Diseño de una red de acceso de tecnología 5G que posibilite el patrullaje mediante drones en el distrito de San Borja

Item Type info:eu-repo/semantics/bachelorThesis

Authors Documet Celis, Carlos Andres

Publisher Universidad Peruana de Ciencias Aplicadas (UPC)

Rights info:eu-repo/semantics/openAccess; Attribution- NonCommercial-ShareAlike 4.0 International

Download date 27/09/2021 12:51:11

Item License http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/

Link to Item http://hdl.handle.net/10757/656272

UNIVERSIDAD PERUANA DE CIENCIAS APLICADAS

FACULTAD DE INGENIERIA

PROGRAMA ACADÉMICO DE INGENIERÍA DE REDES Y

COMUNICACIONES

Diseño de una red de acceso de tecnología 5G que posibilite el patrullaje

mediante drones en el distrito de San Borja

TESIS

Para optar el título profesional de Ingeniero de Redes y Comunicaciones

AUTOR

Documet Celis, Carlos Andres (0000-0003-4606-976X)

ASESOR

Gonzales Figueroa, Renatto (0000-0003-3658-3415)

Lima, 24 de abril de 2021

I

DEDICATORIA

Este trabajo está dedicado a mi Madre, cuyo merito en este logro es mayor que el personal.

II

RESUMEN

En este trabajo se ha diseñado una red de comunicaciones móvil 5G escalable que permita la recepción de imágenes provenientes de drones desplegados remotamente a lo largo del distrito de San Borja todo esto en concordancia con las normativas y estándares vigentes de la 3GPP, la cual está orientada a optimizar las herramientas de video vigilancia de la Municipalidad de San Borja, proponiendo una solución mediante dispositivos que permitan detectar actos delictivos mediante una plataforma de comunicación móvil de alta velocidad la cual hará uso de la infraestructura de red que ya se encuentra desplegada en el distrito

Palabras clave: 5G; Video; Drones; Cobertura; Transmisión; Comunicaciones

III

Design of a 5G technology access network that enables drone patrolling in the San Borja district

ABSTRACT

In this work, a scalable 5G mobile communications network has been designed that allows the reception of images from drones deployed remotely throughout the San Borja district, all of this in accordance with the current regulations and standards of the 3GPP, which is oriented to optimize the video surveillance tools of the Municipality of San Borja, proposing a solution through devices that allow detecting criminal acts through a high-speed mobile communication platform which will make use of the network infrastructure that is already deployed in the district

Keywords: 5G; Video; Drones; Coverage; Transmission; Communications

IV

TABLA DE CONTENIDOS

1. ASPECTOS INTRODUCTORIOS 1

1.1 TEMA 1

1.2 TÍTULO DEL PROYECTO 1 1.3 INTRODUCCIÓN 2

1.4 ORGANIZACIÓN OBJETIVO 5

1.5 CAMPO DE ACCIÓN EN LA ORGANIZACIÓN OBJETIVO 8

1.6 SITUACIÓN PROBLEMÁTICA Y PROBLEMAS EN EL CAMPO DE ACCIÓN 10

1.7 PROBLEMA PARA RESOLVER 11

1.8 OBJETIVOS DEL PROYECTO GENERAL Y ESPECÍFICOS 11

1.9 INDICADORES O MECANISMOS DEL LOGRO DE LOS OBJETIVOS 12

1.10 JUSTIFICACIÓN DEL PROYECTO 12

1.11 ESTADO DE ARTE 14

2. MARCO TEORICO 27

TECNOLOGÍA 5G 27

VENTAJA TECNOLOGÍCA 5G ALINEADAS AL CONTROL DE DRONES 28

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE UNA RED 5G 30

LÓGICA DEL NÚCLEO 5G 31

ESTRUCTURA DE UNA PLATAFORMA DE COMUNICACIÓN 5G 32

RED DE ACCESO POR RADIO DE NUEVA GENERACIÓN (NG-RAN) 33

STACK O PILA DE PROTOCOLO NG-RAN EN 5G 35

ARQUITECTURA DEL NÚCLEO 5G 37

FUNCIONES DEL NÚCLEO 5G Y SU RELACIÓN CON 4G. 39

SLICING DE RED EN LA ARQUITECTURA 5G 41

HERRAMIENTAS DE CÁLCULO DE ESTACIONES BASE 5G 42

3. DEFINICIÓN DEL PROBLEMA 49

3.1 ANALISIS DEL PROBLEMA 49

3.2 ANÁLISIS DEL MAPA DELICTIVO DEL DISTRITO 51

3.3 BALANCE DE REQUERIMIENTO DE PATRULLAJE 58

V

3.4 PONDERACIÓN DE DRONES POR SECTOR 59

3.5 CONSUMO DE ANCHO DE BANDA DE CÁMARA POR DRON. 62

3.6 RELACIÓN DE OBJETIVOS ESPECÍFICOS CON REQUERIMIENTOS 63

4. SOLUCIÓN PROPUESTA 67

4.1 DIAGRAMACIÓN DE LA SOLUCIÓN PROPUESTA 67

4.2 ESTRUCTURA SOLUCIÓN 69

4.3 PROPUESTA DE SOLUCIÓN 70

4.4 SUPERFICIE DISTRITAL MATERIA DE LA SOLUCIÓN 82

4.5 LA PROPUESTA EN LA UBICACIÓN DE NODOS 87

4.6 CÁLCULO DEL UPLINK Y DOWNLINK DEL NODO 5G88

4.7 PROPUESTA DE DISTRIBUCIÓN DE LOS NODOS EN EL DISTRITO 95

4.8 UBICACIÓN DE LOS NODOS 5G: 96

5. VALIDACION DE RESULTADOS 101

5.1 CONFIGURACIÓN DE LOS ESTUDIOS 101

5.2 GEO UBICACIÓN DE LOS NODOS: 102

5.3 SECTORIZACIÓN DE LAS ANTENAS DE IRRADIACIÓN 102

5.4 CONFIGURACIÓN DE LA RADIO: 103

5.5 CONFIGURACIÓN DEL TERMINAL 104

5.6 CONFIGURACIÓN MÉTODO DE CÁLCULO: 105

5.7 ESTABLECIMIENTO DE ÁREA DE CÁLCULO: 105

5.8 ESTABLECIMIENTO DE LOS NIVELES DE SEÑAL: 106

5.9 MAPA DE INTENSIDAD DE COBERTURA SEGÚN PARÁMETROS CALCULADOS 107

5.10 CUADRO RESUMEN DE COBERTURA: 111

6. CONCLUSIONES 113

7. RECOMENDACIONES 114

8. GLOSARIO 115

9. BIBLIOGRAFIA 118

VI

ÍNDICE DE TABLAS

Tabla 1 datos estadísticos distrito de Sam Borja ...... 5 Tabla 2 Datos estadísticos distrito de Sam Borja ...... 12 Tabla 3 Bandas de frecuencia de ondas milimétricas ...... 28 Tabla 4 identificadores SST ...... 42 Tabla 5 requerimiento patrullaje sector 1 ...... 54 Tabla 6 requerimiento patrullaje sector 2 ...... 55 Tabla 7 requerimiento patrullaje sector 3 ...... 56 Tabla 8 requerimiento patrullaje sector 4 ...... 56 Tabla 9 requerimiento patrullaje sector 5 ...... 57 Tabla 10 requerimiento patrullaje sector 6 ...... 58 Tabla 11 requerimiento patrullaje sector 7 ...... 58 Tabla 12 ponderación drones ...... 61 Tabla 13 requerimiento upload ...... 63 Tabla 14 objetivos específicos ...... 65 Tabla 15 distribución de drones propuesta ...... 73 Tabla 16 cumplimiento OE3...... 81 Tabla 17 requerimiento de trafico ...... 89 Tabla 18 cumplimiento OE2...... 92 Tabla 19 configuración de estudio...... 101 Tabla 20 resumen resultados simulación ...... 111 Tabla 21 cumplimiento OE3...... 112

VII

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 1Mapa Distrito de San Borja ...... 6 Figura 2 Organigrama distrito de San Borja ...... 7 Figura 3 Estructura de dependencia...... 9 Figura 4 comparativo entre características entre generaciones ...... 15 Figura 5 tendencias de la 5G ...... 16 Figura 6 requerimiento de patentes en tecnología ...... 18 Figura 7 bandas operadas por tecnología 5G...... 20 Figura 8 ventajas 5G ...... 29 Figura 9 Concepto comunicación 5G ...... 30 Figura 10 Estructura de conexión IP 5G ...... 31 Figura 11 lógica núcleo 5G ...... 32 Figura 12 Arquitectura NR ...... 33 Figura 13 esquematización de la 5G ...... 34 Figura 14 Proceso de pilas en 5G ...... 35 Figura 15 planos de control del núcleo 5G ...... 37 Figura 16 cálculo de rendimiento 5G ...... 42 Figura 17 Presupuesto 5G...... 43 Figura 18 formula presupuesto 5G fuente: 5g-tools.com ...... 44 Figura 19 formula eficiencia espectral 5G ...... 44 Figura 20 formula emisión dbm 5G ...... 45 Figura 21 FSPL 5G ...... 45 Figura 22 fórmula 1 FSPL 5G ...... 46 Figura 23 fórmula 2 FSPL 5G ...... 46 Figura 24 Lineamientos Gerencia Seguridad Humana ...... 51 Figura 25 Incidencias delictiva ...... 52 Figura 26 tipologías delictivas ...... 52 Figura 27 sectorización del distrito ...... 53 Figura 28 lugares de incidencia delictiva sector 1 ...... 54 Figura 29 lugares de incidencia delictiva sector 2 ...... 55 Figura 30 lugares de incidencia delictiva sector 3 ...... 55

VIII

Figura 31 lugares de incidencia delictiva sector 4 ...... 56 Figura 32 lugares de incidencia delictiva sector 5 ...... 57 Figura 33 lugares de incidencia delictiva sector 6 ...... 57 Figura 34 lugares de incidencia delictiva sector 7 ...... 58 Figura 35 estadística del delito ...... 59 Figura 36 cálculo de ancho de banda Fuente http://www.stardot.com/ ...... 62 Figura 37 5G Slicing ...... 68 Figura 38 tecnología Edge Computing ...... 69 Figura 39 esquema general de solución ...... 70 Figura 40 dron hibrido ...... 71 Figura 41 dron hibrido desarmado...... 72 Figura 42 panel de conexión de Cámara ...... 74 Figura 43 cálculo de ancho de banda de usada por Cámara Fuente ...... 75 Figura 44 Muestra de anclaje tipo bayoneta para Cámara...... 76 Figura 45 Huawei 5G CPE ...... 77 Figura 46 estación base Huawei ...... 78 Figura 47 Huawei BBU5900 ...... 79 Figura 48 Huawei HAAU5213 ...... 80 Figura 49 Anclaje de antenas en postes ...... 81 Figura 50 Anclaje zonificación Fuente propia...... 82 Figura 51 puntos de fibra en sector1 ...... 83 Figura 52 puntos de fibra en sector 2 ...... 83 Figura 53 puntos de fibra en sector 3 ...... 84 Figura 54 puntos de fibra en sector 4 ...... 84 Figura 55 puntos de fibra en sector 5 ...... 85 Figura 56 puntos de fibra en sector 6 ...... 85 Figura 57 puntos de fibra en sector 7 ...... 86 Figura 58 cálculo de ancho de banda Fuente http://www.stardot.com/ ...... 88 Figura 59 Formula calculo Up/Down link ...... 89 Figura 60 calculo 1 Up/Down link ...... 90 Figura 61 calculo 2 Up/Down link ...... 90 Figura 62 calculo throughput ...... 91 Figura 63 calculo 1 presupuesto 5G ...... 93

IX

Figura 64 calculo 2 presupuesto 5G ...... 94 Figura 65 Propuesta distribución nodos 5G ...... 95 Figura 66 vista del poste para instalación sector 1 ...... 96 Figura 67 vista del poste para instalación sector 2 ...... 96 Figura 68 vista del poste para instalación sector 3 ...... 97 Figura 69 vista del poste para instalación sector 4 ...... 97 Figura 70 vista del poste para instalación sector 5 ...... 98 Figura 71 vista del poste para instalación sector 6 ...... 98 Figura 72 vista del poste para instalación sector 6 ...... 99 Figura 73 configuración descripción ...... 101 Figura 74 configuración coordenadas sector ...... 102 Figura 75 sectorización del nodo Fuente xirio-online.com ...... 102 Figura 76 parámetros por sector ...... 103 Figura 77 configuración terminal ...... 104 Figura 78 configuración métrica...... 105 Figura 79 configuración área de simulación...... 105 Figura 80 configuración colores niveles señal ...... 106 Figura 81 mapa de calor sector 1 ...... 107 Figura 82 mapa de calor sector 2 ...... 107 Figura 83 mapa de calor sector 3 ...... 108 Figura 84 mapa de calor sector 4 ...... 108 Figura 85 mapa de calor sector 5 ...... 109 Figura 86 mapa de calor sector 6 ...... 109 Figura 87mapa de calor sector 7 ...... 110

X

CAPITULO 1

1 ASPECTOS INTRODUCTORIOS

1.1 TEMA

Tecnología 5G que posibilite el patrullaje mediante drones en el distrito de San Borja.

1.2 TÍTULO DEL PROYECTO

Diseño de una red de acceso de tecnología 5g que posibilite el patrullaje mediante drones en el distrito de San Borja.

1.3 INTRODUCCIÓN

En la actualidad, existe una tendencia mundial, a la integración de nuevas tecnologías de comunicación que garanticen servicios más avanzados y provechosos para la sociedad. Es por ello por lo que el uso de estas tecnologías vanguardistas constituye un pilar fundamental para el desarrollo socio-tecnológico para el país, de allí la importancia del uso de la tecnología 5G que actualmente garantiza niveles de confiabilidad y capacidad en transmisión de datos esto lo hace fundamental para el desarrollo de soluciones acordes a las exigencias de soluciones de comunicación complejas y exigentes.

Estudiando la reciente evolución de las plataformas de comunicaciones vemos que la cuarta generación de conectividad móvil comenzó a aparecer a fines de la década de 2000. El aprovechamiento de esta tecnología 4G aceleró las velocidades de Internet móvil hasta 500 veces más rápido que 3G y permitió la compatibilidad con TV HD en dispositivos móviles, videollamadas de alta calidad y navegación móvil rápida. El desarrollo de 4G constituyo una hazaña, modifico de forma definitiva la tecnología móvil, especialmente para la evolución de los teléfonos inteligentes y las tabletas.

Como vemos ahora la conectividad 4G ahora es común en todo el mundo, pero nos encontramos a portas de un cambio nuevamente que revolucionaria las comunicaciones móviles. La tendencia de la masificación del Internet de las cosas ahora es una posibilidad real y 4G no podrá administrar la gran cantidad de conexiones que estarán en la red. Se espera que haya más de 20 mil millones de dispositivos conectados en el futuro cercano, todo lo cual requerirá una conexión con gran capacidad. Aquí es donde las virtudes de la nueva plataforma de conectividad 5G entra a tallar.

Cuando se iniciaron las primeras pruebas piloto en la tecnología 5G se creó una gran expectativa ya que mostraba capacidades de conectividad de red muy superiores a las que la generación previa de comunicaciones móviles 4G mostraba.

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Entonces, habiendo entendido esto, nos podemos plantear una pregunta ¿qué hace que 5G sea tan diferente de 4G?

En pocas palabras, se cree que 5G es más flexible, más rápido y eficiente que 4G. Provee velocidades de datos móviles que superan con creces la red de banda ancha doméstica más rápida actualmente disponible para los consumidores. Con velocidades de hasta 100 gigabits por segundo, 5G está configurado para ser hasta 100 veces más rápido que 4G.

La baja latencia es un diferenciador clave entre 4G y 5G. La latencia es el tiempo que transcurre desde el momento en que la información se envía desde un dispositivo hasta que puede ser utilizada por el receptor. La latencia reducida significa que podrá utilizar la conexión de su dispositivo móvil como reemplazo de su módem de cable y Wi-Fi. Además, podrá descargar y cargar archivos de forma rápida y sencilla, sin tener que preocuparse de que la red se bloquee repentinamente.

Se espera que 5G pueda solucionar problemas de ancho de banda. 5G podrá manejar dispositivos actuales y tecnologías emergentes como automóviles sin conductor y productos para el hogar que requieran conectividad. También permite el control de dispositivos en ciudades inteligentes y control de drones de respuesta rápida, esto debido a la baja latencia que posee, además, debido a la capacidad que tiene se podría realizar la transmisión de video en 4K casi de inmediato sin tener que experimentar ningún tiempo de almacenamiento en búfer.

En el marco de una ciudad inteligente, la seguridad ciudadana es uno de los mayores problemas que se presentan para los gobiernos locales municipales, requiriendo servicios cada vez más eficaces para controlar y solucionar los incidentes que presentan día a día en una comunidad, lo cual contribuye a elevar la calidad de vida de los ciudadanos. Es en ese sentido que se da el uso cada vez mayor de drones utilizados en diferentes servicios como, automatización de servicios públicos, optimización de recursos, control de tráfico, etc. Pero es en seguridad ciudadana que se requieren de características de conectividad complejas y aplicada al control y transmisión de datos hacia las instancias correspondientes para la toma de decisiones de

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acción. en ese sentido la seguridad ciudadana es una de las que mayor beneficio puede obtener al implementar una plataforma de comunicación 5G, ya que brinda la posibilidad de hacer viable que las instancias de seguridad local municipal como serenazgo hagan uso de dispositivos de drones como herramienta de supervisión urbana.

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1.4 ORGANIZACIÓN OBJETIVO

El Distrito de San Borja es uno de los 43 distritos que forman la Provincia de Lima, ubicado en el Departamento de Lima, Perú. Limita por el norte con el Distrito de San Luis, el Distrito de La Victoria, y el distrito de Ate; por el este con el Distrito de Santiago de Surco; por el sur con el distrito de Surquillo y por el oeste con el distrito de San Isidro. Fue creado El 1 de junio de 1983, por el Congreso de la República, mediante la Ley Nº 23604, en la que dispuso la creación del distrito de San Borja y su separación del distrito de Surquillo. Coordenadas 12°06′00″S 77°01′00″O

12°06′00″S 77°01′00″O

Entidad Distrito

País Perú

Departamento Lima

Provincia Lima

Alcalde Alberto Tejada (AP)

(2019-2022)

Fundación Creación

Ley 23604 del 1 de junio de 1983

Superficie

Total 9,96 km²

Media 170 m s. n. m.

Población (2017)

Total 113 247 hab.

Densidad 11 370,18 hab/km²

Tabla 1 datos estadísticos distrito de Sam Borja

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Figura 1Mapa Distrito de San Borja fuente municipalidad de San Borja La municipalidad de San Borja es la entidad encargada de velar administrativamente por el distrito de san Borja, buscando el desarrollo en bienestar de todos los residentes de dicho distrito, para tal fin cuenta con los siguientes lineamientos:

VISIÓN

Comunidad innovadora, sensible y participativa, cuyos valores cívicos inspiran su calidad de vida. Inclusiva, segura, patriótica, respetuosa del orden jurídico y comprometida con el desarrollo sostenible.

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MISIÓN

Gestionar una cultura organizacional íntegra, competitiva y tecnológica, que brinde servicios inspirados en el ciudadano de manera transparente, eficaz y eficiente, a fin de garantizar el desarrollo sostenible, inteligente, seguro y saludable.

Para tal fin, la municipalidad de san Borja cuenta con una estructura organizativa dividida en entidad administrativas sectorizada mediante la ordenanza municipal N° 621-MSB

Figura 2 Organigrama distrito de San Borja fuente municipalidad de San Borja

La municipalidad de San Bojar, es una de las municipalidades pioneras en el uso de tecnologías de comunicaciones en el país, dado su afán por garantizar la prestación de servicios a sus vecinos y cumplir sus funciones integralmente.

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En ese sentido la Gerencia de Seguridad Humana es el órgano de línea encargado de velar por la seguridad integral y la tranquilidad ciudadana en el distrito. Tiene como objetivo implementar los planes de seguridad ciudadana, en coordinación con la Policía Nacional y la sociedad civil.

Para el cumplimiento de sus funciones, la Gerencia de Seguridad Humana tiene a su cargo las siguientes unidades orgánicas:

 Unidad de Seguridad Ciudadana  Unidad de Tránsito  Unidad de Defensa Civil  Unidad de Fiscalización

1.5 CAMPO DE ACCIÓN EN LA ORGANIZACIÓN OBJETIVO

La organización objetivo es la municipalidad de San Borja, específicamente la Gerencia de Seguridad ciudadana dado que la seguridad pública es la función de los gobiernos que garantiza la protección de los ciudadanos, las personas en su territorio, las organizaciones y las instituciones contra las amenazas a su bienestar y a la prosperidad de sus comunidades.

Para enfrentar los crecientes desafíos en el área de seguridad pública, las instituciones y organizaciones públicas responsables pueden aprovechar sus propios recursos tanto en personal, gestión y tecnología para abordar con éxito posibles amenazas por adelantado. En ese sentido que el campo de la organización objetivo se nutre de una serie de análisis situacional que le ayuda a objetivo de su visión y misión, la cual resumidamente es garantizar el bienestar de su comunidad.

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En ese sentido la comuna de San Borja, en el campo de acción de la seguridad ciudadana, establece su organigrama de acción de la manera siguiente:

Figura 3 Estructura de dependencia, fuente municipalidad de San Borja

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1.6 SITUACIÓN PROBLEMÁTICA Y PROBLEMAS EN EL CAMPO DE ACCIÓN

SITUACIÓN PROBLEMÁTICA

 La Gerencia de Seguridad Humana quiere estar a la vanguardia tecnológica y hacer uso de las nuevas tecnologías que hagan posible cumplir con su objetivo final.

 La Gerencia de Seguridad Humana es consciente de la existencia del uso de drones que les brinden mejores perspectivas de visualización de los incidentes o hechos ocurridos en un área, como alternativa a la baja perspectiva que tienen los efectivos a pie.

 Los efectivos de la Gerencia de Seguridad Humana, al patrullar o intervenir en una zona determinada, solo pueden hacer una visión panorámica a nivel del suelo, este tipo de visión tiene la dificultada de que los obstáculos obstruyen la visión de los efectivos y que algunos hechos delictivos sean pasados por alto.

 La Gerencia de Seguridad Humana es consciente que la visualización de una zona desde un plano alto o aéreo permite la eliminación de obstáculos en la visualización de una zona y que este tipo de perspectiva aumenta la efectividad en la detección de actos delictivos.

 La Gerencia de seguridad Humana requiere enviar las imágenes recogidas en el campo hacia su centro de operaciones y control para tomar las decisiones sobre los incidentes ocurridos en su comunidad.

 El marco de la cuarentena decretada por el gobierno central en marzo del 2020, se realizó un piloto de uso de drones para el patrullaje con drones, el cual solo pudo

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hacerse usando conectividad del tipo WIFI con alcance limitado a 200 metros debido a que no se contaba con una plataforma de comunicaciones que pudiera controlar el mismo dron a mayor distancia.

1.7 PROBLEMA PARA RESOLVER

La municipalidad de San Borja no cuenta con una plataforma de comunicación, que permita centralizar la recepción de imágenes de drones desplegados a lo largo del distrito desde el centro de control y operación de la gerencia de Seguridad Humana.

1.8 OBJETIVOS DEL PROYECTO GENERAL Y ESPECÍFICOS

OBJETIVO GENERAL

Diseñar de una red de acceso de tecnología 5G destinada a la recepción de imágenes de drones en el distrito de San Borja de acuerdo con el estándar 5G NR desarrollado por la 3GPP.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

 Establecer una red de cobertura móvil en tecnología 5G a lo largo del distrito de San Borja

 Establecer el ancho de banda requerido para la operación de los drones de forma remota.

 Definir equipamiento requerido para la red 5G

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1.9 INDICADORES O MECANISMOS DEL LOGRO DE LOS OBJETIVOS

Objetivo específico Indicador de Logro Métrica

OE1: Establecer una red de Mapa de cobertura indicando Mapa de calor cobertura móvil en tecnología los puntos nodos de emisión y indicando los Db en 5G a lo largo del distrito de la intensidad de señal brindada el distrito San Borja al distrito

OE2: Establecer el ancho de Cálculo del ancho de banda de Cantidad de banda requerido para la transferencia megabytes por operación de los drones de segundo necesarios Necesario para la transmisión forma remota. para operación. de imágenes desde un drone según estudio.

OE3: Definir equipamiento Proponer equipamiento 5G Grado de requerido para la red de red existente en las soluciones del cumplimiento de los 5G mercado. dispositivos y elementos ah emplearse.

Tabla 2 Datos estadísticos distrito de Sam Borja

1.10 JUSTIFICACIÓN DEL PROYECTO

Logrando implementar la presente tesis se lograría:

 Al implementar una plataforma de comunicaciones en tecnología de comunicaciones 5G, se hace posible para el distrito de San Borja, operar de manera remota drones de seguridad ciudadana.

 Estos Drones de seguridad ciudadana puede usarse para el envío de imágenes de alta calidad y desde una perspectiva aérea. pág. 12

 La perspectiva aérea recogida por los Drones, al reducir la interferencia de obstáculos posibilita el patrullaje de un área con mayor eficiencia y detalle.

 Contribuye al Afán de la municipalidad de San Borja de constituirse como vanguardia en el desarrollo tecnológico en la ciudad de lima.

 Posibilita la automatización del patrullaje aéreo de las aéreas deseadas.

 A manera de aplicativo podría ser posible implementar video analítico de incidentes recogidos por las cámaras de drones.

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1.11 ESTADO DE ARTE

Antecedentes de la tecnología 5G

Para situarnos en un contexto que nos sirva como punto de partida para la comprensión del tema que deseamos desarrollar, es necesario entender los antecedentes de las tecnologías que constituyen los componentes de nuestro proyecto.

En este caso, comprender la evolución de la conectividad de telecomunicaciones móviles que abarcan una serie de generaciones, cada una con características particulares que se sirvieron entre sí de base para alcanzar cada vez más performance sobre las comunicaciones móviles, se hace fundamental ya que lo primero que debemos entender es: ¿a qué nos referimos cuando hablamos de generaciones de comunicación?

Sagun el artículo publicado por ECONSTOR (2017) “Conference Paper Mobile communications: On standards, classifications and generations”

Son avances continuos con diferentes "pasos" y que implementa, en cada generación, diferentes soluciones específicas. Pero También es un concepto vago y poco apreciado por los especialistas técnicos en el campo móvil. Considerando que el concepto G es una herramienta de “marketing” para operadores y fabricantes de equipos móviles. Los especialistas prefieren conceptualizarlo como un lanzamiento de especificaciones establecidos por organismos que estandarizan tecnologías móviles, refiriéndose al sistema de clasificación institucionalizado por la Internacional Unión de Telecomunicaciones (UIT).

Dado esto podemos entender que las generaciones de comunicación son una serie de estándares con capacidades técnicas y nuevas características que la diferencian de las anteriores, mejorando las prestaciones de generaciones previas. A continuación, en le figura 1 veremos un cuadro preparado por la empresa Siemens comunicaciones que resume las principales características de cada generación. pág. 14

Figura 4 comparativo entre características entre generaciones fuente: Siemens.com

Como muestra Siemens en su cuadro comparativo muestra, la primera generación de comunicación móvil lanzada en 1979 era básicamente destinada a la comunicaciones de voz análoga, mientras que casi 20 años después, a finales de los años ochenta y principios de los noventas, se lanza la segunda generación en la que ya el mercado se inclina por la digitalización, presentando protocolos como el GPRS ( General Packet Radio Service) y el EDGE (Enhanced Data Rates for GSM Evolution) destinados a la optimización de conmutación de paquetes es así que, dado la implementación de estas tecnologías, se mejoran las velocidades de transferencia para internet con velocidades de hasta 384 KBPS.

Siguiendo la tendencia en las generaciones 3 y 4 las velocidades alcanzan picos de 42 MBPS y 1000 MBPS respectivamente, todo ello implementando cada vez más tecnología de comunicaciones optimizada, por ejemplo, con 3G aparece la comunicación UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) y en 4G aparece el LTE (Long Term Evolution). Todos estos desarrollos de generaciones de comunicaciones como estándares permitieron a la industria tecnológica, tener una plataforma estable sobre la cual se construyó el desarrollo tanto en software y hardware de comunicación actual.

pág. 15

La tecnología 5G y tendencias de la tecnología de comunicación

Entendiendo el concepto de evolución generacional y la tendencia anterior mente observada, es claro que el requerimiento tecnológico prevalente corresponde al tráfico de internet, priorizando la velocidad, baja latencia y servicios que hagan uso de esos beneficios, garantizando satisfacer los requerimientos cada vez más complejos, lo que lleva a que la siguiente generación 5G tenga como objetivo expandir velocidad, y servicios.

Al respecto CISCO Systems (2018) en su artículo “whats 5G Manifiesta”:

La tecnología 5G tiene una velocidad máxima teórica de 20 Gbps, mientras que la velocidad máxima de 4G es de solo 1 Gbps. 5G también promete una latencia más baja, que puede mejorar el rendimiento de las aplicaciones comerciales, así como otras experiencias digitales (como juegos en línea, videoconferencias y automóviles autónomos).

Mientras que las generaciones anteriores de tecnología celular (como 4G LTE) se centraron en garantizar la conectividad, 5G lleva la conectividad al siguiente nivel al ofrecer experiencias conectadas desde la nube a los clientes. Las redes 5G están virtualizadas y controladas por software, y explotan las tecnologías en la nube.

Para complementar este concepto podemos ver la figura 2:

Figura 5 tendencias de la 5Gfuente: cisco Systems. pág. 16

Entendiendo lo citado podemos inferir que la generación 5G está diseñada no solo para el tráfico común de servicios de video y descarga de información sino también para brindar experiencias de conectividad de virtualización presencial.

Fue la UIT (Unión International of Telecomunication) que a principios del 2012 con la publicación de "IMT para 2020 y en adelante" sienta las bases para iniciar las investigaciones sobre 5G estableciendo requisitos y visión para el desarrollo de esta tecnología. En ese sentido los miembros integrantes de la UIT se encuentran elaborando las normativas internacionales para obtener redes 5G con óptimos desarrollos, alineados a los requerimientos establecidos en el documento publicado.

Es así como Tim Pohlmann

(2018) en su artículo “¿Quién lidera la carrera de patentes 5G?” nos menciona:

Las principales compañías de telecomunicaciones compiten para la concesión de licencias de patentes 5G esto se debe a que se prevé que sea mucho mayor que 3G y 4G ya que se requerirán patentes 5G fuera del sector de teléfonos inteligentes. Dado que La interconectividad de los diferentes sistemas y la comunicación a través de múltiples dispositivos se basa en una especificación común del estándar 5G.

Debido al potencial de mercado de 5G, vale la pena mirar a las empresas que participan activamente en el desarrollo del estándar 5G. El estándar 5G se desarrolla y adapta en reuniones internacionales donde las empresas presentan contribuciones técnicas.

Es así como Tim Pohlmann (2018) nos presenta en la figura 3, Utilizando la herramienta de plataforma IPlytics, las principales empresas que han realizado contribuciones técnicas a la tecnología 5G solicitando patentes de desarrollo en esta tecnología.

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Figura 6 requerimiento de patentes en tecnologíaFuente: IPystics

Actualidad de la tecnología 5G en el Perú

El Perú, como en la mayoría de países sin desarrollo propio de tecnología de comunicación, se encuentra a la espera de normar e implementar la tecnología 5G, sobre esto el Ministerio de transportes y comunicaciones del Perú (MTC), en octubre del año 2019, publicó en el diario oficial El Peruano la Resolución Ministerial N°523-2019-MTC/01.03, que pretende la reasignación y sectorización en el PNAF del rango de frecuencias 3 400 – 3 800 MHz (3.5 GHz), para que se pueda usar en servicios de Telecomunicaciones Móviles Avanzadas (IMT) y lograr promover la introducción y la expansión de la tecnología 5G.

Al respecto el Ministerio de Transporte y Comunicaciones emitió, en marzo del 2020, la resolución directoral (R.D N°095-2020-MTC/27) en la que dispone suspender el proceso de

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reordenamiento de espectro de la banda 3,5GHz, dado que en esta norma se propone evaluar otras formas de atribución de frecuencias. Pero eventualmente la tendencia inmediata es definir el rango de frecuencia de uso para empezar el uso de la tecnología 5G.

En lo que respecta a la implementación técnica, recién se vienen haciendo planeamiento de implementación y pruebas piloto todo ello realizado por empresas operadoras de telefonía móviles netamente privados.

Según el diario Gestión (2019) en su artículo “Telefonía móvil: ¿Cuántas antenas necesitará el Perú para la tecnología 5G?” nos da un estimado de implementación sobre 5G:

Bajo este panorama, se estima que el pleno desarrollo de la tecnología 5G en países como Perú –que promete dotar del servicio de internet a la velocidad de la luz– se esperaría hacia el 2025. Según estimaciones de la Asociación Interamericana de Empresas de Telecomunicaciones (ASIET) para el 2025, el 14% de las conexiones totales en América Latina serán en 5G.

Lo antes visto nos indica que el estado peruano está en los preparativos para brindar una plataforma estable que atraiga a las compañías implementadoras de telecomunicaciones para el desarrollo de 5G ya que es solo cuestión de tiempo para la definición de la frecuencia de uso de 5G y para su implementación masiva dado que ya se encuentran realizando pilotos las principales compañías de telecomunicaciones del país.

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Figura 7 bandas operadas por tecnología 5GFuente: 3GPP

Smart cities y el uso de drones en seguridad ciudadana

Dado que, como ya hemos visto, la tendencia mundial en el desarrollo de las telecomunicaciones es a optimizar las velocidades de comunicación para poder volcar servicios diversos que hagan uso de esas mejoras en prestaciones, podemos enmarcar el tema que nos concierne en seguridad ciudadana sobre el uso de Smart Cities. pág. 20

Primero, hay que entender a que nos referimos cuando hablamos de Smart City, podemos simplificarla diciendo que se trata de automatizar funciones y servicios propios de una ciudad, por ejemplo, control energético inteligente, control de unidades móviles inteligente, control de tráfico inteligente y muchos más, pero sobre todo lo que nos aboca que es la seguridad ciudadana enmarcada en una ciudad inteligente.

Actualmente, uno de los beneficios de una ciudad inteligente a través de la optimización de comunicaciones es la comunicación continua de sus elementos, llevando los incidentes remotos a virtualizarlo presencialmente y es allí donde el uso de la tecnología 5G y la conexión de los drones en la vigilancia ciudadana se unen para lograr un beneficio al ciudadano y optimizar los servicios de seguridad ciudadana.

Alrededor del mundo se vienen desarrollando una integración entre los sistemas de comunicación, los sistemas vigilancia y sistema de control virtualizado, todo esto en materia de seguridad ciudadana enmarcadas en ciudades inteligentes como tendencia de desarrollo presente.

Normativa actual peruana para el uso de drones

El estado peruano mediante la Norma Técnica Complementaria (NTC 001-2015) establece que 3 requisitos para la operación de drones y que citamos a continuación:

1. Registrarlo. El operador de un drone solicitará a la Dirección de Certificaciones y Autorizaciones de la DGAC una tarjeta de registro en la que dejará constancia de los datos del equipo. Este documento se solicita de manera presencial en la sede central del MTC (Jr. Zorritos 1203, Cercado de Lima) o en los Centros de Atención al Ciudadano que el sector tiene en las regiones. Este trámite toma 48 horas.

2. Acreditar al piloto. La DGAC habilitará a un ciudadano como operador de drone siempre y cuando este haya sido capacitado y certificado por un Centro pág. 21

de Instrucción de Aviación Civil o una institución Aero deportiva acreditada por el ministerio. Y, además, apruebe la evaluación teórica tomada por la Coordinación de Licencias Aeronáutica.

3. Solicitar permiso para sobrevuelo. No hay restricción para el sobrevuelo en zonas rurales. Sin embargo, si se desea manipular un drone en un área urbana, el piloto deberá solicitar anticipadamente un permiso al MTC. El documento deberá ser ingresado por mesa de partes -dirigido a la DGAC- indicando fecha, hora y coordinadas en las que hará uso del dispositivo.

Sin embargo, aún no existe una división especifica que fiscalice el cumplimiento de estas directivas.

El uso de drones y el derecho a la privacidad

Existe debate a nivel nacional y mundial se da con respecto a uso de drones y conservación, en el Perú existe ya un pronunciamiento del tribunal constitucional sobre el uso de drones, por un caso presentado en la demanda “Sentencia 411/2020 del Exp. Nº 03882-2016-PHC/TC y del Exp. Nº 4038-2016-PHC/TC”, en la cual en su resolución establece algunos puntos importantes a citar:

 En primer lugar, la manipulación de aeronaves pilotadas a distancia en zonas urbanas tiene altas probabilidades de vulnerar o amenazar la tranquilidad y seguridad personal de los ciudadanos. Por este motivo, el uso de los dispositivos dron es susceptible de ser regulado y limitado.

 Resulta razonable que las limitaciones que se establezcan a su uso encuentren excepciones en los casos en los que sean realizadas por entidades públicas en actividades gubernamentales de seguridad ciudadana o de interés público. Sin

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perjuicio de esto, la operación gubernamental debería reconsiderarse en caso su ejecución entrañara una violación grave o irreparable a la privacidad de las personas.

 Sin necesidad de ingresar a un espacio privado de manera física, a través de un dron se pueden captar detalles íntimos de la vida personal o familiar. En ese sentido, para sobrevolar un dron se deberían tomar todas las precauciones necesarias para evitar vulnerar o amenazar, por ejemplo, el derecho a la intimidad de cualquier persona.

 Con el fin de evitar irrupciones en la vida privada y familiar de las personas, el operador de dispositivos dron debería evitar acceder a lugares que impliquen un riesgo para la intimidad de las personas, como ventanas, jardines, terrazas o cualquier otro espacio de una propiedad privada cuyo acceso no le fuere previamente autorizado.

 Para que la intrusión de los drones en la privacidad se justifique, ésta debería ser razonable y proporcional al beneficio que pretende obtener. En este sentido, no se debería permitir una intromisión desproporcionada en la privacidad del titular del dato.

 Excepto en situaciones de interés público y de carácter humanitario, como por ejemplo en situaciones de emergencia o siniestros, los operadores de aeronaves piloteadas a distancia deberían tener prohibido sobrevolar predios privados o del Estado sin autorización previa del morador o de la autoridad pertinente.

 La recolección de datos personales mediante el uso de drones sería lícita en los casos en los que se realice dentro de un predio de uso propio (por ejemplo: en una propiedad privada, alquilada, o adquirida mediante concesión pública, etc.), o cuando se actúe dentro de su perímetro, sin invadir el espacio de uso público o de terceros.

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 A pesar de estar en espacios públicos y debido a los posibles riesgos a la integridad personal, debería prohibirse el sobrevuelo de drones sobre aglomeraciones de personas. Asimismo, las personas mantendrían su derecho a la privacidad y a su imagen a pesar de encontrarse en espacios públicos.

Uso de drones en seguridad Nacional

El 4 de mayo del 2017 se creó el escuadrón de drones de la policía nacional del Perú, esta división cuenta ya con alrededor de 30 pilotos que operan drones de 600 gramos y que ya intervinieron en mas de 50 operaciones entre ellas supervisión, búsqueda y rescate y patrullaje local.

Aun sin una plataforma de operación remota fiable y optima, la conducción de estos drones las realiza los efectivos policiales a distancias máximas de 200 metros.

Por declaraciones de los efectivos operadores de drones de la PNP, se puede intuir que el nivel de integración a las operaciones de seguridad ciudadana será cada vez mayor, así como lo indica el Cap. PNP Diego León Gutiérrez:

“Este es un escuadrón que se inició bajo un tema de seguridad ciudadana, pero por las bondades que te ofrece esta tecnología se fue ampliando para todas las áreas de la Policía Nacional”.

A su vez por declaraciones efectuados por el comandante de la división El General PNP Alfredo Vildoso Rojas, se da a conocer la necesidad de avanzar cada ves más en prestaciones tecnológicas de los drones que sirvan como herramienta para sus labores.

“Con esta herramienta vamos a lograr mayor tranquilidad y vamos a contribuir significativamente a la seguridad ciudadana y estas intervenciones que hemos tenido van a ser más frecuentes para ganarnos la confianza del ciudadano”

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Uso de drones en seguridad ciudadana en el distrito de San Borja

Dada la coyuntura presentada a inicios del año 2020 en la que la pandemia de covid-19 hizo que el gobierno decretara un estado de confinamiento por emergencia sanitaria. El distrito de san Borja empleo experimentalmente el uso de drones para verificar el confinamiento de un sector del distrito. Esto se llevó a cabo a poca escala y con transmisión de imágenes de manera muy limitada dado que el dron transmitía directamente al operador situado a pocos metros del dron.

Al margen de la transmisión a poca escala, es claro la tendencia tecnológica del distrito en el cual pretende hacer uso de la tecnología de punta para servicios de seguridad ciudadana que lleven a reacciones rápidas del personal correspondiente.

Apreciaciones finales

Según lo antes vistos podemos concluir que en un mundo globalizado como en el que actualmente vivimos, podemos contar con acceso a tecnologías de vanguardia de manera rápida, a diferencia de décadas anteriores en donde las tecnologías primero eran desarrolladas en los países tecnológicamente avanzados y que luego llegaban a nuestro país con un desface de años.

La actual oportunidad que nos brinda internet y el comercio globalizado nos sirven como herramientas para contar con soluciones tecnológicas ajustadas a la realidad local, como es el hecho del uso de drones cuyas virtudes pueden ser explotadas en beneficio del país.

El desarrollo de plataformas 5G es posible y constituirá una revolución en el campo de las telecomunicaciones dado que, desarrollando plataformas de este tipo y explotando sus capacidades, se podrán implementar soluciones que en las generaciones anteriores de comunicaciones móviles eran impensables, es por ello que podemos aprovechar este proyecto pág. 25

de diseño de una plataforma de comunicación 5G para el control de drones y también tomarlo para replicar soluciones, no solo de control de drones, sino de soluciones tecnológicas con requisitos técnicos similares.

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CAPITULO 2

2 MARCO TEORICO

 TECNOLOGÍA 5G

El 3GPP, 3rd Generation Partnership Project, es el organismo de estándares que publica especificaciones acordadas que definen los estándares de comunicaciones inalámbricas. Esta organización ha trazado una línea de tiempo para 5G, y la primera fase de definición de 5G, llamada New Radio o NR, se aprobó a principios de diciembre de 2017. Según Sarah Yost, en su artículo “todo lo que un ingeniero saber sobre 5G” nos dice:

Aunque NR Phase 1 será diferente del protocolo LTE comúnmente utilizado en las comunicaciones móviles actuales, también habrá similitudes. Las diferencias más marcadas entre LTE y NR son el ancho de banda de la portadora y la frecuencia de operación. Además, NR agrega nuevas capacidades en la forma de manejar las frecuencias, tanto en los dominios analógicos como digitales.

La siguiente tabla ilustra una comparación en paralelo de las especificaciones clave para LTE y NR.

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Tabla 3 Bandas de frecuencia de ondas milimétricas

2.1 VENTAJA TECNOLOGÍCA 5G ALINEADAS AL CONTROL DE DRONES

Como hemos visto 3 principales requisitos para el desarrollo de nuestra plataforma de comunicación, esta es:

 Baja latencia  Alta capacidad de transmisión por celda  Alta eficiencia de espectro en cobertura por celda

Dado el desarrollo de la reciente tecnología 5G podemos ver que cuenta con una serie de características que nos lleva a proponerla como idónea para la resolución de nuestra problemática, a continuación, un cuadro elaborado por globbit.com:

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Figura 8 ventajas 5Gfuente Cisco Systems

Por ello desarrollaremos la solución en base a esta nueva tecnología que, por las características observadas, se encuentra alineada a los requerimientos que debemos satisfacer para asegurar la plataforma que permita el despliegue de drones usados en seguridad ciudadana.

Es importante comprender exactamente qué es 5G. Primero, no es una actualización de 4G. La tecnología detrás de 5G permitirá velocidades de transferencia de datos más rápidas que 4G. Según Science Daily:

“Estamos hablando de velocidades 100 veces más rápidas de lo que estamos acostumbrados con 4G. Dará la bienvenida a una nueva era de innovación y protocolos de comunicación de dispositivos que impactan en cómo las aplicaciones de red trabajan juntas. Conectará una cantidad incalculable de dispositivos entre sí.”

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2.2 PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE UNA RED 5G

Observando en la figura 7 podemos preciar que el sistema de comunicación está basado completamente en una arquitectura IP

Figura 9 Concepto comunicación 5Gfuente: https://www.tutorialspoint.com/

El sistema está basado como un terminal de usuario principal y luego una cadena de tecnologías de acceso por radio que funcionan independientemente. Cada una de estas tecnologías de radio se considera el enlace IP para las comunicaciones de Internet.

La tecnología IP está diseñada y optimizada para garantizar los datos de control suficientes para el enrutamiento correcto de paquetes IP relacionados con conexiones específicas de conexión de aplicaciones, es decir, sesiones cliente servidor que se producen desde la internet hacia los dispositivos móviles. Además de ello, para que el enrutamiento de los paquetes sea accesible, se deben aplicar las políticas fijadas por el usuario. como se muestra en la figura 8

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Figura 10 Estructura de conexión IP 5Gfuente: https://www.tutorialspoint.com/

2.3 LÓGICA DEL NÚCLEO 5G

Como se muestra en la Figura 9, el núcleo 5G es un punto en donde convergen las tecnologías, su diseño facilita que el núcleo 5G funcione en modo multimodo paralelo, incluido el modo de red IP y el modo de red 5G. En este modo es capaz de controlar todas las tecnologías de la red de RAN y diferentes redes de acceso DAT. A causa de que la tecnología es compatible y gestiona todas las nuevas implementaciones basadas completamente en tecnología 5G, es más eficiente, menos complicada y más potente.

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Figura 11 lógica núcleo 5Gfuente: https://www.tutorialspoint.com/

Una gran ventaja de usar esta estructura es que cualquier modo de servicio se puede abrir en el Nuevo modo de implementación 5G como Modo de servicio combinado mundial (WCSM). WCSM es una característica la tecnología 5G que permite agregar fácilmente nuevos servicios a través del servicio multimodo paralelo.

2.4 ESTRUCTURA DE UNA PLATAFORMA DE COMUNICACIÓN 5G

Una red 5G se compone de una red de acceso (AN) 5G y una red central 5G (5GC). La propia red de acceso está formada por una radio de nueva generación red de acceso (NG-RAN), que utiliza la nueva interfaz de radio 5G (NR), y / o un AN que no es 3GPP (por ejemplo, WiFi, xDSL, etc.) que se conecta a una red central 5G. Las diferentes entidades de la red están conectadas por un transporte TCP / IP subyacente de red, que admite QoS.

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Figura 12 Arquitectura NRfuente: Andrea Detti “Arquitectura 5G”

Así como las generaciones anteriores, una red 5G conecta el equipo de usuario (UE) con redes de datos. El servicio de conectividad 5G se denomina Sesión PDU. Del punto de vista de la capa de transporte, una sesión de PDU se realiza mediante una secuencia de túneles NG en 5GC, y de uno o más portadores de radio en la interfaz de radio. Este conjunto de conexiones eventualmente conecta el UE a sus funciones de control y a la red de datos externa para que el usuario realice un intercambio de tráfico. Una tarea importante de la red móvil es establecer y liberar los túneles de conexión y los portadores de una manera dinámica y así poder seguir los movimientos y estados del usuario (inactivo, conectado, etc.) Una sesión de PDU es muy similar a un portador de EPS en LTE, diferenciados en el modo de QoS y su manejo.

2.5 RED DE ACCESO POR RADIO DE NUEVA GENERACIÓN (NG-RAN)

Como se muestra en la fig. 11, el NG-RAN consta de un conjunto de estaciones base 5G, llamadas gNB, que están conectados al núcleo (5GC) a través de un conjunto de interfaces lógicas. Como en LTE, las gNB se puede interconectar a través de la interfaz Xn (radiada) para pág. 33

mejorar la movilidad (por ejemplo, rulares) y funciones de gestión (por ejemplo, coordinación de interferencia entre células).

La funcionalidad de un gNB a veces se distribuye. En ese caso, el resultado

La arquitectura está formada por una unidad central (gNB-CU) que controla una o más unidades distribuidas (gNB-DU) a través de la interfaz F1 (fibrada). Una unidad distribuida está conectada a un cabezal de radio remoto (RRH), es decir, el transceptor de radio real. La unidad central es nuevamente dividida en dos partes, una para las funciones del plano de control (gNB- CU-CP) y otra para Funciones del plano de usuario (gNB-CU-UP), siguiendo la separación del plano de control y del usuario (CUPS) / enfoque SDN que ya se han introducido en las últimas versiones de LTE. La figura 11 nos esquematiza la arquitectura general

Figura 13 esquematización de la 5Gfuente: Andrea Detti “Arquitectura 5G”

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2.6 STACK O PILA DE PROTOCOLO NG-RAN EN 5G

Figura 14 Proceso de pilas en 5G fuente: Andrea Detti “Arquitectura 5G”

El proceso de formación de la pila de protocolos cruza la interfaz de radio y su colocación en las unidades gNB antes mencionadas. La pila es casi la misma que la LTE, excepto para el protocolo de adaptación de datos de servicio (SDAP) del plano de usuario.

Las principales funcionalidades de las diferentes capas son las siguientes:

 La capa física (PHY) contiene el procesamiento de señales digitales y analógicas funciones que utilizan la estación móvil y la base para enviar y recibir información. Eso Arquitectura se basa en OFDMA, con espaciado de portadora adaptable (15,30,60,120,240 kHz) y un esquema de codificación / modulación adaptativa (por ejemplo, de π / 2 BPSK a 256 QAM) [2].

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 El protocolo de control de acceso al medio (MAC) proporciona un control de bajo nivel de capa física, principalmente mediante la programación de transmisiones de datos entre el dispositivo móvil y el gNB.

 El protocolo de control de enlace de radio (RLC) asegura la entrega confiable de flujos de datos que necesitan llegar intactos (HARQ). También maneja la segmentación.

 El protocolo de convergencia de datos por paquetes (PDCP) realiza un transporte de nivel superior funciones relacionadas con la compresión y seguridad de encabezados.

 El protocolo de adaptación de datos de servicio (SDAP) mapea la interacción entre los paquetes de un flujo de QoS y un portador de radio de datos para marcar correctamente los paquetes de datos del usuario.

 El control de recursos radioeléctricos (RRC) es el protocolo de señalización utilizado en los procedimientos de "estrato de acceso" que involucran al móvil y al gNB. Incluye funciones de establecimiento y liberación de conexión; de transmisión de información del sistema; de portador de radio establecimiento, de reconfiguración y liberación; de Procedimientos de movilidad de conexión y de control de potencia.

 El protocolo de estrato sin acceso (NAS) es el protocolo de señalización utilizado entre UE y 5GC para la gestión de sesiones de PDU, seguridad, gestión de movilidad, etc. La entidad 5GC que se encarga de controlar el UE es el acceso y la movilidad función de gestión (AMF), que es similar a la LTE MME.

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2.7 ARQUITECTURA DEL NÚCLEO 5G

Figura 15 planos de control del núcleo 5Gfuente: Andrea Detti “Arquitectura 5G”

La arquitectura NG-RAN, así como su pila de protocolos, es similar a el LTE. Sin embargo, la arquitectura de la red central 5G es única por su conceptualización en manejo y uso del protocolo IP.

La descomposición de las funciones ejecutadas por los nodos de red de anteriores generaciones llevó a una arquitectura 5G completamente definida en términos de funciones de red (NF) que se exponen como servicios. En consecuencia, como podemos ver en la figura 13, cada bloque nombre termina con la letra "F" dado que constituye una “función”.

Como ocurre en el NG-RAN, tenemos un plano de control y uno de usuario. En el plano de usuario, tenemos una o más funciones de plano de usuario (UPF), que llevan principalmente

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Reenvío de paquetes entre los diferentes túneles NG-U que forman la sesión PDU. Todas las demás funciones de red pertenecen al plano de control.

Otro cambio radical con respecto a las generaciones anteriores es el modelado de interfaces, que ha pasado de "punto a punto orientado a bits" a "basado en servicios orientado a web". De hecho, se dice que el núcleo 5G tiene una arquitectura basada en servicios.

Existe una interfaz estandarizada punto a punto (real o lógica) entre cualquier par de las entidades de red interactivas 2G, 3G y 4G, y esta interfaz utiliza un protocolo orientado a bits. En el 5GC, las interacciones entre las entidades del plano de control utilizan interfaces basadas en servicios, soportadas por herramientas orientadas a la web como HTTP / 2, REST. Y JSON.

Mientras que una interfaz punto a punto conecta dos entidades bien definidas, en una interfaz basada en servicios, La interfaz definida por una entidad es en realidad una API que cualquier otra entidad podría usar, esto significa que es un producto único para todos.

El modelado basado en servicios mejora considerablemente la agilidad de la red en la evolución o adaptarse a necesidades imprevistas. En el modelo de interfaz punto a punto, si es que Los diseñadores de sistemas desean agregar una nueva entidad de red y conectarla a un conjunto de N entidades de red antiguas, necesitan estandarizar N nuevas interfaces y crear Protocolos. Esta complejidad a menudo conduce a un endurecimiento de la red. Mientras que con el modelo de interfaz basado en servicios, los diseñadores solo tienen que estandarizar la API de la nueva entidad de red. De manera similar, si es que existe una cadena de redes funciones, NFa-NFb. y ahora que los diseñadores desean presentar otra función de red, NFc, en el medio de la cadena, creando la secuencia NFa-NFc-NFb. Con el modelo punto a punto, necesitarían estandarizar dos nuevas interfaces: NFa-NFc y NFc-NFb. Al utilizar el modelo basado en servicios, Solo es necesario estandarizar la API de NFc, y eso solo si NFc es una entidad nueva. Si NFc ya está estandarizado, solo necesitan reconfigurar la secuencia de funciones.

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La parte superior de la figura 13 muestra el conjunto de funciones de red que forman el plano de control 5G. Todos ellos exponen interfaces basadas en servicios. Por esta razón, son representado como conectado por un bus de red en lugar de por enlaces punto a punto.

El nombre de la interfaz es igual al nombre de la función, con una "N" como prefijo. En esto disposición, una NF consulta una función de repositorio de red (NRF) para descubrir y habilitar la comunicación con otras FN. La inserción de una nueva función de red, incluyendo uno de terceros, es simplemente la inserción de un registro en la base de datos NRF. Bajo controles de seguridad adecuados (es decir, autenticación y autorización), un subconjunto de Las interfaces basadas en servicios puede exponerse fácilmente a usuarios externos, como terceros. proveedores de aplicaciones, para permitirles optimizar sus servicios.

En la parte inferior de la figura 13, tenemos el conjunto de entidades de red pertenecientes al plano de usuario. Como podemos ver, todavía tenemos interfaces punto a punto allí, identificadas por una "N" más un número.

2.8 FUNCIONES DEL NÚCLEO 5G Y SU RELACIÓN CON 4G.

 La función de plano de usuario (UPF) maneja el reenvío del túnel NG-U y el servicio de ruta de datos relacionados, como anclaje para traspaso, QoS y política de tráfico aplicación. Puede haber múltiples UPF asociadas con un UE; estas UPF pueden estar ubicados en un solo corte o en varios. La UPF contiene partes del 4G Funcionalidades como la SGW y PGW.

 La función de gestión de sesiones (SMF) es la parte de control de una sesión de PDU. Es decir, configura túneles NG, asigna direcciones IP con DHCP y configura dirección del tráfico (por ejemplo, hacia un tercero o una nube borde). Puede haber varios SMF asociados con un UE, aunque solo uno por segmento. El SMF contiene partes de las funcionalidades 4G MME y PGW. pág. 39

 La función de gestión de acceso y movilidad (AMF) maneja toda la señalización 5GC que viene y se dirige al UE. A diferencia del SMF, es una función única que está presente en varios cortes. Admite el acceso de los usuarios a la red y gestiona movilidad interactuando con el UE y con otras FN (por ejemplo, SMF, AUSF, etc.). El AMF contiene parte de la funcionalidad 4G MME.

 La función del servidor de autenticación (AUSF) admite la autenticación para 3GPP y acceso no 3GPP. Contiene parte de la funcionalidad 4G HSS.

 La función de gestión unificada de datos (UDM) puede considerarse un repositorio de Información relacionada con UE, como credenciales, identificadores, detalles de AMF y SMF asignaciones para la sesión. La idea de la UDM es crear, siempre que sea posible, una base de datos central para la información de configuración del UE, de modo que los NF pueden diseñarse como servicios sin estado, mejorando la agilidad de la arquitectura. Los UDM contiene parte de la funcionalidad 4G HSS.

 La función de control de políticas (PCF) es una entidad unificada que proporciona reglas de políticas (QoS, filtrado, carga, etc.) a otras funciones del plano de control, como SMF. El PCF contiene parte de la funcionalidad 4G PCRF.

 La función de selección de segmento de red (NSSF) selecciona el conjunto de segmento de red que sirven al UE, junto con el mejor AMF para ese propósito. No está presente en 4G.

 La función de exposición de la red (NEF) expone las capacidades de las redes y eventos de red / UE para terceros, función de aplicación, informática de borde y otros fines. No está presente en 4G.

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 La función de almacenamiento de red (NRF) establece instancias de funciones de red. Cuando recibe una solicitud de búsqueda de NF de una instancia de NF, proporciona las instancias halladas de NF. No está presente en 4G.

 La función de aplicación (AF) se asemeja a un servidor de aplicaciones que puede interactuar con los otros NF del plano de control. Los AF pueden existir para diferentes servicios de aplicaciones, y puede ser propiedad del operador de red o de terceros de confianza.

2.9 SLICING DE RED EN LA ARQUITECTURA 5G

La arquitectura central de 5G está compuesta por funciones de red. Esta estructura permite su implementación inmediata con software y herramientas en la nube.

Las funciones de red se pueden implementar como piezas de software integradas en máquinas virtuales y se ejecutan utilizando una infraestructura en la nube cuyos servidores están repartidos por toda la red 5G y están interconectados por un SDN ágil. Esto permite una fácil reconfiguración de la conectividad de la red virtual. entre las FN "virtuales".

Al utilizar una implementación basada en la nube de este tipo, existe un desacoplamiento de los NF tanto del hardware de ejecución como de la infraestructura de conexión de la red.

La implementación basada en la nube de la red 5G también hace posible que un inquilino pueda crear un entorno TIC aislado, formado por instancias específicas de control y NF de plano de usuario, respaldados por una red virtual 5GC dedicada y radio personalizada. Un entorno tan aislado es en realidad un segmento 5G, es decir, una red como servicio ofrecido independientemente.

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Un operador de red puede implementar múltiples segmentos de red con características diferentes, o con las mismas características, pero para diferentes grupos de UE.

Tabla 4 identificadores SST

Cada segmento tiene un identificador único, que incluye el segmento / tipo de servicio (SST), refiriéndose al comportamiento esperado del segmento en términos de características y servicios. Actualmente, hay tres valores de SST estandarizados en la figura 14. Estos se utilizan para apoyar la Casos de uso de itinerancia para los tipos de servicio / segmentos más utilizados de manera más eficiente.

2.10 HERRAMIENTAS DE CÁLCULO DE ESTACIONES BASE 5G Cálculo de rendimiento 5G NR

Esta Formula nos permite calcular el rendimiento máximo de la red 5G NR para el Dron (dispositivo móvil). Aproximadamente la tasa de transferencia de datos de 5G NR se puede calcular usando la fórmula:

Figura 16 cálculo de rendimiento 5G fuente: 5g-tools.com

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El cálculo se basa en el estándar 3GPP TS 38.306 que se refiere a la capacidad de acceso de radio del equipo de usuario NR (UE) y utiliza una fórmula para obtener una tasa de transferencia de datos 5G NR en el DL (enlace descendente) y el UL (enlace ascendente).

Cálculo de presupuesto 5G NR Link

Esta herramienta proporciona información que permite calcular el presupuesto de enlace máximo de la red 5G NR en función del radio de celda, la configuración de Nodo/ UT, el modelo de propagación, las atenuaciones, etc.

Puede calcular el presupuesto de enlace (nivel de señal en el receptor) y luego compararlo con la sensibilidad de recepción Rx.

Figura 17 Presupuesto 5G fuente: 5g-tools.com

El cálculo se basa en el estándar 3GPP 38.901. Aproximadamente el presupuesto de enlace de 5G NR se puede calcular usando la fórmula:

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Figura 18 formula presupuesto 5G fuente: 5g-tools.com

Cálculo de eficiencia espectral 5G NR

Esta La fórmula permite calcular la eficiencia espectral de la red 5G. Aproximadamente la eficiencia espectral de 5G NR (bits / seg / Hz) se puede calcular usando la fórmula:

Figura 19 formula eficiencia espectral 5G fuente: 5g-tools.com

El cálculo se basa en la recomendación del estándar 3GPP. Para obtener el resultado correcto de la calculadora de eficiencia espectral, es necesario:

Calcular el rendimiento 5G NR (depende del número de capas MIMO, ancho de banda, rango de frecuencia, tipo de modulación, etc.) para obtener un resultado correcto, el número de portadoras de componentes agregados debe ser 1).

También hay que Dividir el rendimiento de 5G NR, bps por ancho de banda de canal (banda), Hz. pág. 44

Cálculo de dBm Watt de emisión de la estación base

La fórmula permite calcular el dBm desde Watt (o mW) y viceversa (Watt o mW desde dBm) usando las fórmulas:

Figura 20 formula emisión dbm 5Gfuente: 5g-tools.com

Cálculo de pérdida de trayectoria de espacio libre (FSPL)

La Formula se basa en la Recomendación UIT-R P.525-4 y le permite calcular la pérdida de ruta de espacio libre en función de la frecuencia y la distancia entre Tx y Rx.

Figura 21 FSPL 5Gfuente: 5g-tools.com

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El FSPL se puede calcular usando la fórmula:

Figura 22 fórmula 1 FSPL 5G fuente: 5g-tools.com

Fórmula de pérdida de trayectoria de espacio libre

Para un cálculo más preciso de la pérdida de ruta (PL), puede agregar la ganancia de la antena transmisora (receptora) y las pérdidas del alimentador:

Figura 23 fórmula 2 FSPL 5Gfuente: 5g-tools.com

Protocolos usados por 5G

Como nos dice Ana García Armada, Catedrática de Teoría de la Señal y Comunicaciones en la Universidad Carlos III de Madrid

Independientemente que se quieran usar otros protocolos de red, el 5G está por debajo de eso. Es como cambiar de usar cables a fibra, el protocolo TCP/IP está por encima. Preguntamos a García Armada si el 5G deja atrás estos protocolos y nos dice que no. “La 5G define la interfaz radio y la arquitectura de red terrestre que hacen posibles

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las conexiones de datos móviles más rápidas y eficientes. No estandariza los protocolos de internet, como es el caso del TCP/IP”.

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CAPITULO 3

INTRODUCCION

En este capítulo analizaremos la situación actual del distrito de San Borja desde el punto de vista de seguridad ciudadana, esto nos llevara a conocer los planes de seguridad elaborados por la Gerencia de Seguridad Humana, las zonas de mayor delincuencia, las estadísticas manejadas por la Municipalidad de San Borja, así como los planes de patrullaje con los que cuenta esta comuna y de las cuales nos nutriremos para direccionar la distribución de la capacidad de la plataforma de comunicación propuesta.

A través del análisis de estos planes de Seguridad Ciudadana podemos llegar a establecer correctamente las necesidades de la comuna, en materia de requerimiento de patrullaje, supervisión vía video, zonas de atención, etc.

Debido a que ya son los especialistas y los documentos oficiales emitidos por la misma Municipalidad de San Borja los que constituirán la base primordial para establecer las necesidades y requisitos de nuestra red 5G a diseñar, es necesario, finalmente, alinear los requerimientos, que serán los que nuestra plataforma diseñada deba cumplir, estableciéndolas como metas a alcanzar.

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3 DEFINICIÓN DEL PROBLEMA

La municipalidad de San Borja no cuenta con una plataforma de comunicación, que permita centralizar la recepción de imágenes de drones desplegados a lo largo del distrito desde el centro de control y operación de la gerencia de Seguridad Humana.

Debido a esto, la Gerencia de Seguridad Humana no puede hacer uso de los beneficios de usar drones como herramienta en sus labores de detección y prevención de incidentes ocurridos en su comunidad.

3.1 ANALISIS DEL PROBLEMA

OBJETIVO DE LA GERENCIA DE SEGURIDAD HUMANA

Como ya mencionamos anteriormente, la Gerencia De Seguridad Humana es el órgano perteneciente a la Municipalidad de San Borja encargado de intervenir y prevenir los actos delictivos ocurridos en su territorio, para enfocar estos principios a continuación citamos su misión y visión:

VISIÓN Hacer del Distrito de San Borja, un lugar que asegure la convivencia pacífica de la población, en un marco de confianza, tranquilidad y paz social, que permita una mejor calidad de vida. Con el apoyo y participación de todas las autoridades locales y población organizada, representando a un Estado cercano a la ciudadanía, con calidad social y humana.

MISIÓN

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El Comité Distrital de Seguridad Ciudadana del Distrito de San Borja, pondrá en práctica el Plan Local, desarrollando las estrategias multisectoriales, cuya ejecución asegure la reducción de la violencia e inseguridad; estableciéndose metas trimestrales, semestrales y anuales susceptibles de ser monitoreadas y evaluadas, cuyos resultados aseguren conocer la eficiencia y eficacia de su puesta en ejecución con el apoyo de la participación ciudadana, a fin de asegurar la reducción de la violencia e inseguridad.

Dentro del plan estrategia de Seguridad Ciudadana elaborado por el Distrito de San Borja el 2019, se delimitan sus objetivos de la siguiente manera:

OBJETIVO

Fortalecer el trabajo multisectorial en el Distrito de San Borja, mediante la interrelación, capacitación, asistencia técnica y administrativa de los sectores e instituciones comprometidas, con la participación de la comunidad organizada, a fin de mejorar los niveles de percepción de Seguridad Ciudadana.

OBJETIVOS ESTRATÉGICOS

OC1: Disponer de un Sistema Local articulado y fortalecido.

OC2: Promover la participación de los ciudadanos, la sociedad civil, el sector privado y la tecnología con comunicación para enfrentar la inseguridad ciudadana.

OC3: Fortalecer las acciones de la Policía Nacional y del Serenazgo como 02 instituciones modernas para desarrollar una gestión eficaz y eficiente con altos niveles de confianza ciudadana.

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OC4: Implementar espacios públicos seguros como lugares de encuentro ciudadano.

Figura 24 Lineamientos Gerencia Seguridad Humana Fuente Municipalidad de San Borja

3.2 ANÁLISIS DEL MAPA DELICTIVO DEL DISTRITO

Como es materia regular, la gerencia de Seguridad Humana, establece un plan de acción anual, la cual se basa en estadísticas recogidas en campo, así como en planes de acción reactivos y preventivos, que ayuden a que las tasas delictivas reflejadas en las estadísticas disminuyan idealmente.

A continuación, veremos las estadísticas recogidas en el Plan de Seguridad Ciudadana del Distrito de San Borja 2019, elaborado por la Gerencia de seguridad Humana que constituye el elemento base para todo plan de acción en el distrito.

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Figura 25 Incidencias delictiva Fuente Municipalidad de San Borja

Figura 26 tipologías delictivas Fuente Municipalidad de San Borja De los cuadros estadísticos elaborados por la Municipalidad, se puede apreciar que son 2 tipos de incidentes delictivos que priman en el distrito:

 Delitos contra el patrimonio, son aquellos actos delictivos que consisten en el hurto de un bien con el fin del lucro, pudiendo o no ser con violencia.

 Delitos contra la seguridad pública, son los hechos delictivos que ponen en riesgo el bienestar de los integrantes de la comuna.

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Sectorización del delito

Para Gestionar la seguridad ciudadana distrital, la Gerencia de Seguridad Humana divide el distrito en sectores acorde a lo establecido por la Policía Nacional del Perú, es en esta sectorización la que ayuda a gestionar los recursos existentes para optimizar los resultados en materia de seguridad distrital.

Cabe señalar que la sectorización según la Policía Nacional de Perú obedece también a los accesos a patrullajes por avenidas, a los centros de mayor transpirabilidad, a centros residenciales, los espacios de esparcimiento distrital, etc. Lo que lleva a que cada sector tenga una serie de delitos homogeneizados.

Figura 27 sectorización del distrito Fuente Municipalidad de San Borja

Por otro lado, en el análisis que hace la Gerencia de seguridad Humana sobre las zonas de ocurrencia de delitos podemos observar la zona que requieren mayor patrullaje, ya que, como veremos más adelante, la Gerencia de Seguridad Humana considera como fundamental el pág. 53

control patrullado de las zonas problemáticas para reaccionar ante incidentes, así como también se puede llegar a establecer este tipo de patrullaje como herramienta disuasiva.

Sector 1:

Figura 28 lugares de incidencia delictiva sector 1Fuente Municipalidad de San Borja

Resumen de requerimiento de patrullaje sector 1:

Tabla 5 requerimiento patrullaje sector 1

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Sector 2:

Figura 29 lugares de incidencia delictiva sector 2Fuente Municipalidad de San Borja

Resumen de requerimiento de patrullaje sector 2:

Tabla 6 requerimiento patrullaje sector 2

Sector 3:

Figura 30 lugares de incidencia delictiva sector 3Fuente Municipalidad de San Borja

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Resumen de requerimiento de patrullaje sector 3:

Tabla 7 requerimiento patrullaje sector 3

Sector 4:

Figura 31 lugares de incidencia delictiva sector 4 Fuente Municipalidad de San Borja

Resumen de requerimiento de patrullaje sector 4:

Tabla 8 requerimiento patrullaje sector 4

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Sector 5:

Figura 32 lugares de incidencia delictiva sector 5Fuente Municipalidad de San Borja Resumen de requerimiento de patrullaje sector 5:

Tabla 9 requerimiento patrullaje sector 5

Sector 6:

Figura 33 lugares de incidencia delictiva sector 6 Fuente Municipalidad de San Borja

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Resumen de requerimiento de patrullaje sector 6:

Tabla 10 requerimiento patrullaje sector 6

Sector 7:

Figura 34 lugares de incidencia delictiva sector 7Fuente Municipalidad de San Borja

Resumen de requerimiento de patrullaje sector 7:

Tabla 11 requerimiento patrullaje sector 7

3.3 BALANCE DE REQUERIMIENTO DE PATRULLAJE

Según lo visto en los cuadros resúmenes del incidencias delictivas y sectores problemáticos incluidos en los planes de acción elaborados por la Gerencia de Seguridad Humana del Distrito de San Borja, podemos elaborar un cuadro balance final del requerimiento de patrullaje distrital de la siguiente manera:

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VALORACION DEL REQUERIMIENTO DE PATRULLAJE

SECTOR 1

SECTOR 2 5% 13% 13% SECTOR 3

SECTOR 4 11% 25%

SECTOR 5 12% SECTOR 6 21%

SECTOR 7

Figura 35 estadística del delito Fuente Municipalidad de San Borja

3.4 PONDERACIÓN DE DRONES POR SECTOR

El número de Drones que usara la plataforma de comunicaciones materia de esta tesis se convierte en fundamental para el dimensionamiento de la solución y para ello debemos tomar principios que nos ayuden a obtener un requerimiento cuantificable, de esta manera los principios a tomar en cuenta son:

 Un dron es controlado por solo un personal operador, el cual a través del video enviado por el dron a sobre de la plataforma de comunicación, supervisara el sector asignado, de esta manera el número de operadores de drones es igual al número de drones desplegados en el distrito en el mismo periodo de tiempo.

 Toda la visualización de los drones se hace desde la central de monitoreo de la Gerencia de Seguridad Humana. pág. 59

 El dron usara como estándar de transmisión la calidad FHD, 30 fps con compresión H.264 dado que actualmente se usa como estándar en las cámaras del tipo Domo instaladas estáticamente en los postes distribuidos a lo largo del distrito y que satisfacen las necesidades de calidad de visualización.

 Actualmente la Gerencia de seguridad Humana maneja un total de 156 cámaras tipo Domo.

Propuesta de numero de drones a ser operados por la Gerencia de Seguridad Humana.

Como es de experticia sabemos que un operador maneja 4 cámaras al mismo tiempo es decir que el número total de operarios de cámaras de la central de control de operaciones actualmente es de:

 Operadores de cámaras Domo = 156/4 = 39 operadores por turno

Este número nos lleva a proponer que la nueva flota de drones sea manejada por un número igual de operadores con una escalabilidad del 20%, de este modo la propuesta de drones por turno seria:

 Operadores de dron + escalabilidad del 20% = 39 + 20% = 47

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La ponderación del requerimiento de drones sobre un numero de 47 drones por turno de operación se propone de la siguiente manera:

PORCENTAJE PONDERACION DEL SECTOR A DE DRONES REQUERIMIENTO PRATULLAR USADOS POR DE PATRULLAJE SECTOR DEL DISTRITO

SECTOR 1 13% 6

SECTOR 2 25% 12

SECTOR 3 21% 10

SECTOR 4 11% 6

SECTOR 5 12% 5

SECTOR 6 13% 6

SECTOR 7 5% 2

TOTAL 100% 47

Tabla 12 ponderación drones

a. Requerimiento de la plataforma de comunicaciones para el envió de imágenes desde drones a largas distancias.

Alinean el requerimiento de latencia con las pruebas piloto de manejo de drones a través de 5g realizadas por la universidad de Honolulu y recogidas en el documento “Drones 5g use cases” vemos que la latencia máxima aceptada es de 2 ms desde el operador hasta el dron controlado y vise viceversa.

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3.5 CONSUMO DE ANCHO DE BANDA DE CÁMARA POR DRON.

Como ya hemos visto y con base en el plan seguridad ciudadana del distrito de San Borja 2019, las cámaras usadas de manera estándar envían en calidad FHD 30 fps en compresión H.264.

Teniendo esto como base podemos usar la herramienta online en este caso de la página web http://www.stardot.com/ que nos permite calcular el número de Mbps que las cámaras del dron consumirán para el envío de las imágenes recogidas en campo, de esta manera obtenemos:

Figura 36 cálculo de ancho de banda Fuente http://www.stardot.com/

Esto nos indica que el consumo del ancho de banda por cada dron desplegado será igual a 12 Mbps, de ello podemos basarnos para elaborar un requerimiento por sector de la siguiente manera:

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ESCALABILIDA PONDERACIO D DE TOTAL, DE SECTOR A REQUERIMIENT N DE DRONES CAPACIDAD REQUERIMIENT PRATULLA O DE MBPS POR USADOS POR DE O DE MBPS POR R SECTOR SECTOR TRANSMISION SECTOR EN MBPS

SECTOR 1 6 72 72 144

SECTOR 2 12 144 144 288

SECTOR 3 10 120 120 240

SECTOR 4 6 72 72 144

SECTOR 5 5 60 60 120

SECTOR 6 6 72 72 144

SECTOR 7 2 24 24 48

TOTAL 47 564 564 1128

Tabla 13 requerimiento upload

3.6 RELACIÓN DE OBJETIVOS ESPECÍFICOS CON REQUERIMIENTOS

Lista de requerimientos:

1. El consumo de envió de datos de cada cámara montada en cada Dron se debe estandarizar a la misma que actualmente se usa en las cámaras instaladas estáticamente en los postes instalados a lo largo del distrito.

2. La plataforma de acceso de red debe asegurar él envió de toda la data de cámaras desplegadas en drones a lo largo del distrito hacia el centro de operación y control de

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la Gerencia de Seguridad Humana desde donde se procede a la operar de la flota de drones.

3. El hardware y la distribución de antenas deben asegurar que los niveles de señal garanticen una latencia de 2ms de punto a punto y que soporten la suma del consumo de Mbps del total de drones del sector.

4. El dron propuesto debe contar con autonomía de 5 horas o superior lo que corresponde al tiempo promedio de atención de un operador.

5. El dron seleccionado debe contar con capacidad de carga suficiente para el manejo de cámaras y receptor/emisor 5G.

6. La calidad de la cámara debe presentar una calidad en 1080P, con compresión de H.264 y 30 fps, dado que es el estándar usado actualmente por el municipio.

7. Se debe establecer un mapa de calor representativo de la Cobertura de la red 5G a nivel distrito.

8. La instalación de antenas conectadas mediante fibra óptica debe realizarse en los postes en donde ya se encuentran instaladas las cámaras pertenecientes a la municipalidad de San Borja, aprovechado la fibra óptica oscura ya tendida anteriormente, así como la alimentación de energía para el funcionamiento de los nodos 5G.

9. En caso de emergencia, en cada sector se debe de contar con capacidad de transmisión y operación del doble de numero de drones asignados eventualmente a dicho sector.

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Objetivo específico Indicador de Logro Métrica

OE1: Establecer una red de cobertura Mapa de cobertura Mapa de calor móvil en tecnología 5G a lo largo del indicando los puntos indicando los Db en distrito de San Borja nodos de emisión y el distrito la intensidad de señal brindada al distrito

OE2: Establecer el ancho de banda Cálculo del ancho de Cantidad de requerido para la operación de los banda de megabytes por drones de forma remota. transferencia segundo necesarios para operación. Necesario para la transmisión de imágenes desde un drone según estudio.

OE3: Definir equipamiento requerido Proponer Grado de para la red 5G equipamiento 5G cumplimiento de los existente en las dispositivos y soluciones del elementos ah mercado. emplearse.

Tabla 14 objetivos específicos

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CAPITULO 4

INTRODUCCION

En este capítulo realizaremos el diseño de la solución en base a los requerimientos establecidos producto del análisis de la problemática realizado en el capítulo anterior.

Desarrollaremos la solución propuesta alineándolos claramente a los datos cuantificados, lo que nos llevara a tener una certeza que nos permite visualizar el cumplimiento de las metas optimas en términos de asegurar que la plataforma de comunicación diseñada sirva efectivamente como una nueva plataforma de comunicaciones que permita el despliegue de una solución para seguridad ciudadana basada en tecnología de drones.

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4 SOLUCIÓN PROPUESTA

4.1 DIAGRAMACIÓN DE LA SOLUCIÓN PROPUESTA

La solución propuesta basada en tecnología 5G dada las características revisadas en capítulos anteriores significa acceder a 3 principales características como son:

 Baja latencia de punto a punto  Alta capacidad de transmisión de la plataforma de comunicación  Simplicidad de despliegue de antenas

El diseño que se proponer se basa en los 2 aspectos conceptuales y tecnológicos de la plataforma 5G, estos son:

 E2E Network Slicing Esta tecnología permite que una red física pueda ser dividida en varias redes virtualizadas de punto a punto o END TO END (E2E) es decir, las redes se aíslan lógicamente tanto el dispositivo como en el acceso, en el transporte y en la red central. Este tipo de manejos permite que cada segmento de red tenga recursos dedicados como son los recursos en un servidor virtual.

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Figura 37 5G Slicing Fuente https://gfycat.com/flatunimportantaoudad

 Edge Computing Esta característica permite acerca los datos desde el punto donde se originan hasta el punto en el que son requeridos, para aclarar el concepto citaremos al portal redhat.com en donde indica:

El edge computing es un tipo de informática que ocurre en la ubicación física del usuario, de la fuente de datos, o cerca de ellas. Al establecer servicios de computación cerca de esas ubicaciones, los usuarios obtienen servicios más rápidos y confiables, y las empresas aprovechan la flexibilidad del cloud computing híbrido. Con el edge computing, una empresa puede usar y distribuir un conjunto común de recursos en una gran cantidad de ubicaciones.

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Figura 38 tecnología Edge Computing Fuente https://gfycat.com/flatunimportantaoudad tps://www.

4.2 ESTRUCTURA SOLUCIÓN

La solución 5G propuesta se basa es la estructura de comunicación 5G de la compañía Huawei en donde se muestra un Core en nube 5G integrados mediante una Backhaul conectado por fibra a la estación base, la cual se compone de los siguientes elementos:

 Unidad central (CU)  Unidad distribuida (DU)

Esquema general de conectividad:

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Figura 39 esquema general de solución Fuente http://lteanddrones.com/

4.3 PROPUESTA DE SOLUCIÓN

Propuesta dispositivos Dron

Esta es la etapa en la que definiremos los elementos los drones a usar en nuestra solución teniendo como requisito fundamental lo establecido en el capítulo anterior:

 El dron propuesto debe contar con autonomía de 5 horas o superior lo que corresponde al tiempo promedio de atención de un operador.

 El dron seleccionado debe contar con capacidad de carga suficiente para el manejo de cámaras y receptor/emisor 5G.

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Analizando el mercado debemos descartar los drones alimentados únicamente a través de baterías pues la baja autonomía, así como la baja capacidad de carga hacen inviable el uso para nuestros propósitos.

Es por ello por lo que la solución en cuanto al dron desplegado contempla un dron de tecnología hibrida, propulsados sincrónicamente mediante energía eléctrica y gasolina la cual que cuenta con suficiente capacidad de carga y autonomía para realizar las labores asignadas.

El dron seleccionado es Hibrido AeroHyb el cual cuenta con multi rotores y que puede ser desplegado hasta 7 horas en su combinación eléctrica y a gasolina cuya capacidad de carga es mayor a 3 kg.

Figura 40 dron hibrido Fuente AeroHyb

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Figura 41 dron hibrido desarmado Fuente AeroHyb

Características del dron de AeroHyb

 7 horas de autonomía  Transporta una carga de hasta 5kg.  El dron se cierra completamente para facilitar su transporte  Posibilidad de montar todo tipo de cámaras (HD/Zoom/Térmica/Otras)  Polivalente para todo tipo de servicios  Puede usarse sin baterías ni cargadores  Rango operativo de 100 Km.  Resistente a lluvia fina  Preparaciones específicas para emergencias monitoreo urbano, topografía, agricultura de precisión o inspecciones técnicas.

El numero de la flota de drones a operar en total es de 47 distribuidos de la siguiente manera:

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PORCENTAJE PONDERACION DEL SECTOR A DE DRONES REQUERIMIENTO PRATULLAR USADOS POR DE PATRULLAJE SECTOR DEL DISTRITO

SECTOR 1 13% 6

SECTOR 2 25% 12

SECTOR 3 21% 10

SECTOR 4 11% 6

SECTOR 5 12% 5

SECTOR 6 13% 6

SECTOR 7 5% 2

TOTAL 100% 47

Tabla 15 distribución de drones propuesta

Propuesta cámara montada en dron:

Como ya hemos visto, debemos alinear los requerimientos recogidos en análisis previo para enfocarnos en la selección correcta del dispositivo a emplear es por ello por lo que traemos los requisitos fundamentales a tener en cuenta:

10. El consumo de datos de una cámara montada en cada Dron será de 12mbps.

11. La calidad de la cámara debe presentar una calidad en 1080P, con compresión de H.264 y 30 fps, dado que es el estándar usado actualmente por el municipio. pág. 73

Tomando estos requisitos podemos proponer el modelo H.265 HD IP de la marca Z3Cam-HD usados ampliamente en drones por contar con características adecuadas a nuestro proyecto, las cuales son:

 Dimensiones de 128 × 62 × 62 milímetro.  Peso muy adecuado de 650g.  Resolución máxima de 1080P y 60 fps  Compresión de H.264 en tiempo real  Zoom óptico Full HD 30x  Alimentación por Ethernet (PoE)  Control de cámara sobre IP  Interfaz de control basada en HTTP para configuración.

Figura 42 panel de conexión de Cámara Fuente Z3Cam

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Ingresando los datos y características soportadas por la cámara seleccionada en un calculador de ancho de banda consumida obtenemos:

Figura 43 cálculo de ancho de banda de usada por Cámara Fuente http://www.stardot.com/

Cumpliendo los requerimientos referidos a características técnicas de cámaras planteados en el capítulo 3.

Montaje de cámara en drones

El dron seleccionado cuenta con una plataforma en donde se adosan diferentes accesorios, en este caso estandarizando el uso de cámara en drones, la cámara viene ya preparada en su versión comercial con el montaje lockup de uso general para aseguramiento en drones.

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Figura 44 Muestra de anclaje tipo bayoneta para Cámara Fuente DJI zenmuse

conectividad 5G en drones

La cámara ip se conecta a un ligero modem 5G que tiene la capacidad de aprovechar las características de subida de imágenes y de garantizar la latencia requerida para el manejo remoto de los drones.

Como modem elegido y basados en soluciones Huawei tenemos el HUAWEI 5G CPE.

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Figura 45 Huawei 5G CPEFuente Huawei inc.

Con las siguientes características:

 Compatible con redes 5G NSA y SA  Velocidad de transmisión 5G: 1,65 Gbps / 250 Mbps  Dimensiones 29,6 mm × 112 mm × 187 mm  Peso de 570g  Capacidad de alimentación de dispositivos vía PoE

Propuesta de Nodo 5G

El nodo 5G es el encargado de la comunicación directa con el dron a usar, se puede entender como la entrada a la red de distribución de datos, estos nodos se encargan de distribuir recursos y gestionar la comunicación.

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El nodo se compone de elemento de red y elemento de radio los cuales conforman una unidad que administrara por un lado la entrada a la red Core y por otro la administración de dispositivos desplegados en campo.

Figura 46 estación base Huawei Fuente Huawei inc.

Núcleo estación base 5G UC:

Se propone como equipo Core de la estación 5G y basado en solución Huawei para redes 5G el modelo BBU5900

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Figura 47 Huawei BBU5900Fuente Huawei inc.

Este elemento funciona como administrador del nodo con las siguientes características:

 Bandas de frecuencia de funcionamiento 876 a 880 MHz y 921 a 925 MHz, 880 a 915 MHz y 925 a 960 MHz y 1710 a 1785 MHz y 1805 a 1880 MHz.  Una BBU admite seis RRU  Potencia de transmisión 918 MHz a 925 MHz: 2 x 60 W,925 MHz a 960 MHz: 2 x 80 W  Tamaño de la BBU3900 86 mm x 442 mm x 310 mm  Peso de la BBU3900 7 kg; máximo: 12 kg

Unidad distribucional DU

Se propone como unidades distribuidoras de la estación 5G y basado en solución Huawei para redes 5G el modelo HAAU5213.

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Figura 48 Huawei HAAU5213Fuente Huawei inc.

Esta unidad que integra la potadora y antena cuenta con las siguientes características:

 El AAU5310 es una unidad de antena activa que integra las funciones de módulos y antenas de RF  Banda de frecuencia de 3700  Capacidad Se admite un máximo de un operador. El ancho de banda por portadora es 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 o 100 MHz  Potencia de salida 100 W  Consumo típico 558W  Sensibilidad -99,2 dbm para 1 RX

Montajes de antenas

A continuación, se muestra el detalle del montaje de la antena en el poste perteneciente a seguridad ciudadana.

Cabe destacar los postes usados ya cuentan con energía eléctrica y conectividad vía fibra óptica utilizado para los servicios de la municipalidad de san Borja.

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Figura 49 Anclaje de antenas en postes Fuente propia.

Esta selección de hardware verifica el equipamiento seleccionado para una infraestructura 5G, la cual da cumplimiento al objetivo específico OE3 que señala:

OE3: Definir equipamiento Proponer Grado de cumplimiento de requerido para la red 5G equipamiento 5G los dispositivos y existente en las elementos ah emplearse. soluciones del mercado.

Tabla 16 cumplimiento OE3

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4.4 SUPERFICIE DISTRITAL MATERIA DE LA SOLUCIÓN

Superficie total : 10.25 km2

Perímetro : 13.06 km

Áreas promedio por sector : 1.5km2

Sectorización de solución

S7

S6 S4 S5

S3 S2 S1

Figura 50 Anclaje zonificación Fuente propia.

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Distribución de puntos de fibra sector 1

Superficie total : 1.42 km2

Perímetro : 4.9 km

Ubicación de puntos de Fibra destacados :

Figura 51 puntos de fibra en sector1

Distribución de puntos de fibra sector 2

Superficie total : 1.22 km2

Perímetro : 4.54 km

Ubicación de puntos de Fibra destacados :

Figura 52 puntos de fibra en sector 2

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Distribución de puntos de fibra sector 3

Superficie total : 1.53 km2

Perímetro : 5.10 km

Ubicación de puntos de Fibra destacados :

Figura 53 puntos de fibra en sector 3

Distribución de puntos de fibra sector 4

Superficie total : 1.01 km2

Perímetro : 4.26 km

Ubicación de puntos de Fibra destacados :

Figura 54 puntos de fibra en sector 4

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Distribución de puntos de fibra sector 5

Superficie total : 1.71 km2

Perímetro : 5.28 km

Ubicación de puntos de Fibra destacados :

Figura 55 puntos de fibra en sector 5

Distribución de puntos de fibra sector 6

Superficie total : 2.11 km2

Perímetro : 5.88 km

Ubicación de puntos de Fibra destacados :

Figura 56 puntos de fibra en sector 6

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Distribución de puntos de fibra sector 7

Superficie total : 1.36 km2

Perímetro : 6.26 km

Ubicación de puntos de Fibra destacados :

Figura 57 puntos de fibra en sector 7

pág. 86

4.5 LA PROPUESTA EN LA UBICACIÓN DE NODOS

Criterios para distribución de antenas 5G para la solución planteada en el distrito de San Borja:

 El Uplink requerido de la red 5G calculado en el capítulo 3 es de 288Mbps como pico de consumo por nodo.

 Toda antena montada se realizará donde previamente exista una cámara de Seguridad Ciudadana, ya que en este punto ya se cuenta con conectividad de fibra óptica y acometida de energía eléctrica.

 Las antenas se deberán colocar en lugares alejados de edificios, así como también en zonas que aseguren la mayor expansión sin obstáculos cercanos.

 Según la normativa peruana el P.I.R.E máximo aceptado es 4W.

 Según Iván Ramírez en su artículo “Cómo saber la intensidad de la señal en un móvil Android y qué significan los valores dbm” el cual se basado en la 3GPP nos indica que La calidad de señal con respecto a su nivel de recepción en dispositivos móviles basados en P.I.R.E hasta 4W es:

 Entre -103 y -98 dBm: baja cobertura  Entre -97 y -90 dBm: cobertura media  Entre -89 y -77 dBm: muy buena  Entre -76 y -60 dBm: excelente

 El tipo de modo dúplex propuesto por la 3GPP. usado para comunicaciones de entre 2570-2620 MHz (propuesta en Perú) se empleará el modo TDD.

 Para garantizar el nivel de señal deseado y para bajar la intensidad de radiación P.I.R.E se usarán micro celdas de alcance de hasta 1 km. pág. 87

4.6 CÁLCULO DEL UPLINK Y DOWNLINK DEL NODO 5G

Como ya hemos visto y con base en el plan seguridad ciudadana del distrito de San Borja 2019, las cámaras usadas de manera estándar envían en calidad FHD 30 fps en compresión H.264.

Teniendo esto como base podemos usar la herramienta online en este caso de la página web http://www.stardot.com/ que nos permite calcular el número de Mbps que las cámaras del dron consumirán para el envío de las imágenes recogidas en campo, de esta manera obtenemos:

Figura 58 cálculo de ancho de banda Fuente http://www.stardot.com/

Esto nos indica que el consumo del ancho de banda por cada dron desplegado será igual a 12 Mbps, de ello podemos basarnos para elaborar un requerimiento por sector de la siguiente manera:

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ESCALABILIDA PONDERACIO D DE TOTAL, DE SECTOR A REQUERIMIENT N DE DRONES CAPACIDAD REQUERIMIENT PRATULLA O DE MBPS POR USADOS POR DE O DE MBPS POR R SECTOR SECTOR TRANSMISION SECTOR EN MBPS

SECTOR 1 6 72 72 144

SECTOR 2 12 144 144 288

SECTOR 3 10 120 120 240

SECTOR 4 6 72 72 144

SECTOR 5 5 60 60 120

SECTOR 6 6 72 72 144

SECTOR 7 2 24 24 48

TOTAL 47 564 564 1128

Tabla 17 requerimiento de trafico

Ahora para calcular óptimamente el requerimiento de nuestros nodos usaremos como base el calculador online elaborada por la página https://5g-tools.com/ que se basa en lineamientos de la 3GPP y la fórmula matemática:

Figura 59 Formula calculo Up/Down link Fuente 5g-tools.com.

pág. 89

Podemos establecer los parámetros necesarios para lograr alcanzar el indicador esperado de 288 Mbps en Uplink.

Figura 60 calculo 1 Up/Down link Fuente 5g-tools.com.

Figura 61 calculo 2 Up/Down link Fuente 5g-tools.com.

pág. 90

Usando esta herramienta conseguimos obtener los parámetros requeridos para el plink de nuestra red 5G los cuales son:

Dirección de transferencia : Uplink

Modo de dúplex : TDD

Numero d portadoras necesarias : 2

Número máximo de capas MIMO : 4

Modulación : 64 QAM

Resultado de capacidad Uplink : 392 Mbps

De la misma forma podemos calcular el Downlink con los mismos parámetros y resultaría como vemos a continuación

Figura 62 calculo throughput Fuente 5g-tools.com.

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Dirección de transferencia : Donwlink

Modo de dúplex : TDD

Numero d portadoras necesarias : 2

Número máximo de capas MIMO : 4

Modulación : 64 QAM

Resultado de capacidad Uplink : 1464 Mbps

Esto da Cumplimiento al Objetivo específico 2 (OE2) el cual dice:

OE2: Establecer el ancho Cálculo del ancho de banda de Cantidad de de banda requerido para transferencia megabytes por la operación de los drones segundo necesarios Necesario para la transmisión de forma remota. para operación. de imágenes desde un drone según estudio.

Tabla 18 cumplimiento OE2

Dado que la velocidad máxima requerida según lo calculado por nodo en Uplink es de 288 MBPS, habiendo establecido que, con los parámetros antes señalados, se alcanzan valores con capacidad superior a la máxima requerida en el sector de mayor demanda.

Cálculo del nivel de recepción de señal del nodo 5G

Que es el nivel efectivo de alcance de nuestro nodo 5G calculado usando la herramienta online de https://5g-tools.com/5g-nr-link-budget-calculator/ tenemos:

pág. 92

Figura 63 calculo 1 presupuesto 5G Fuente 5g-tools.com.

Lo cual significa que para un nodo con frecuencias alrededor de los 2500Mhz como el planteado podemos emitir -111.86 dbm a una distancia de 750 metro lo que nos llevara a plantear una separación entre nodo y nodo de 1500 metros para conseguir niveles de señal aceptables sin embargo dado lo critico del servicio se acepta la separación de 1000 metros para garantizar niveles de emisión P.I.R.E bajos y alta cobertura para lo cual se planteara el nodo respetando las siguientes configuraciones de hardware:

pág. 93

Figura 64 calculo 2 presupuesto 5GFuente 5g-tools.com.

pág. 94

4.7 PROPUESTA DE DISTRIBUCIÓN DE LOS NODOS EN EL DISTRITO

 Separación promedio entre nodo: 1100 metros  Nodos promedio por sector: 1

0.84 Km

1.0 1.14 Km Km 1.03 1.17 Km 1.14 Km Km

1.07 1.28 Km Km

Figura 65 Propuesta distribución nodos 5GFuente propia

pág. 95

4.8 UBICACIÓN DE LOS NODOS 5G:

Sector 1: Intersecciones de la calle Alberto Barajas y la calle las artes sur, extensión para anclaje de antenas a 20 metros

Figura 66 vista del poste para instalación sector 1

Sector 2: Intersecciones de la av. San Borja Sur y la calle fray Luis de león, extensión para anclaje de antenas a 20 metros.

Figura 67 vista del poste para instalación sector 2

pág. 96

Sector 3: Intersecciones de la av. Velasco Astete y la calle Pacaritambo, extensión para anclaje de antenas a 20 metros.

Figura 68 vista del poste para instalación sector 3

Sector 4: Intersecciones de la av. San Borja norte y la calle Las artes norte, extensión para anclaje de antenas a 20 metros.

Figura 69 vista del poste para instalación sector 4

pág. 97

Sector 5: Intersecciones de la av. San Borja sur y Av. San Luis para anclaje de antenas a 20 metros.

Figura 70 vista del poste para instalación sector 5

Sector 6: Intersecciones de la av. Velasco Astete sur y calle 5 para anclaje de antenas a 20 metros.

Figura 71 vista del poste para instalación sector 6

pág. 98

Sector 7: Intersecciones de la av. San Luis y Calle Bailetti para anclaje de antenas a 20 metros.

Figura 72 vista del poste para instalación sector 6

pág. 99

CAPITULO 5

INTRODUCCION

En este capítulo se efectuarán las simulaciones mediante software de cobertura que permitan la verificación del cumplimiento de los objetivos específicos señalados anteriormente. También se plasmarán los cuadros comparativos que verifiquen la solución planteada.

pág. 100

5 VALIDACION DE RESULTADOS Se realizo la simulación de cobertura por sector de acuerdo con las características de emisión recogidas anteriormente

5.1 CONFIGURACIÓN DE LOS ESTUDIOS

ALTURA TIPO ALTURA P.I.R. E ANTENA FRECUENCIA ANTENA RECEPTOR

SECTORIAL 4W 20M 2600MHZ 67° 30M

Tabla 19 configuración de estudio

Figura 73 configuración descripción Fuente xirio-online.com

pág. 101

5.2 GEO UBICACIÓN DE LOS NODOS:

Figura 74 configuración coordenadas sector Fuente xirio-online.com 5.3 SECTORIZACIÓN DE LAS ANTENAS DE IRRADIACIÓN

Figura 75 sectorización del nodo Fuente xirio-online.com pág. 102

5.4 CONFIGURACIÓN DE LA RADIO:

Figura 76 parámetros por sector Fuente xirio-online.com

pág. 103

5.5 CONFIGURACIÓN DEL TERMINAL

Figura 77 configuración terminal Fuente xirio-online.com

pág. 104

5.6 CONFIGURACIÓN MÉTODO DE CÁLCULO:

Figura 78 configuración métrica Fuente xirio-online.com 5.7 ESTABLECIMIENTO DE ÁREA DE CÁLCULO:

Figura 79 configuración área de simulación Fuente xirio-online.com pág. 105

5.8 ESTABLECIMIENTO DE LOS NIVELES DE SEÑAL:

Figura 80 configuración colores niveles señal Fuente xirio-online.com

pág. 106

5.9 MAPA DE INTENSIDAD DE COBERTURA SEGÚN PARÁMETROS

CALCULADOS

Mapa de calor señalizando la intensidad de señal de cobertura en sector 1

Figura 81 mapa de calor sector 1 Fuente xirio-online.com Mapa de calor señalizando la intensidad de señal de cobertura en sector 2

Figura 82 mapa de calor sector 2 Fuente xirio-online.com Mapa de calor señalizando la intensidad de señal de cobertura en sector 3

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Figura 83 mapa de calor sector 3 Fuente xirio-online.com

Mapa de calor señalizando la intensidad de señal de cobertura en sector 4

Figura 84 mapa de calor sector 4 Fuente xirio-online.com

pág. 108

Mapa de calor señalizando la intensidad de señal de cobertura en sector 5

Figura 85 mapa de calor sector 5 Fuente xirio-online.com Mapa de calor señalizando la intensidad de señal de cobertura en sector 6

Figura 86 mapa de calor sector 6 Fuente xirio-online.com

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Mapa de calor señalizando la intensidad de señal de cobertura en sector 7

Figura 87mapa de calor sector 7 Fuente xirio-online.com

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5.10 CUADRO RESUMEN DE COBERTURA:

ALTURA CUMPL POTEN ALTUR # DE NIVEL DE NIVEL DE E AREA DE CIA DE A DE ANT OPERAC COBERTUR COBERTUR COLOR FUNCI COBERTU EMISIO ANTEN ENA IÓN DEL A A INDICA ONALI RA N AS S DRON PROMEDIO LOGRADO DOR DAD

VERDER -76 A -86 -76 A -86 /AMARI SECTOR 1 4W 20 M 3 30 M DBM DBM LLO SI

VERDER -76 A -86 -76 A -86 /AMARI SECTOR 2 4W 20 M 3 30 M DBM DBM LLO SI

VERDER -76 A -86 -76 A -86 /AMARI SECTOR 3 4W 20 M 3 30 M DBM DBM LLO SI

VERDER -76 A -86 -76 A -86 /AMARI SECTOR 4 4W 20 M 3 30 M DBM DBM LLO SI

VERDER -76 A -86 -76 A -86 /AMARI SECTOR 5 4W 20 M 3 30 M DBM DBM LLO SI

VERDER -76 A -86 -76 A -86 /AMARI SECTOR 6 4W 20 M 3 30 M DBM DBM LLO SI

VERDER -76 A -86 -76 A -86 /AMARI SECTOR 7 4W 20 M 2 30 M DBM DBM LLO SI

Tabla 20 resumen resultados simulación

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Mediante las simulaciones realizadas y el cuadro con los valores de emisión presentados se logra conseguir el objetivo específico 1 (OE1), el cual indica:

Objetivo específico Indicador de Logro Métrica

OE1: Establecer una red de Mapa de cobertura Mapa de calor cobertura móvil en tecnología 5G a lo indicando los indicando los Dbm largo del distrito de San Borja puntos nodos de en el distrito emisión y la intensidad de señal brindada al distrito

Tabla 21 cumplimiento OE3

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6 CONCLUSIONES

 La flexibilidad y nuevas funciones de las redes 5G posibilitaran la aplicación masiva de IOT.

 Es de esperarse una masificación de la tecnología de tele operación de dispositivos supervisores urbanos no solo en seguridad ciudadana sino también el uso de dispositivos de este tipo se ampliará a nuevas formas de negocios y servicios.

 La simplificación de los nodos 5G es mayor ya que la tecnología MIMO puede manejar más dispositivos con menos antenas.

 La conceptualización de la tecnología 5G de segmentación, hará posible el aumento dramático de la baja latencia y el alto flujo de datos, esto es mucho mas aprovechable en proyectos como el presente, en donde el despliegue de la red es dimensionado al tamaño de un distrito promedio.

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7 RECOMENDACIONES

 Al ser una tecnología reciente, las empresas desarrolladoras de 5G, concentran un conocimiento aun exclusivo por ende es recomendable que en la implementación se use un solo proveedor que estandarice la solución propietaria.

 Dado que en seguridad ciudadana se requiere de patrullaje de largas horas y de capacidad de carga de cámaras y equipos de transmisión, se debería dejar de lado tecnologías de drones únicamente eléctricos y usar equipos híbridos como el seleccionado en esta tesis, dado que es el único tipo de equipo dron que posee las capacidades técnicas suficientes.

 Actualmente la información específica sobre hardware dedicado exclusivamente a 5G es limitada, es por ello por lo que, al momento de una implementación, se recomienda pedir las hojas técnicas existentes del equipamiento seleccionado, provistos por el fabricante y así poder verificar los parámetros reales usados consiguiendo poder usar los simuladores en línea de una manera más certera.

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8 GLOSARIO

3GPP Proyecto Asociación de Tercera Generación

CAPEX Capital Expenditure

CQI Channel Quality Indication

CQI Channel Quality Information

CSP Communications Service Provider

DSL Digital Subscriber Line

GB Gigabyte

GSM: Global System for Mobile

HSDPA High Speed Downlink Packet Access

HSPA High Speed Packet Access

IPlytics Es una herramienta de inteligencia de propiedad intelectual que permite el análisis de paisajes tecnológicos al proporcionar acceso a patentes, SEP, estándares, literatura, etc.

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LTE Long Term Evolution.

OPEX Operational Expenditure.

QoS Quality of Service.

SC-FDMA Single Carrier Frequency Division Multi Access.

SMTP: Simple Mail transfer protocol.

UMTS: Universal Mobile Telecommunications System.

WCDMA Wideband Code Division Multiple Access.

WLAN Wireless Local Area Network.

5G La próxima generación de redes más allá de las redes de evolución a largo plazo (LTE).

eMBB La banda ancha móvil mejorada (EMBB) proporcionará acceso a internet con un alto ancho de banda para la conectividad inalámbrica.

5G NR El término hace referencia a la quinta generación New Radio. pág. 116

LATENCIA Se trata de la velocidad de respuesta desde que envías una orden a un dispositivo de red y recibes la respuesta.

MIMO referencia a multiple input, multiple output (entrada múltiple, salida múltiple).

QAM Quadrature Amplitude Modulation, técnica que transporta dos señales independientes, mediante la modulación.

pág. 117

9 BIBLIOGRAFIA

1 Econstor (2017) Conference Paper Mobile communications: On standards, classifications and generations (Consulta 30 de Junio 2020) https://www.econstor.eu/bitstream/10419/169501/1/Tadayoni-et-al.pdf

2 Cisco (2018) whats 5G (consulta 2 de Julio 2020) https://www.cisco.com/c/en/us/solutions/what-is-5g.html

3 Pohlmann, Tim (2018) Who is leading the 5G patent race? (Consulta 8 julio 2020) https://www.iam-media.com/who-leading-5g-patent-race

4 Resolución ministerial N° 523-2019 MTC/01.03 (2019) (Consulta 9 julio 2020) https://cdn.www.gob.pe/uploads/document/file/341072/RM_N__523-2019- MTC_01.03.pdf

5 Resolución ministerial N° 095-2020 MTC/27 (2020) (Consulta 9 julio 2020) https://cdn.www.gob.pe/uploads/document/file/536922/R.D._N__095-2020- MTC_27.pdf

6 Diario Gestión (2019) Telefonía móvil: ¿Cuántas antenas necesitará el Perú para la tecnología 5G? (Consulta 9 julio 2020) https://gestion.pe/economia/telefonia- movil-cuantas-antenas-necesitara-el-peru-para-la-tecnologia-5g-noticia/

7 Municipalidad de San Borja (2020) Municipalidad de San Borja realiza vigilancia con drones para garantizar cumplimiento del aislamiento social (Consulta 11 julio 2020) http://www.munisanborja.gob.pe/2020/04/09/municipalidad-de-san-borja-realiza- vigilancia-con-drones-para-garantizar-cumplimiento-del-aislamiento-social/

pág. 118

8 INNOVACIÓN EN SERVICIOS CON 5G: SALUD, DRONES, BANDA ANCHA Y REALIDAD EXTENDIDA https://brechacero.com/wp- content/uploads/2020/04/INNOVACION-SERVICIOS-5G-ok-v2.pdf

9 5G!Drones use cases https://advancedwireless.eu/wp- content/uploads/EUCNC_Workshop/5G!Drones%20Use%20Cases.pdf

10 Is 5G Ready for Drones: A Look into Contemporary and Prospective Wireless Networks from a Standardization Perspective http://www.sce.carleton.ca/faculty/yanikomeroglu/Pub/WCM-2018-ibmsgshy.pdf

11 Concepción de las IMT – Marco y objetivos generales del futuro desarrollo de las IMT para 2020 y en adelante https://www.itu.int/dms_pubrec/itu- r/rec/m/R-REC-M.2083-0-201509-I!!PDF-S.pdf

12 Municipalidad de San Borja (2020) Municipalidad de San Borja ordenanza municipal N° 621-MSB (Consulta 8 agosto 2020) http://www.munisanborja.gob.pe/wp- content/uploads/2019/08/Ord_621_MSB_2019_ROF-compressed.pdf

13 What Does Every Engineer Need to Know about 5G? https://spectrum.ieee.org/semiconductors/design/what-does-every-engineer-need- to-know-about-5g

14 Oñate, Luis German (2016) análisis del estado del arte e innovación en las tecnologías de sistemas de comunicación inalámbricas 5G

15 MathWorks. (2015, septiembre) Using MATLAB and Simulink to design, test, and prototype 5G wireless systems. http://www.mathworks.com/discovery/5g- wireless-technology.html

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