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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