propuesta de factibilidad técnica de servicio de wimax móvil en el valle alto del departamento de...

*Licenciado en Ingeniería Electrónica

Docente Universitario UNIVALLE [email protected] **Egresado de la carrera de Ingeniería de Telecomunicaciones UNIVALLE [email protected]; [email protected]

RESUMEN

En la actualidad las telecomunicaciones, en específico los servicios son cada vez más eficientes. Las necesidades de comunicación actuales requieren soluciones tecnológicas que permitan integrar en un solo servicio el transporte de diversas fuentes de información tan diversas como datos, voz, video y multimedia con la máxima optimización de recursos. Para el diseño de una red inalámbrica WiMAX móvil se debe considerar muchos puntos por ejemplo: el aspecto tecnológico y el estándar que rige a esta tecnología (802.16e), se debe realizar un análisis y estudio demográfico donde se vaya a realizar dicha red para ver la cobertura y los servicios que se brindarán, en este caso proveer los servicios de telecomunicaciones a Unasur y la región del Valle del departamento de Cochabamba. Palabras clave: Telecomunicaciones, Red inalámbrica, Banda ancha, WiMAX, protocolo de internet.

ABSTRACT At present, telecommunications, specific services are becoming more efficient. The current communication needs require technology solutions that integrate into a single transport service information from various sources as diverse as data, voice, video and multimedia with full optimization of resources. For the design of a wireless mobile WiMAX must consider many points such as: the technological and the standard governing this technology (802.16e), must perform an analysis and study population where it is to make the network to see coverage and services to be provided, in this case provide telecommunications services to UNASUR and the Upper Valley region of Cochabamba. INTRODUCCIÓN Existe un número grande de tecnologías de

transmisión inalámbricas y otros sistemas que aún

están siendo diseñados a partir de los anteriores.

Estas tecnologías se pueden distribuir en

diferentes familias de red, basado en una escala de

redes.

Las redes WiMAX (Interoperabilidad Mundial para

Acceso por Microondas) son redes de datos

inalámbricas de banda ancha con una alta tasa de

transmisión de datos las cuales pueden llegar a

cubrir varias decenas de kilómetros, es decir una

ciudad (1).

FIGURA Nº1

RED INALÁMBRICA DE BANDA ANCHA -

WIMAX

Fuente: (2).

APLICACIONES DE LAS REDES

INALÁMBRICAS DE BANDA ANCHA

La primera aplicación de un sistema inalámbrico de

banda ancha es de posición fija con acceso de alta

velocidad. Este acceso puede usarse para Internet,

la televisión y otras aplicaciones de alta velocidad

como la de video-en-demanda (VoD). También se

usará para otras aplicaciones que no están todavía

muy presentes. En una palabra, el primer blanco

de un sistema inalámbrico de banda ancha es ser

un DSL (Digital Subscriber Line) inalámbrico o

también una alternativa inalámbrica para el cable.

Otras aplicaciones son también utilizadas:

Ing. M.Sc. José David Crespo Saucedo*, y Univ. Luis Rodrigo Vargas Calvi**

PROPUESTA DE FACTIBILIDAD TÉCNICA DE SERVICIO DE WIMAX MÓVIL EN EL VALLE ALTO DEL DEPARTAMENTO DE

COCHABAMBA

Acceso de banda ancha inalámbrica fija. WiMAX podría ser un competidor para los proveedores de líneas fijas de alta velocidad de datos en entornos urbanos y rurales. - WiFi backhauling. - Telemetría: Esto debe representar un mercado pequeño, pero interesante. - Acceso a Internet nómada. - Móvil: acceso de alta velocidad (3).

ARQUITECTURA DE LAS REDES WIMAX

La arquitectura WiMAX está basada en una

plataforma ALL-IP (todo IP), o sea, la conmutación

de paquetes está presente en toda la arquitectura

de extremo a extremo de la red (end-to-end), con

esto se deja de lado la conmutación de circuitos

como era tradicional en las redes de telefonía.

La red WiMAX proporciona la flexibilidad para acomodarse a un amplio rango de opciones de implementación, como lo son: - Cobertura y capacidad de radio para sectores

densos o levemente poblados. - Para ambientes urbanos, suburbanos y

rurales. - Soporta variados tipos de topologías. - Coexistencia de servicios fijos, nomádicos y

móviles en la misma red. - Bandas licenciadas y no licenciadas, aunque

es muy poco probable que se pueda hacer un despliegue móvil en bandas no licenciadas, debido al escaso control que se puede tener sobre la banda y las interferencias que le afectarían (4).

Las redes de telecomunicaciones se pueden dividir en cuatro grandes bloques: CPE, red de acceso, edge y núcleo o core. El núcleo es donde se localizan los equipos de alta

capacidad de transmisión. En este bloque se encuentran

los elementos centrales de red, los cuales son capaces

de administrar y gestionar. Aquí se encuentran los

servidores AAA, la plataforma de servicio, la red IMS y

sistemas de cobros. La tecnología WiMAX es

principalmente de acceso, no se necesita un núcleo de

red exclusivo. El núcleo se puede interconectar con

núcleos de otras redes, inclusive con otras redes de

acceso.

Edge, es la interfaz del núcleo con la red de acceso.

Este segmento está compuesto por los gateway del

sistema. Los gateway son conocidos, en WiMAX, como

ASN – GW (Access Service Network Gateway). Estos

pueden estar conectados a varias estaciones base, su

función es hacer el papel de traductor hacia la red

exterior de la información que viene del core.

La red de acceso es donde están todos los sistemas

que permiten llegar al usuario final, aquí es donde se

reflejan las ventajas de WiMAX en sus técnicas de

propagación y modulación.

Los terminales de usuario son los equipos que se ubican

en el destino final del suscriptor, proporcionan

conectividad vía radio con la estación base (4).

FIGURA Nº2

ARQUITECTURA DE UNA RED WIMAX

Figura: (5)

COMPARACIÓN DE WIMAX CON OTRAS TECNOLOGÍAS ACTUALES La tecnología WiMAX es una de las tecnologías más usadas a nivel mundial, pero también existen otras que se emplean para brindar servicios al igual que ésta.

WIFI Es un conjunto de estándares para redes inalámbricas basado en las especificaciones IEEE 802.11. Se sitúan en las bandas de 2.4 y 5.8 GHz. Los estándares 802.11 actualmente vigentes son el 802.11a, 802.11b, 802.11g, 802.11n, aunque el que mayormente se encuentra distribuido en el mercado es el 802.11b. A medida que la distancia al punto de acceso se

incrementa, los productos IEEE 802.11

proporcionan reducción de la tasa de transmisión

(6).

FIGURA Nº3

WIFI VS. WIMAX MÓVIL

Fuente: (6)

GSM El Global System for Mobile Communications

(Sistema Global para las Comunicaciones Móviles),

es un estándar mundial para teléfonos móviles

digitales que se puede dedicar tanto a voz como a

datos.

Admite servicios de datos con una velocidad neta de 12 Kbps; pero las redes GSM poseen ciertas limitaciones para la transmisión de datos: - Bajas velocidades de transmisión. - Tiempo de establecimiento de conexión, de 15

a 30 segundos. Además las aplicaciones deben ser reinicializadas en cada sesión.

- Pago por tiempo de conexión. - Problemas para mantener la conectividad

celular entre naciones (Roaming). La baja velocidad de transferencia limita la cantidad de servicios para Internet; por ejemplo a 9.6 o 12 Kbps no se puede navegar por Internet de una manera satisfactoria, si además, se tiene en cuenta que se paga por tiempo de conexión, con lo que los costos se disparan.

La combinación de estos factores hace que GSM sea una tecnología mayoritariamente utilizada para voz y no para datos (6). FIGURA Nº4

GSM VS. WIMAX MÓVIL

Fuente: (6)

Las implementaciones más veloces de GSM se

denominan GPRS y EDGE, también denominadas

generaciones intermedias o 2.5G.

FIGURA Nº5

GPRS VS. WIMAX MÓVIL

Fuente: (6)

FIGURA Nº6

EDGE VS. WIMAX MÓVIL

Fuente: (6)

TECNOLOGÍA 3G El propósito de 3G consiste en superar las

limitaciones tecnológicas de sus antecesores (2G y

2.5G). Actualmente 3G es considerada en el

mercado mundial por la convergencia de voz y

datos con acceso inalámbrico a Internet,

aplicaciones multimedia, con velocidades de

transmisión de 2 Mbps, además de proyectarse

hacia aplicaciones de roaming global.

Los entes involucrados con los sistemas 3G han

propuesto básicamente 2 tipos de tecnologías:

CDMA2000 y UMTS.

CDMA2000. CDMA2000 es una familia de

estándares en telecomunicaciones móviles 3G que

utilizan modulación CDMA, un esquema de acceso

múltiple para redes digitales, para enviar voz,

datos, y señalización (como un número telefónico

marcado) entre teléfonos celulares y estaciones

base.

FIGURA Nº7

CDMA2000 VS. WIMAX MÓVIL

Fuente: (6)

UMTS (Universal Mobile Telecommunications

System) es una tecnología que permite introducir

muchos más usuarios a la red global del sistema,

además de incrementar la velocidad a 2 Mbps por

usuario móvil. Sucesor de GSM, también llamado

W-CDMA. UMTS proporciona servicios de uso fácil

y adaptable para abordar las necesidades y

preferencias de los usuarios, amplia gama de

terminales para realizar un fácil acceso a los

distintos servicios y bajo costo de los mismos para

asegurar un mercado masivo.

FIGURA Nº8

UMTS VS. WIMAX MÓVIL

Fuente: (6)

PLANIFICACION DE UNA RED WIMAX Anteriormente se mencionó que la red planteada

tiene como objetivo, proveer los servicios de

telecomunicaciones a Unasur y la región del Valle

Alto (Punata, Tarata, Cliza) del departamento de

Cochabamba, otorgando al usuario internet como

servicio básico con la posibilidad de ser ampliada a

otras aplicaciones, tal es el caso de

videoconferencias. Para llevar a cabo este estudio

se debe: realizar un estudio demográfico y su

debida proyección, realizar un análisis de los

requerimientos de la población en cuanto al

servicio de WiMAX., cálculo de cobertura de la red

planteada, un estudio de factibilidad y costos.

ESTUDIO, ANÁLISIS DEMOGRÁFICO Y SITUACION ACTUAL DE LA REGIÓN (UNASUR-SAN BENITO, PUNATA, TARATA Y CLIZA) La región del Valle Alto del departamento de Cochabamba, en especial las zonas de estudio que son: Tarata, Cliza, Punata y San Benito (UNASUR), muestran diferentes indicadores demográficos a través de los años. La región que se destaca es la de Punata, pues ésta es la única que presenta un decremento en su población el cual es un indicador importante para el diseño de una red de telecomunicaciones, sobre todo el ancho de banda que se usará para otorgar los servicios a la población, que no se debe sobredimensionar en este caso en particular.

FIGURA Nº 9 POBLACION – PUNATA (2000 - 2010)

Fuente: Instituto Nacional de Estadística ANÁLISIS DE MERCADO META Y DEMANDA DE SERVICIOS Al realizar un análisis y estudio de campo se tiene una mejor referencia de la situación actual de los servicios y las telecomunicaciones en estas localidades. Haciendo uso de herramientas y fuentes como el cuestionario y la entrevista se pueden obtener gran cantidad de datos para dimensionar la red y fijar su alcance. Un indicador que se debe tomar muy en cuenta al analizar la economía de la población que se desea marcar como mercado meta, es el PEA o Población Económicamente Activa. Este indicador nos muestra el porcentaje de población en edad de 18 a 65 años, que participa en la producción económica, que tiene un empleo, o que no teniéndolo, están buscándolo o a la espera de alguno. Ello excluye a los pensionados y jubilados, a las amas de casa, estudiantes y rentistas así como, por supuesto, a los menores de edad. El PEA promedio para estas regiones es de 40% del total de la población (7). Una vez determinado el PEA de las poblaciones a los cuales se quiere cubrir con el servicio, se debe establecer un segmento del mercado, generalmente un 10% de esta población, debido a que las empresas de telecomunicaciones que ocupan estas regiones actualmente, establecieron sus barreras de entrada, tienen un buen porcentaje del mercado, y una gran cantidad promociones. DISEÑO DE LA RED WIMAX MÓVIL Mediante el uso de herramientas de software como Radio Mobile, se pueden realizar cálculos y observar la topografía del terreno, el comportamiento y la propagación de la señal de un

punto a otro y la cobertura de cada estación base dentro de la región que se desea cubrir con el servicio establecido. La cobertura determinada de cada estación base es de 4 a 5 km en ésta región. FIGURA Nº 10 COBERTURA DE LAS ESTACIONES BASE

Fuente: Elaboración propia FIGURA Nº 11 UBICACIÓN DE LAS ESTACIONES BASE

Fuente: Elaboración propia

FIGURA Nº 12 LÍNEA DE VISTA ENTRE LAS ESTACIONES BASE DE UNASUR Y CERRO TUTI

Fuente: Elaboración propia EQUIPAMIENTO DE LA RED Diversos fabricantes existen en el mundo de las telecomunicaciones, escoger uno de ellos es una de las tareas más importantes dentro del diseño, pues en función a esto se verá el rendimiento de toda la red y la calidad del servicio que se pueda entregar al usuario final. El fabricante escogido para esto proyecto es Airspan, por sus especificaciones técnicas, su alcance y su precio. FIGURA Nº 13 ESTACIÓN BASE - HiperMAX

Fuente: (8) FACTIBILIDAD DEL PROYECTO El proyecto se divide en fases operativas, las cuales son: - Fase I: Unasur y San Benito. - Fase II: Punata. - Fase III: Cliza. - Fase IV: Tarata.

Cabe mencionar que la Fase I es la más importante y en donde se encontrará la base de operación de la red, pues en ésta se encuentra la sede de Unasur y el Parlamento. Para poder realizar un análisis de costos, primeramente es necesario describir todos los costos que están implicados en el proyecto de la red WiMAX móvil, considerando los siguientes: - Costos de los equipos de la estación base

WiMAX. - Costos de terminales de usuario. - Costos de antenas. - Costos de los equipos microondas. - Costo por software. - Costos de software de planeación y control. - Costo equipos core. - Costos subsistemas de energía. - Costos subsistemas de protección. - Costos de imprevistos y varios. - Costos de explotación.

La factibilidad del proyecto dependerá de lo expuesto anteriormente, de los planes y el precio del servicio que se desea ofrecer al usuario en relación a las diferentes empresas de telecomunicaciones del medio. El VAN y el TIR se encargarán de dar rentabilidad mínima pretendida por el inversor y el porcentaje de tasa de interés, respectivamente. La relación de costo/beneficio muestra la rentabilidad en términos relativos y la interpretación del resultado se expresa en centavos o dólares ganados por cada dólar invertido en el proyecto, y por ende este valor tiene que ser mayor que uno para determinar que un proyecto es económicamente factible. FIGURA Nº 14 RENTABILIDAD DEL PROYECTO POR FASES

Fuente: Elaboración propia Si bien los valores económicos para la Fase II (Punata) no son alentadores, la Ley de Telecomunicaciones del país menciona que el país debe tener cobertura total y acceso a la información en todas las regiones, lo cual es un punto muy importante en el desarrollo del proyecto. CONCLUSIONES

UNASUR y el Valle Alto se constituyen en un buen escenario para el despliegue de una red inalámbrica de banda ancha empleando la tecnología WiMAX móvil. Adicionalmente, se estudió la tecnología y la necesidad de la población en relación a ésta.

- Se puede afirmar que el proyecto es rentable considerando el análisis económico, como también el análisis social y el impacto del mismo, teniendo como base la Ley de Telecomunicaciones.

- WiMAX móvil junto a otras tecnologías inalámbricas, podrán liderar el mercado de las telecomunicaciones por varios motivos: fácil despliegue debido a su naturaleza inalámbrica, arquitectura ALL-IP, altas tasas de transmisión, calidad de servicio (QoS), escalabilidad, y lo más importante, la movilidad.

- WiMax es una tecnología utilizada en la próxima generación de redes móviles que compite con LTE por el mercado 4G. El nuevo estándar, conocido como WiMax 2, o WiMax Release 2, y también como Mobile WiMax R2, ofrece un salto cualitativo respecto a la tecnología actual, que está basada en el estándar 802.11e. Esto indica la escalabilidad que puede llegar a ofrecer ésta tecnología.

- La empresa NUEVATEL PCS de Bolivia, procedió a la revisión del presente proyecto, para posteriormente evaluarlo y considerar que el mismo reúne los requisitos necesarios. Al no haber encontrado observaciones en el proyecto, certificó la factibilidad técnica y económica.

RECOMENDACIONES - Es necesario visitar los sitios propuestos en

donde se prevé el diseño de la red para la toma de datos relevantes como coordenadas geográficas, alturas sobre el nivel del mar, y compararlas con programas o Software especializado que permita verificar la veracidad entre ambos procedimientos, es muy probable que existan ciertas diferencias, pero las mismas no deben ser muy distantes.

- Para comunicaciones inalámbricas de banda ancha se debe estudiar un modelo de propagación propicio de acuerdo a las

características propias de la tecnología y de la localidad, pues esto confirmará el alcance permisivo de cobertura que puede tener una celda y en base a esto determinar cuántas de las mismas serán necesarias en todo el sector. Es necesario tener radio bases con coberturas bien definidas, es decir, evitar brechas entre celdas que determinarían vacíos e interrupciones en la conexión a la red o a la vez solapamiento excesiva entre las mismas, que disminuirían el alcance de la tecnología y no permitiría su desempeño total. Todo esto a fin de brindar servicios confiables, evitar molestias a los clientes, y con el mayor rango de penetración posible.

- Para este tipo de proyectos, es imprescindible evaluar su carácter económico a través de los indicadores de rentabilidad como el VAN y el TIR, con los cuales se determina la alternativa viable u óptima de inversión, previa a la toma de decisiones respecto a la ejecución o no ejecución de un proyecto.

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS (1) BRAVO, Jack, WiMAX MOVIL, 2008. (2) WILEY, John, WiMAX: Technology for Broadband Wireless Access, John Wiley & sons, Inglaterra, 2007. (3) CÓRDOVA, José Alberto, Utilización de la Tecnología WiMAX para mejorar la eficiencia de las Redes Inalámbricas, Guatemala, 2005. (4) POZO, Cristian, WiMAX: Banda Ancha Móvil y Comparación con HSDPA, 2007. (5) WIMAX FORUM, Mobile WiMAX, PartII: A Technical Overview and Performance Evaluation, 2009.http://www.wimaxforum.org (8 de febrero 2012). (6) JEFFREY, G, Fundamentals Of WiMAX – Understanding Broadband Wireless Networking, Prentice Hall, Estados Unidos, Febrero 2007. (7) INE, Instituto Nacional de Estadística: Estadísticas demográficas. (8)Airspan, Fabricante de equipos de telecomunicaciones.http://www.airspan.com/products/hipermax-flexible-wimax-base-station/ (20 Febrero 2012)