resultados de la inv estigaciÓn
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CAPÍTULO IV
RESULTADOS DE LA INVESTIGACIÓN
CAPÍTULO IV
RESULTADOS DE LA INVESTIGACIÓN
En esta etapa se presentan los resultados obtenidos por la investigación
aplicando las técnicas e instrumentos mencionados en el capítulo anterior, se
realiza un análisis de los datos, así como también se desarrollan cada una de
fases de la metodología.
1. ANÁLISIS DE LOS DATOS
Este es el paso de la investigación en el cual se tiene mayor contacto
directo con la problemática a resolver, ya que se realizan pruebas, se
recolecta información directamente de los acontecimientos y se da a conocer
a mayor detalle el enfoque que los autores proponen.
1.1. DESARROLLO DE LA METODOLOGÍA
A continuación se presenta el desarrollo de las diferentes fases de la
investigación; se describen detalladamente las actividades realizadas, los
recursos utilizados y el objetivo de la investigación abarcado por cada una de
las fases.
FASE I. ANÁLISIS DE LA SITUACIÓN ACTUAL
Para la recopilación de la información necesaria de la empresa
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CORPOELEC se realizaron visitas a las estaciones bases de COTA, Centro
Sur y Caujarito. Mediante entrevistas, en conjunto con la observación directa
como recursos de recolección de datos, se pudo obtener la información
técnica y necesaria que permitieron describir la situación actual de las
estaciones bases de los sistemas de amplificación Radio Trunking de
CORPOELEC.
En relación al primer objetivo dirigido a analizar la situación actual de
las alarmas de los equipos de amplificación Quikwave de la plataforma
de radio troncalizado de CORPOELEC, en correspondencia con la primera
fase de metodología análisis de la situación actual, se refiere que a través
de las visitas a las estaciones base de CORPOELEC, se observo que dicha
empresa es una organización que posee tecnología de punta en el área de
las telecomunicaciones.
CORPOELEC siendo filial ENELVEN es una empresa que posee 12
estaciones bases las mismas se encuentran distribuidas a lo largo de la
geografía del estado Zulia y parte del estado Falcón, de las cuales se
visitaron las estaciones de Centro Sur y COTA. Además se visitó la Sub-
Estación de Caujarito donde en el área de Radio Trunking solo se encuentra
la central en funcionamiento y los servidores.
La Sub-Estación de COTA o (Sub-Estación Centro de Operaciones
Teolindo Álvarez), se encuentra ubicada en la Av. 58 con Calle 83, como se
muestra en la Figura 18. Esta Sub-Estación posee 1 central de respaldo, 1
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equipo de amplificación quikwave, 1 Site Magenet Module (SMM), 1 Channel
Management Module (CMM) y 16 Repetidores, en lo que a Radio Trunking se
refiere, uno de los repetidores es utilizado como de control y otro es de radio
comunicación convencional, la figura 18 se muestra a continuación.
Figura 18: Ubicación Estación COTA
Fuente: maps (2011)
La Sub-Estación de Centro Sur, se encuentra ubicada en la Av. 50 con
calle 179, frente a cementos catatumbo. Esta Sub-Estación posee una similar
cantidad de equipos de Radio Trunking con respecto a la Sub-Estación de
COTA, la principal diferencia, es que la Sub-Estación de Centro Sur no pese
una Central de respaldo, la ubicación de la Sub-Estación de Centro Sur se
aprecia en la figura 19.
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Figura 19: Ubicación Sub-Estación de Centro Sur
Fuente: maps (2011)
La central principal esta ubicada en la Sub-Estación de Caujariro, esta
central esta conformada por el DAS y dos servidores uno principal y otro de
respaldo. En la sub-Estación también se encuentra la regleta principal de
4hilos donde llega la vos para ser interconectada con cada estación de ser
necesario. Esta Sub-Estación se encuentra en la Av. Circunvalación 3 con
Calle 100 Av. Sabaneta al lado de la estación principal del metro de
Maracaibo. Dicha Sub-Estación posee muy pocos equipos en el área de
Radio Trunking, posee equipos del área de transporte que son necesarios
para la comunicación con los sitios. La ubicación exacta de esta estación se
ve ilustrada en la figura 20.
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Figura 20: Ubicación Sub-Estación Caujarito
Fuente: maps (2011)
Mediante la observación directa realizada en las estaciones se pudo
visualizar la infraestructura de la plataforma de red existente hoy en día,
donde se logro especificar los equipos utilizados en la red y el
funcionamiento especifico de cada uno. Esta empresa actualmente posee un
sistema de administración de red, en donde se monitorean casi todas las
alarmas de la red troncalizada a excepción de las fallas del equipo de
amplificación Quikwave.
La infraestructura de la plataforma de red existente hoy en día, esta
formada por los equipos de Radio Truunking mencionados anteriormente y
visualizados en la figura 21, donde se logra apreciar con mayor detalle la
infraestructura de red.
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Figura 21: Infraestructura de recepción de la Red Trunking
Fuente: Propia (2011)
Analizando los resultados obtenidos a través del instrumento, se puede
inferir, que la empresa utiliza actualmente una red troncalizada, en donde se
maneja de forma efectiva los recursos del sistema, mediante la compartición
automática de los canales a través de todos los usuarios registrados. Esta
red esta basada en una tecnología propia de la empresa la cual es versátil
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puesto que además de comunicaciones de voz, se pueden ofrecer otros
servicios como telefonía celular y buscapersonas.
La red troncal permite radiocomunicaciones a través de una programación
especifica entre grupos de usuarios, que se pueden ordenar según los
distintos departamentos que existen actualmente en la empresa, además
permite comunicación entre dos usuarios y del tipo broadcast, en donde es
escuchado por todos los grupos existentes en la red.
FASE II. DETERMINACIÓN DE LOS PARÁMETROS ESPECÍFICOS DE
DISEÑO REQUERIDOS PARA EL SISTEMA
Esta fase se realizó con la finalidad de especificar cuales son las posibles
propuestas de diseño para de esta manera, darle una solución y cumplir con
las directrices presentadas. Después de haber realizado un estudio
exhaustivo del sistema y visitas a las diferentes estaciones base, se
determinó que los problemas que se presentan en los equipos de
amplificación Quikwave no están siendo supervisados de la manera mas
idónea.
Cumpliendo con el segundo objetivo de la investigación: Determinar los
parámetros y requerimientos técnicos para la integración de las alarmas, en
cumplimiento con la segunda fase de la metodología referida a la
determinación de los parámetros específicos de diseño requeridos para
el sistema, se trata de a través de la revisión de catálogos y manuales se
puede inferir en los posibles diseños para el cumplimiento de esta
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investigación. Luego de una amplia indagación en revistas y los manuales del
equipo se encontraron varias alternativas posibles soluciones para satisfacer
el desarrollo de esta investigación.
A través de la entrevista no estructurada se definieron los dispositivos que
satisfacen los requerimientos del sistema, los parámetros a través de los
cuales se debe orientar la búsqueda y aquellas especificaciones que deben
ser tomadas en consideración para optimizar la red de radiocomunicación.
Los dispositivos que satisfacen la recepción de las radiocomunicaciones
son los siguientes:
CENTRAL: Cada estación base esta conectada a la central en este caso
ubicada en la Sub-Estación de Caujarito, la cual se encarga de la asignación
de canales y de ser necesario realizan el cruce para que se establezca la
comunicación, esto se hace a través de los canales de cuatro hilos. La
central se conecta a cada estación de radiocomunicaciones a través del
SMM.
Figura 22: Central
Fuente: CORPOELEC (2011)
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Site Managament Module (SMM): este dispositivo se encuentra ubicado
en cada estación de radiocomunicaciones, es un equipo inteligente el cual
maneja toda la información que fluye entre la central y la estación base, a su
vez puede programarse para trabajar en el rango de frecuencia requerido. La
comunicación que existe entre el Site Managament Module y la central es
totalmente digital y bajo protocolo, igualmente sucede entre el SMM y el
CMM.
Figura 23: Site Managament Module (SMM)
Fuente: CORPOELEC (2011)
Channel Managament Module: este dispositivo determina que canal
funciona como canal de control y cuales funcionan como canales de tráfico
dentro del sitio. Otras de las funciones que presenta el CMM son:
Manejar las comunicaciones del sitio
Manejar la entrada y salida de mensajes Fast frequency shift keying
(FFSK).
Garantizar que el transmisor transmite la señal de audio cuando sea
necesario.
Garantizar que el transmisor transmite mensajes FFSK cuando sea
necesario.
Monitorear el estado del receptor.
Supervisar la entrada de alarmas del transmisor.
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Este dispositivo se conecta a los repetidores en cualquier etapa bien sea
la de transmisión o la de recepción. La forma del CMM es apreciada en la
figura 24.
Figura 24: Channel Managament Module (CMM)
Fuente: CORPOELEC (2011) Repetidor: el repetidor es capaz de detectar automáticamente
transiciones tanto analógicas como digitales y retransmitirlas del mismo
modo, permitiendo así la interoperabilidad entre el sistema digital y analógico.
Es utilizado para ampliar la cobertura de la señal, se instalan estaciones
repetidoras en sitios estratégicos. La instalación de repetidores permite
enlazar varios sectores, municipios o estados, este dispositivo es apreciado
en la figura 25.
Figura 25: Repetidor
Fuente: CORPOELEC (2011)
Al concluir la investigación de las funciones de los equipos y como esta
diseñada la red de radiocomunicaciones, se procede a revisar los manuales
de los equipos para encontrar una solución al problema.
FASE III. PARÁMETROS BÁSICOS DEL DISEÑO DEL SISTEMA.
Cumpliendo con el tercer objetivo de la investigación: Determinar la
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factibilidad técnica y económica de la integración de las alarmas en los
equipos de amplificación Quikwave de CORPOELEC, en cumplimiento con la
tercera fase de la metodología referida al establecimiento de los
parámetros básicos de diseño del sistema, se trata de que a través de
solicitud de cotización al fabricante y la elaboración de la estructura técnica
del sistema, se infiere en el diseño de la interface a realizar y en la forma de
integrar las alarmas al sistema de administración de red.
Al finalizar la revisión de los manuales del equipo amplificador se logro
observar que este posee unos contactos secos, los cuales muestran la falla
del RMC y del TTA. Dichos contactos se logran apreciar con mayor detalle en
la figura 26.
Figura 26: Contactos Secos RMC
Fuente: CORPOELEC (2011)
Luego de realizarse las pruebas a los contactos secos del RMC, se
comprobó que estos contactos funcionan de manera correcta, por lo que se
indagó a través de la revisión de los manuales y software de otros equipos
para así lograr la integración de las alarmas al sistema de administración de
red de CORPOELEC. Se presentaron dos posibles soluciones para lograr la
integración.
Una posible solución para lograr la integración es la de crear una interface
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que permita ser interconectada con el opto 22 que produce una amplia
variedad de hardware y software de automatización y control industrial. Su
utilización abarca un amplio espectro, desde telecomunicaciones y energía.
El hardware y software del Opto 22 es también utilizado para la adquisición
de datos, control de proceso, monitoreo remoto y diversas aplicaciones que
requieren precisión y confiabilidad. El Opto 22 seria usado de tal forma que
se crearía una interface con lógica de relé para ser conectada a dicho
dispositivo y así luego de programar su software lograr integrar las alarmas
de los equipos de amplificación Quikwave al sistema de administración de
red de CORPOELEC.
Otra posible solución para la integración es, crear una interface que pueda
ser conectado al SMM, el cual es monitoreado remotamente por la central
constantemente. Para esto se revisó el manual técnico de este equipo y se
encontró que este posee en la parte posterior un puerto RJ45 diseñado para
monitorear alarmas. Al revisar la estructura del puerto se observó que el pin
1,2,3 pueden ser utilizados para la entrada de alarmas de forma lógica, el pin
4 es el voltaje negativo, el pin 5 es de un voltaje positivo de 13.75v, el pin 6 al
igual que el pin 4 proporciona un voltaje negativo y los dos últimos el 7 y 8
son para alarmas opto acopladas.
Las alarmas opto acopladas serian de gran utilidad para la falla de voltaje
AC ya que aísla el contacto del equipo. Lo que representa cada pin del
puerto de entrada de alarmas del Site Managament Module es apreciado en
el cuadro 2.
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Cuadro 2 Estructura de puerto de entrada de alarmas del SMM
Puerto de entrada de Alarmas
Pin Nombre
1 Entrada de alarma 1
2 Entrada de alarma 2
3 Entrada de alarma 3
4 GND
5 + 13.8 C DC
6 GND
7 Entrada de alarma opto-acoplada +
8 Entrada de alarma opto-acoplada -
Fuente: Manual SMM (2011)
Estas alarmas pueden ser conectadas al SMM de una forma estándar o
de la forma opto acoplada. La forma estándar debe ser realizada con una
interface de niveles lógicos como lo puede ser un relé o cualquier otro circuito
que se comporte de forma logica, reacciona de tal forma que si se simula un
circuito cerrado entre los pines 1,2 o 3 y un pin de voltaje negativo como lo
puede ser el 4 o 6 se activa la alarma, y si este se presenta como un circuito
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abierto la alarma estará desactivada. En la figura 27 es apreciado con mayor
detalle la conexión de las alarmas de forma estándar.
Figura 27: Conexión forma estándar de alarma SMM
Fuente: Manual SMM (2011)
Otra forma de conectar las alarmas al SMM es de forma opto acoplada
esta forma es utilizada con el fin de proveer aislamiento o para prevenir lazos
de tierra que no se compartan con el SMM. El voltaje debe ser suministrado
de una fuente externa para lograr un total aislamiento si es requerido, otra
forma es conectar directamente el pin 7 al pin 5 ya que, el pin 5 suministra un
voltaje de 13.75v pero no quedaría totalmente aislado. La forma opto coplada
es apreciada con mayor detalle en la figura 28.
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Figura 28: Conexión Forma Opto Acoplada de alarma SMM
Fuente: Manual SMM (2011)
Para las presentes soluciones de este sistema se diseño un circuito que
cumpla con los requerimientos de este sistema el cual consta de un Jack,
una resistencia de 100 Ω, una bornera y un relé de 120vac. El Jack es
conectado al SMM con un cable serial RJ45 para trasladar las alarmas a la
red de administración de CORPOELEC, por otra parte en la bornera se
conecta las alarmas del equipo amplificador Qikwave y una línea de voltaje
AC (Fase y Neutro) para ser integradas al circuito y luego llevadas al SMM.
FASE IV: SELECCIÓN DEL DISEÑO DE SISTEMA DE INTERCONEXIÓN
Cumpliendo con el cuarto objetivo de la investigación: Seleccionar el
sistema de interconexión de las alarmas en los equipos de amplificación
Quikwave de CORPOELEC, en cumplimiento con la cuarta fase de la
metodología referida a la Selección del diseño de sistema de
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interconexión, se trata de que a través de la elaboración de planos del
diseño y la elaboración de propuestas para el diseño, se crea una interface
para la integración de las alarmas.
En respuesta a el problema presente con el amplificador QUIKWAVE, el
cual no emite alarma alguna para indicar fallas, se seleccionó el sistema que
mejor se adecúa a la situación presente en las estaciones de radio
troncalizado del sector eléctrico de CORPOELEC.
La solución obtenida después del análisis realizado al entorno fue la de
crear la interface que se conecta al SMM, ya que, la utilización del opto22 es
costosa porque no se encuentra instalado en todas las estaciones de radio
trunking y se tendría que agregar esta tecnología a las estaciones faltantes.
Otra causa por la cual no se integraron las alarmas por el Opto 22 es que no
se poseen las herramientas suficientes para la programación del mismo.
Por ello se creó una interface que será conectada al puerto de entrada de
alarmas del SMM. Las alarmas del TTA y RMC se conectaron a los pines 1 y
2 en conjunto con el pin 6 del puerto y la alarma de la falla de AC será
conectada al pin 7,8 y 6 que es una alarma opto acoplada que funciona como
un interruptor excitado mediante la luz emitida por un diodo LED que satura
un componente opto electrónico en forma de fototransistor. Se utilizo la forma
opto acoplada para la alarma de AC ya que este presenta un aislamiento
eléctrico entre los circuitos de entrada y salida para así evitar posibles
descargas eléctricas al SMM, el circuito empleado es apreciado con mayor
detalle en la figura 29.
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Figura 29: Circuito de alarmas
Fuente: Propia (2011)
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Para la falla de AC se utilizó un relé de 120VAC marca Bestar de 8 pines
en el cual los pines 1 y 2 son contactos normalmente cerrados NC, los pines
3 y 4 son contactos común, los pines 5 y 6 son contactos normalmente
abiertos NA y los pines 7 y 8 son los de la bobina donde se suministra el
voltaje que lo activa como se muestra en la figura 30.
Figura 30: Diagrama de Relé
Fuente: Propia (2011) En el circuito realizado el contacto común se conecto al pin 8 de las
alarmas opto acopladas del SMM, en el pin 5 y 7 del SMM se puso una
resistencia de 100Ω para una mayor seguridad y el pin 4 del SMM al contacto
normalmente cerrado ya que este posee un voltaje negativo para así, al
activar el relé con un voltaje de 120 VAC en los terminales de la bobina el
contacto normalmente cerrado se abra y la alarma opto acoplada
permanezca inactiva. Mientras que en la falta de AC el contacto vuelva a su
forma normal y se cierre. Al cerrarse el contacto por este pasa el voltaje
negativo que suministra el pin 4 para así encender el led que se encuentra en
el opto acoplador y activar la alarma de falla de AC.
Estas alarmas serán transportadas del SMM hasta una unidad remota por
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el puerto Site Bus del SMM, este puerto es una interface serial por lo que es
necesario utilizar un PortServer marca Digi para llevarlo a una interface
Ethernet, de esta interface Ethernet es conectado a un switch marca Moxa
para una mejor distribución, luego es conectado a un multiplexor que es un
circuito combinacional con varias entradas y una única salida de datos para
así ser transportado mediante un medio el cual puede ser fibra, microondas
entre otras. La recepción de estos datos llega a otro multiplexor que realiza
su función pero de forma inversa, es decir, una entrada y varias salidas.
Esa salida llega a otro switch y luego a la central la cual esta conectada a
una pc. Esta pc se puede monitorear de forma remota con un usuario y una
contraseña desde cualquier equipo conectado a la red de CORPOELEC
como se muestra en la figura 31.
Figura 31: Sistema de integración de alarmas Fuente: CORPOELEC (2011)
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FASE V: VALIDACIÓN DEL SISTEMA
Cumpliendo con el quinto objetivo de la investigación: Evaluar el diseño
de la red a través de un software, en cumplimiento con la quinta fase de la
metodología referida a la Validación del sistema, se trata de que a través
de la consulta a los expertos para la validación del sistema, elaboración de
encuestas, y la simulación del sistema a través de un software multimedia se
presenta el diseño de la interface, la manera como esta interactúa con el
SMM y es monitoreada de forma remota.
En esta fase se llevó a cabo la validación del diseño, el cual es un
circuito basado en lógica de relé para detectar las fallas que presente el
equipo amplificador Quikwave. Finalmente se procedió a realizar una
simulación a través de un software multimedia para la demostración del
funcionamiento de dicho sistema. A continuación se presentan fragmentos de
la simulación que contiene el método como se detectaban las fallas del
equipo amplificador, las consecuencias de dichas fallas y como después de
crear la interface que permite la integración se logra solucionar el problema.
En la figura 32, se aprecia como están interconectadas las estaciones de
Radio Trunking de CORPOELEC. Entre sus dispositivos se encuentra el
equipo amplificador Quikwave el cual al estar en correcto funcionamiento
proporciona amplia cobertura de transmisión y recepción. El mismo está
conformado por el Tower Top Amplifier (TTA) y el Receiver Multicoupler
(RMC). El RMC presenta en su parte frontal unos leds que permiten
visualizar cuando ocurre una falla en el equipo amplificador, en la figura a
continuación se representa la estación sin falla alguna.
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Figura 32: Estación Base CORPOELEC en optimo funcionamiento Fuente: Propia (2011)
A continuación se presenta a un operativo de la empresa el cual, posee
cobertura en todo su recorrido gracias a que el equipo amplificador se
encuentra en funcionamiento.
Figura 33: Líneas de cobertura del amplificador Quikwave
Fuente: Propia (2011)
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Luego se presenta la estación base con sus equipos pero con falla en el
Towe Top Amplifier (TTA) por lo que, la cobertura disminuye
significativamente y el led que representa esta falla se enciende, como es
apreciado en la figura 34.
Figura 34: Estación Base CORPOELEC con falla en el TTA
Fuente: Propia (2011) Posteriormente se muestra el recorrido del operativo de la empresa sin
tener cobertura en toda la trayectoria, solo en ciertas áreas, ya que hay
problemas en una de las estaciones presentes. Acto seguido la persona
afectada intenta comunicarse, siendo imposible por falta de cobertura. Luego
el operario llama al equipo de radio para informarles del problema ocurrido en
la zona. Anteriormente ese era uno de los medios mediante el cual el equipo
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de radio conocía que el dispositivo amplificador no se encontraba en
funcionamiento.
Figura 35: Problemas de cobertura en el amplificador
Fuente: Propia (2011)
Para solucionar este problema se creó una interface capaz de detectar las
fallas del equipo amplificador Quikwave y luego poder ser monitoreado
remotamente. El sistema consiste que al presentarse una falla tanto en el
TTA, RMC o falla de AC esta será detectada por la interface creada, para
después ser enviada al SMM.
El SMM es monitoreado remotamente ya que está integrado al sistema de
administración de red de CORPOELEC. Este transporta la falla hasta la
central, la misma está conectada a una PC para visualizar constantemente el
estado de cada estación base. Esta computadora puede ser monitoreada
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remotamente a través de otro equipo conectado a la misma red, otorgando
políticas de seguridad, es decir con un usuario y contraseña y así, al
momento de presentarse una falla esta sea solventada de forma rápida y
eficaz por el personal autorizado, como se muestra en la figura 36.
Figura 36: Funcionamiento de la estación base con la interface creada
Fuente: Propia (2011) Los expertos del departamento de Radiocomunicaciones de
CORPOELEC, consideraron que la interface creada para la integración de
las alarmas del amplificador Quikwave al sistema de administración de red es
una solución innovadora que se integra eficazmente al sistema actual que
posee la empresa ya que facilita la supervisión de algunas fallas presentes
en las estaciones base. También manifestaron que las funcionalidades que
presta la integración representa un avance en los procesos de Radio
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Trunking puesto que es una ventaja el mantener informados al personal
responsable del estado de los equipos de amplificación.
Por último, hay que destacar que en la propuesta del proyecto se
mostraron conformes por el cumplimiento de los objetivos planteados para la
integración, y que a su vez, se sienten interesados en implementar este
proyecto en el resto de las estaciones base existentes del sistema de Radio
Trunking de CORPOELEC y así no limitarse a las estaciones de COTA y
Centro Sur donde se ejecuto el proyecto.