bytes, los cuales pueden dividirse en tres áreas principales:

• Área de payload (2349 bytes).

• Área de puntero de Unidad Administrativa (9 bytes). • Área de cabecera de sección (72 bytes).

N---

270 bytes en

C o l u m nas

9----N

3 RSOH

9 bytes

1 p

en filas

H

5 MSOH

261

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125 se

Fig. A.1 Estructura de la trama STM1 .Fuente Alcatel Lucent

a) Área de Payload. Señales de todos los niveles de PDH pueden ser acomodadas en SDH empaquetándolas juntas en el área de payload de la trama STM-1. El proceso de empaquetado de señales PSH es un proceso multipaso que involucra un número de diferentes estructuras. Los tributarios pleusíncronos están mapeados en un contenedor de tamaño apropiado, y un número de bytes conocido como cabecera de camino (Path Overhead o POH) es añadido al mismo para formar el contenedor virtual (VC) en el que se basa esta trama. La cabecera de camino proporciona información para su uso en la gestión extremo a extremo de un camino síncrono. La información de la cabecera de camino asociado con un VC-1 NC-2 difiere a la recogida en la cabecera asociada a los VC-3NC-4. La cabecera de camino para contenedores VC-4 está ubicada en la primera columna de las nueve filas por las 261 columnas de la estructura VC-4. Para los VC-3, la cabecera de camino está colocada en la primera columna de las nueve filas para la estructura de 85 columnas. La función de cada byte la vemos a continuación:

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• 83: BIP-8 de ruta: Este byte proporciona monitorización de bits con error sobre la ruta, usando un código de paridad par BIP-8.

• C2: Etiqueta de señal: Este byte indica la composición de la carga VC3NC-4.

• G1: Estatus del camino: Este byte permite que el estatus de la señal recibida sea enviada de vuelta al extremo transmisor del camino desde el extremo receptor.

• F2, 23: Canales de usuario: Este byte proporciona un canal de comunicación para el usuario.

• H4: Indicador de posición: Este byte proporciona un indicador de posición generalizado de payload y puede ser usado como un indicador de posición de multitrama para VC-2NC-1.

• K3 (bits 1 - 4): APS: Estos bits son empleados para la conmutación automática de protección (APS) para la protección a nivel de camino de alto nivel.

• K3 (bits 5 - 8): Spare: Estos bits están reservados para uso futuro.

• 25: Operador nacional: Este byte esta empleado para propósitos de gestión específica así como mantenimiento de conexión tandem.

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frecuencia o fase como consecuencia de variaciones de retardo de propagación. El resultado de esto es que, para cualquier flujo de datos, es posible identificar sus canales tributarios individuales, e insertar o extraer información, y de este modo superar uno de los principales inconvenientes del PDH.

c) La cabecera de sección. Los bytes de la cabecera de sección (SOH) son usados para la comunicación entre elementos adyacentes de equipos síncronos. De este modo, además de ser utilizados para la sincronización de trama, también realizan una gran variedad de facilidades de gestión y administración. Esta estructura de cabecera de sección STM-1 se detalla a continuación:

• A1, A2: Enganche de trama.JO: Traza de la sección de regeneración.

• 01 a 012: Los bytes D1 a D3 forman un canal de comunicación de datos de 192 Kbps para la sección de regeneración. Los bytes D4 a D12 forman un canal de comunicación de datos para la sección de multiplexación. El uso de ambos canales de comunicación es para gestión de red.

• E1, E2: Canales de instaladores. Empleado para comunicaciones directas entre nodos de equipos.

• F1: Canales para usuario.

• 81, 82: Estos bytes son comprobaciones de paridad simple para detección de errores.

• K1, K2 (bit1 a bit5): Canal dedicado a la conmutación de protección automática. • K2 (bit6 s bit8): Indicador de RDI para la sección de multiplexación.

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