aplicación para medición de parámetros de redes celulares sobre

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aplicación para medición de parámetros de redes celulares sobre
UNIVERSIDAD TÉCNICA FEDERICO SANTA MARÍA
DEPARTAMENTO DE ELECTRÓNICA
APLICACIÓN PARA MEDICIÓN DE PARÁMETROS DE
REDES CELULARES SOBRE DISPOSITIVOS MÓVILES
Memoria presentada por:
Alfonso Cano Riquelme
Juan Monsalve Zaro
Como requisito parcial para optar al título de Ingeniero Civil Telemático
Profesores guías:
Walter Grote
Agustín Gonzalez
Enero 2010
Aplicación para medición de parámetros de
redes celulares sobre dispositivos móviles.
Alfonso Cano Riquelme
Juan Monsalve Zaro
Memoria presentada como requisito parcial para optar al título de
Ingeniero Civil Telemático
Enero 2010
Resumen
El rápido crecimiento de la tecnología asociada a las telecomunicaciones móviles celulares
ha generado una variedad de necesidades por parte de los proveedores de servicio. En el
pasado, realizar la planificación y la validación en terreno de la cobertura de una celda
GSM exigía el desarrollo de sistemas que hacían uso de un terminal móvil conectado a un
notebook para recoger datos de cobertura en terreno, debido a la baja capacidad de
procesamiento y de memoria que tenían entonces los dispositivos móviles. En la actualidad,
los dispositivos disponibles en el mercado han incrementado sus capacidades notablemente,
lo que permite realizar las funciones de cómputo y almacenamiento directamente en el
terminal.
Este trabajo describe el diseño y el desarrollo de una herramienta de adquisición y
procesamiento de datos útiles, basada en un dispositivo móvil, con el propósito de
reemplazar la adquisición de datos a través de instrumentos especializados para tales
funciones. Se detalla la planificación, el diseño y el desarrollo de un sistema de adquisición
y visualización de datos geográficamente referenciados de la celda GSM utilizando el
sistema GPS del dispositivo. Las pruebas realizadas con la aplicación demuestran la
factibilidad de esta aplicación, con la salvedad que no es posible medir todas las portadoras
presentes en un punto porque estos datos están protegidos por el fabricante del equipo.
Palabras claves: Telecomunicaciones móviles, GSM, GPS, handoff, Actix.
ii
Application Design and Development for Cellular
Network Coverage Parameter Measurements.
Alfonso Cano Riquelme
Juan Monsalve Zaro
Report submitted as partial requirement for eligibility for the professional certification of
Ingeniero Civil Telemático
January 2010
Abstract
The rapid growth of mobile telecommunication networks has created several issues for service
providers. The planning and validation of ground coverage of a cell GSM is normally
performed using a mobile device connected to a laptop as well as a GPS device for acquiring
coverage data. This method is required if existing mobile devices have restricted processing
capacity and memory. Currently, mobile devices available in the market have all the potentials
to perform the necessary computation and data storage on their own, which makes it possible to
develop an application that performs these tasks locally on the cellphone itself.
This work describes the planning, design, and development of an application that acquires and
processes the GSMs data network, thus replacing the need of specialized expensive equipment
to perform these tasks. It processes coverage information that is received by the mobile device
and presents the data in visual form on the screen, establishing a relationship between the
geographic location and the GSM data. The software was tested in a real environment, showing
the signal strength of the radiofrequency carrier that has been assigned by the Base Station
controller to the mobile device. Unfortunately, it turned out to be impossible to acquire the
entire set of carriers present at a given geographical location point, as this data is protected by
the firmware developed by the device manufacturer. This considerably reduces the usefulness
of the application developed. However, if the firmware of the device is open source, the
received power strength indication related to the radiofrequency carriers of the control channels
present at a given geographical location would be available and make it possible to implement
the application developed to its full capacity.
Key words: Mobiles Telecommunication, GSM, GPS, Handoff, Actix
iii
Agradecimientos
Agradezco a mis queridos padres Juan y Elizabeth, por su constante preocupación y apoyo
en todo momento. A mis hermanos, Andrea y Mauricio, por el cariño, el apoyo y el ánimo
brindado durante todo este tiempo. A mi querida Pamela, gracias por estar junto a mi
durante todo este período. Gracias por tus enseñanzas, por tu cariño y por tu constante
apoyo y dedicación. Gracias a todos mis compañeros y amigos, en especial los de la
generación 2003 de Telemática, que me permitieron compartir muy buenos momentos, en
especial gracias a Verónica y Felipe, por haber sido parte importante de mis logros.
Juan Monsalve
A todo por todo…
Alfonso Cano
iv
Glosario
BCCH ARFCN: Broadcast Control Channel Absolute Radio Frequency Channel Number
BSIC: Base Station Identity Code
C/I: Carrier to Interference Ratio
EGSM: Extensión de GSM
FTP: File Transfer Protocol
GPS: Global Position System
GSM: Global System For Mobile Communication
GPRS/EDGE: General Packet Radio Service
HSDPA: High Speed Downlink Packet Access
HTTP: Hypertex Transfer Protocol
PDCH: Packet Data Channel
POP3: Post Office Protocol 3
RxLev: Identifica el promedio de señal de potencia recibida por el dispositivo
SMTP: Simple Mail Transfer Protocol
Timeslots: Período de tiempo fijo
WCDMA: Wideband Code Division Multiple Access
Wi-Fi 802.11b/g: Estándar de modulación inalámbrica que utiliza el espectro de frecuencia
de 2.4 GHz
v
Índice General
Resumen ................................................................................................................................. ii Agradecimientos .................................................................................................................... iv Glosario .................................................................................................................................. v Índice General ....................................................................................................................... vi Índice de figuras .................................................................................................................... ix 1. Introducción .................................................................................................................. 11 2. Conociendo el Problema de la Red............................................................................... 14 2.1. Crecimiento de la red ............................................................................................. 14 2.2. Problemas en la planificación y análisis de la red GSM ........................................ 15 2.3. Ventajas de una nueva herramienta ....................................................................... 15 2.4. Sistemas de Adquisición de Datos actualmente disponibles ................................. 17 2.4.1. Celltrack ......................................................................................................... 17 2.4.2. TEMS Pocket.................................................................................................. 19 2.4.3. Nemo Handy 2.80 ........................................................................................... 21 2.4.4. Dispositivos SAGEM ..................................................................................... 23 2.5. Herramientas de Post-Procesamiento existentes en el mercado ............................ 24 2.5.1. TEMS ............................................................................................................. 25 2.5.2. ACTIX ............................................................................................................ 27 2.5.3. Anite ............................................................................................................... 28 2.6. Objetivos ................................................................................................................ 30 3. 2.6.1. Objetivo General ............................................................................................ 31 2.6.2. Objetivos Específicos ..................................................................................... 31 Metodología .................................................................................................................. 33 3.1. Planificación .......................................................................................................... 33 vi
3.2. Determinación del dispositivo móvil y Sistema Operativo ................................... 34 4. 3.2.1. Terminal móvil ............................................................................................... 34 3.2.1. Lenguaje de programación ............................................................................. 35 3.2.2. Herramientas de desarrollo ............................................................................. 36 Desarrollo de la Aplicación .......................................................................................... 38 4.1. Requerimientos ...................................................................................................... 38 4.1.1. Casos de uso ................................................................................................... 39 4.1.2. Diagrama de secuencia ................................................................................... 40 4.1.3. Diagrama de estado ........................................................................................ 43 4.2. Descripción ............................................................................................................ 44 4.2.1. Estructura ........................................................................................................ 44 4.3. Especificación de Datos ......................................................................................... 44 4.4. Diseño de la aplicación .......................................................................................... 45 4.5. Presentación de los datos ....................................................................................... 49 5. 6. Validación..................................................................................................................... 51 5.1.1. Resultados....................................................................................................... 51 5.1.2. Google Earth ................................................................................................... 53 5.1.3. Actix ............................................................................................................... 54 5.1.4. Resultados de la validación ............................................................................ 57 Análisis de Resultados .................................................................................................. 58 6.1. Cumplimiento de Objetivos planteados ................................................................. 58 6.2. Mejoras posibles de la Aplicación ......................................................................... 60 6.3. Futuras Aplicaciones.............................................................................................. 61 7. Conclusiones................................................................................................................. 62 7.1. Conclusión General................................................................................................ 62 vii
8. Referencias ................................................................................................................... 64 9. Anexo ........................................................................................................................... 66 Anexo A: Información recolectada de Symbian y Blackberry mediante comunicación por
e-mails .............................................................................................................................. 66 Anexo B: Estándar GSM .................................................................................................. 72 Anexo C: Informe de avance presentado a Movistar. ...................................................... 79 10. Apéndice .................................................................................................................... 84 viii
Índice de figuras
Figura 1: Abonados a Nivel Nacional , [puntero a referencia]. ............................................ 14 Figura 2: CellTrack............................................................................................................... 17 Figura 3: TEMS Pocket. ....................................................................................................... 20 Figura 4: Nemo Handy. ........................................................................................................ 22 Figura 5: Nemo Q. ................................................................................................................ 23 Figura 6: Sagem OT4xx. ...................................................................................................... 24 Figura 7: BlackBerry Curve 8310. ....................................................................................... 35 Figura 8: Diagrama de casos de uso. .................................................................................... 39 Figura 9: Diagrama de secuencia Gráfico de nivel de señal................................................. 41 Figura 10: Diagrama de secuencia de Canales ..................................................................... 41 Figura 11: Diagrama de secuencia de Detalles..................................................................... 41 Figura 12: Diagrama de secuencias de Almacenar datos ..................................................... 42 Figura 13: Diagrama de estado del sistema. ......................................................................... 43 Figura 14: Despliegue de datos. ........................................................................................... 46 Figura 15: Despliegue de Canales. ....................................................................................... 47 Figura 16: Potencia del Canal Actual. .................................................................................. 47 Figura 17: Menú principal. ................................................................................................... 47 Figura 18: Diagrama del programa....................................................................................... 48 Figura 19: Registro tipo de la aplicación. ............................................................................. 52 Figura 20: Despliegue de datos en tablas de datos. .............................................................. 52 Figura 21: Leyenda de medición 1. ...................................................................................... 54 Figura 22: Visualización de datos del circuito 1. ................................................................. 54 Figura 23: Visualización de datos en Actix. ......................................................................... 55 Figura 24: Rangos de potencia en Actix............................................................................... 55 Figura 25: Ejemplo de visualización de datos en Actix. ...................................................... 56 Figura 26: Reutilización de frecuencias. .............................................................................. 73 Figura 27: Arquitectura de Red GSM................................................................................... 74 Figura 28: Handoff. .............................................................................................................. 78 ix
Índice de tablas
Tabla 1: Características deseables para el desarrollo de una herramienta............................ 16 Tabla 2: Características de productos. .................................................................................. 30 Tabla 3: Actividades del desarrollo. ..................................................................................... 33 Tabla 4: Carta Gantt. ............................................................................................................ 34 Tabla 5:Caso de uso, Despliegue de gráfico de nivel de señal. ............................................ 39 Tabla 6: Caso de uso, Visualización de detalles................................................................... 40 Tabla 7: Caso de uso, Almacenar datos................................................................................ 40 Tabla 8: Caso de uso, Visualización de canales. .................................................................. 40 Tabla 9: consulta a foro de Blackberry................................................................................. 66 Tabla 10: Respuesta a consulta de foro de Blackberry......................................................... 67 Tabla 11: Primer e-mail a Symbian ...................................................................................... 67 Tabla 12: Primer e-mail de Symbian .................................................................................... 68 Tabla 13: Segundo e-mail a Symbian ................................................................................... 69 Tabla 14: Segundo e-mail de Symbian ................................................................................. 69 Tabla 15: Tercer e-mail a Symbian ...................................................................................... 70 Tabla 16: Tercer e-mail de Symbian .................................................................................... 71 Tabla 17: Clasificación de bandas GSM .............................................................................. 72 x
Capítulo I
1.Introducción
Desde los inicios de la segunda guerra mundial, época en que la compañía Motorola diseña
y desarrolla un equipo que permitía el contacto con las tropas vía ondas de radio, comenzó
el extenso camino que ha recorrido la telefonía celular. Los conceptos de telefonía celular
propiamente tales, como ser, reutilización de frecuencia, handoff y otros, que constituyen la
base de la telefonía celular moderna fueron introducidos en la década de los 1970s; véase,
por ejemplo la patente U.S. Patent 4,152,647, otorgada el 1 de Mayo de 1979 a Charles A.
Gladden and Martin H. Parelman, quienes cedieron sus derechos al Gobierno de EE.UU [1]
La historia de la telefonía celular se puede resumir haciendo referencia a las 3 generaciones
que han caracterizado el progreso de esta tecnología. La primera, se caracteriza por utilizar
tecnología analógica, es decir, no realiza un cifrado digital de los datos transmitidos y
utiliza modulación FM. La segunda, a diferencia de la anterior utilizaba tecnología digital
en el envío de datos y conceptos avanzados de señalización, como técnicas de múltiple
acceso. Por último, la generación más reciente, se diferencia de la anterior debido a su gran
contenido multimedial, es así como es posible la recepción de música, sesiones web
interactivas e incluso comunicación mediante video-llamadas.
Actualmente la telefonía móvil permite brindar un servicio que en la mayoría de las
ocasiones es considerado satisfactorio por los clientes. Sin embargo, aún existen diversas
problemáticas que deben ser resueltas por los proveedores de servicios para que los clientes
mejoren la percepción de la calidad entregada por las compañías de telefonía celular. Para
la resolución de estos y otros problemas, los ingenieros recurren a la adquisición de datos
de interés que permitan detectar y diagnosticar dificultades que puedan surgir en la red,
planificar mejoras o simplemente verificar la calidad de servicio entregado. De esta forma,
para los ingenieros involucrados en la planificación y desarrollo de infraestructura de redes
celulares en empresas de telecomunicaciones, existen aspectos importantísimos de analizar
como la reutilización del espectro de frecuencia, capacidad de usuarios, distribución de
11
celdas, pérdidas por multitrayectorias, estrategias de handoff (cambio de celda o canal de
una llamada en curso), entre otros.
Las empresas de telecomunicaciones tienen una amplia gama de productos a los cuales
pueden acudir si desean realizar un análisis de sus redes para su posterior mejoramiento.
Entre éstas existen aplicaciones que son capaces de adquirir datos de cobertura de la red
celular, los cuales posteriormente son ingresados a sistemas de post-procesamiento que
permiten solucionar de manera expedita las problemáticas detectadas en la red. Estas
herramientas se encuentran totalmente enfocadas a optimizar y mejorar la calidad de
servicio de una forma fácil y conveniente. Entre ellas se pueden encontrar las diversas
aplicaciones desarrolladas por Ericsson con su gama de producto TEMS [2], los equipos
SAGEM [3], las herramientas de ACTIX [4] y de Anite [5], la aplicación libre Celltrack
[6], entre otros.
Sin embargo, la mayoría de éstas son costosas y crean dependencias con equipos de la
misma marca de las empresas desarrolladoras. Debido a esto, la creación de una
herramienta que sea de bajo costo, escalable y portable es un desafío interesante para
proveer una solución atractiva a las empresas de telefonía móvil.
La principal contribución de esta memoria la constituye, por tanto, en investigar
documentadamente la factibilidad de desarrollar un sistema de registro de datos de
cobertura celular geográficamente referenciados mediante el empleo de un teléfono celular
de mercado y procesar la información de manera que pueda ser presentada a una plataforma
de planificación de redes celulares. Para ello, se utilizó un dispositivo móvil que sea capaz
de generar registros, desplegar información visual y dar referencia geográfica y temporal de
los datos obtenidos.
En los siguientes capítulos se describirán los diferentes aspectos relevantes del desarrollo
de la aplicación, comenzando por el respectivo planteamiento del problema y finalizando
con las conclusiones que se rescataron del desarrollo realizado.
En el capítulo 2 se presentan datos que afirman el crecimiento que ha tenido la telefonía
celular en la última década. Se plantea el beneficio que tiene para las compañías de
telecomunicaciones contar con una herramienta de diagnóstico de cobertura celular de bajo
12
costo y de código abierto, para brindar un servicio de excelencia a sus clientes. Para ello se
cuenta actualmente con herramientas de adquisición de datos y procesamiento. Se describe
brevemente estas herramientas, presentando las ventajas y desventajas de éstas para
desarrollar una aplicación como la descrita. Por último, se detallan en forma breve los
objetivos generales y específicos del trabajo realizado por el equipo de desarrollo.
En el capítulo 3 se describe la metodología utilizada para cumplir con los objetivos en el
menor tiempo posible. Entre los aspectos más relevantes que se especifican en este capítulo
se encuentra la planificación, la elección de las herramientas de trabajo y de las plataformas
en que se diseñará la aplicación.
En el capítulo 4 se describe la aplicación desarrollada, desde el proceso de adquisición de
requerimientos hasta el despliegue de datos, mostrando funcionalidades y características
que se lograron implementar.
En el capítulo 5 se presenta el proceso de validación de la herramienta. En este se detallan
las pruebas realizadas con la herramienta y las conclusiones obtenidas de estas pruebas.
En el capítulo 6 se realiza un análisis de los resultados obtenidos, el cual se enfoca a
verificar el cumplimiento de los objetivos planteados, describir las mejoras posibles de la
aplicación desarrollada y detallar los trabajos futuros que se podrían desarrollar a partir de
este trabajo.
Finalmente, en el último capítulo se presentan las conclusiones generales del trabajo
descrito.
13
Capítulo II
2.Conociendo el Problema de la Red.
2.1. Crecimiento de la red
Es bien sabido que en Chile desde que la telefonía celular irrumpió, el crecimiento del
número de abonados a nivel nacional ha aumentado considerablemente con el transcurso de
los años. En la Figura 1 se puede apreciar la tendencia que ha tenido esta variable desde el
año 2000 hasta el 2008, observándose una curva lineal de crecimiento que denota que se
está llegando a niveles de saturación del mercado.
Abonados a Nivel Nacional
16.000.000 14.000.000 12.000.000 10.000.000 8.000.000 6.000.000 Abonados a Nivel Nacional
4.000.000 2.000.000 ‐
Figura 1: Abonados a Nivel Nacional , [puntero a referencia].
Esto, unido con factores como la pronta implementación de la portabilidad numérica [7], la
agresiva competencia imperante en Chile sumado con el ingreso de nuevos competidores,
obliga a las compañías a mantener la implementación de servicio y planificación en los más
altos estándares posibles.
14
2.2. Problemas en la planificación y análisis de la red GSM
En el mercado nacional de telefonía celular, la tecnología GSM es la que abarca mayor
cantidad de suscriptores. El principal problema que presenta la implementación de éstas
redes de servicio es la carencia de recursos, tales como: espectro de frecuencia, asignación
de canales disponibles, potencia de transmisión y ubicación de antenas.
Una buena planificación y diagnóstico de la red que evite la interferencia de canales, la
finalización de llamadas de forma abrupta, la caída del servicio, la incorrecta elección de
estrategias de handoff, la escasa cobertura en zonas concurridas, entre otros, es de suma
importancia para mantener la buena calidad del servicio y la confiabilidad entre los clientes.
A esto se añade que permite ampliar el número de suscriptores abarcado por cada uno de
los competidores del mercado de telefonía móvil local. Lo anterior, unido con el hecho que
los clientes son cada vez más exigentes en cuanto a la calidad del servicio y a la agresiva
competencia existente, obliga a las compañías a aumentar sus gastos en materia de
planificación y mantenimiento de su infraestructura.
Las herramientas más utilizadas por las diversas compañías son las tecnologías de
adquisición y de procesamiento de datos en conjunto con la utilización de GPS. Empresas
como Ericsson, ACTIX, SAGEM, entre otras, ven un lucrativo negocio en esta materia y
cobran altas sumas de dinero por sus herramientas de optimización y adquisición de datos.
Esto obliga a las compañías a desembolsar grandes sumas de dineros que encarecen los
servicios y disminuyen las utilidades de las empresas. Debido a lo anterior, una aplicación
que sea más accesible tanto económica como técnicamente y que además sea escalable y
portable es de gran interés para las compañías de telecomunicaciones.
2.3. Ventajas de una nueva herramienta
Si bien en el mercado existe una gran variedad de herramientas enfocadas a solucionar los
problemas de planificación y mantenimiento de la red, éstas generalmente son costosas y en
algunos casos entregan datos que no son lo bastante relevantes para las empresas. En
ocasiones algunos de los datos proporcionados por las herramientas son demasiado
específicos y de poca utilidad, esta forma encarece el costo de la herramienta entregando
funcionalidades que no son utilizadas. También un aspecto de alta relevancia es que las
15
aplicaciones están destinadas a plataformas móviles específicas, limitando el espectro de
dispositivos en los cuales se puede utilizar, mermando la capacidad operativa de quien
utiliza la herramienta. Debido a este motivo, surgió la idea de diseñar un sistema que se
adapta a las necesidades reales de los proveedores de servicio. Esto se logró mediante
reuniones con uno de los proveedores de servicios, logrando así determinar las
características de la aplicación a desarrollar, las cuales se aprecian en Tabla 1:
Características definidas para la aplicación
1. Nivel de señal de la red GSM
2. Identificación de los canales de comunicación
3. Notificación de cambios de celda
4. Posicionamiento geográfico de la medición
5. Visualización en tiempo real de la aplicación
6. Almacenamiento de datos en formato compatible
Tabla 1: Características deseables para el desarrollo de una herramienta.
La aplicación permite la solución de una de las etapas del proceso de planificación,
mediante la adquisición y referencia geográfica de los datos de las celdas GSM. Entre las
ventajas de una herramienta de estas características se encuentra principalmente su costo y
la posibilidad futura de modificación, si fuese necesario, considerando la portabilidad entre
plataformas con pequeñas modificaciones a la aplicación. Además, pretende ser una
herramienta que permita brindar un mayor entendimiento por parte de las personas
interesadas en el área de las telecomunicaciones, ya que permite visualizar en tiempo real
aspectos relevantes como realización de
handoff, estado del canal de transmisión
(RxLevel) y la variación de la potencia de la señal.
En las próximas secciones se analizará los sistemas de recopilación y procesamiento de
datos celulares actualmente disponibles en el mercado con el propósito de establecer los
elementos esenciales que deberían estar presentes en un diseño de un sistema similar, que
pueda ser competitivo.
16
2.4. Sistemas de Adquisición de Datos actualmente disponibles
Actualmente existen en el mercado global una serie de herramientas tecnológicas que
permite apoyar las tareas de planificación, operación y mantenimiento de las redes de
telefonía celular.
2.4.1. Celltrack
Celltrack es una aplicación de código abierto desarrollada en C++ para operar sobre
sistemas operativos Symbian, la cual proporciona información detallada sobre la celda
GSM a la cual el dispositivo móvil se encuentra registrado en un momento específico. Su
principal característica es que permite visualizar los datos tanto en forma gráfica como de
texto. Entre los datos más interesantes que permite obtener, desde una perspectiva de la
ingeniería en telecomunicaciones se encuentran: el nivel de señal, el número de
identificación de la celda, los valores LAC (Location Area Code), entre otros.
Otra de las funcionalidades que presenta este sistema, es su sistema de registros
automáticos que genera archivos históricos con la variación de los datos obtenidos.
En la Figura 2 se muestra la pantalla principal de la aplicación.
Figura 2: CellTrack.
•
Cell ID: corresponde al identificador de la celda actual.
•
LAC: código de área de la ubicación de la celda.
•
NET: corresponde a la red en que se encuentra el usuario.
17
•
Name: corresponde al nombre de la celda.
•
Signal: muestra la calidad de la señal recibida.
•
Battery: muestra la capacidad de la batería.
La aplicación es capaz de generar 2 formatos para el archivo de registro resultante, los
cuales quedan guardados en el directorio \Nokia\Others\CellTrack del móvil.
•
Trace.log: corresponde al registro continuo que genera la aplicación.
Date, time, cell (dec.), LAC (dec.), country, net, signal, signal dBm, cell name, info
20030918 0442 9571 510 262 02 80% -88 HXB957A no info
•
dbx.clf: utilizado para generar el log de nuevas estaciones de la aplicación.
MCCMNC;CID;LAC;RNC;POS-LAT;POS-LON;POS-RAT;DESCRIPTION;RFU
o
Versión Hexadecimal
//cell list exchange format v3.0//
26202;0x2563;0x01FE;0x0000;0;0;0;my cell;0
o
Versión decimal
//cell list exchange format v3.0//
26202;09571;00510;00000;0;0;0;my cell;0
Actualmente existen 2 versiones de esta aplicación. Una de ellas está diseñada para móviles
de primera y segunda generación. Esta versión tiene el inconveniente que no posee un
módulo que permita agregar datos de posicionamiento geográfico a la información
obtenida. Además, solamente entrega información relevante a la celda en que se encuentra
registrado el dispositivo. Sin embargo, debido a su naturaleza de código abierto, es posible
incorporar este módulo.
La versión más actualizada de esta aplicación está diseñada para funcionar en dispositivos
de tercera generación. Esta corresponde a la versión Celltrack91. Esta versión posee un
módulo que permite obtener los datos del GPS integrado en el dispositivo celular o de un
dispositivo externo si el móvil no posee este elemento. Si bien esta versión resuelve la
problemática del posicionamiento, sigue sin resolver el problema de obtener la información
18
de las celdas vecinas. Esto se debe a que la API utilizada por el desarrollador no permite
obtener esta información.
2.4.2. TEMS Pocket
Poderosa herramienta desarrollada y comercializada por la empresa Ericsson. Permite
obtener en forma detallada datos de la red de telefonía celular a la cual se encuentra
registrado el dispositivo en uso. Es una de las herramientas portátiles más avanzadas y
poderosas del mercado. Entre las tareas que permite realizar se encuentran: mantenimiento,
verificación y resolución de problemas de la red celular, además de la planificación y
distribución de futuras celdas. El diseño actual de esta herramienta permite ser utilizada
para
diversas
tecnologías
y
mercados
como
lo
son
GSM/GPRS/EDGE
y
WCDMA/HSDPA. Además, posee todas las funciones normales de un teléfono celular, por
lo que se convierte en una herramienta ideal para un ingeniero de telecomunicaciones.
TEMS Pocket es utilizado para diversas tareas, entre las cuales se destacan:
•
Obtener mediciones y eventos y presentarlos en forma gráfica.
•
Medir el desempeño de los datos WCDMA/HDSPA 850/900/1700/1900 y 2100
MHz y GSM/GPRS/EDGE 850/900/1700/1900 MHz.
•
Mediante la utilización del GPS del dispositivo, la herramienta es capaz de
referenciar geográficamente los datos de la red de telefonía celular.
•
Almacenar las mediciones en archivos de registro para más tarde analizarlos con el
posicionamiento de datos.
•
Utiliza las opciones del celular y las capacidades de FTP (File Transfer Protocol),
para maximizar la obtención de los datos de la herramienta.
•
Es capaz de integrarse con otras herramientas como TEMS Automatic y TEMS
Investigation, las cuales también pertenecen a Ericcson.
Debido a que esta herramienta permite obtener los datos de las celdas vecina, de las
frecuencias utilizadas y de otros parámetros, se vuelve una de las herramientas más
poderosas y vanguardistas en el ámbito de la planificación y mantención de redes celulares.
19
Entrega información bastante detallada y específica, como lo son, por ejemplo, las
asignaciones temporales dentro de una trama de un canal de radiofrecuencia GSM,
utilizados en los enlaces de bajada y subida, la tasa de transferencia de datos de los enlaces
de subida y bajada, el porcentaje de bloques de datos reenviados/decodificados
erróneamente, entre otros.
Su presentación gráfica permite visualizar información acerca de la celda actual como lo
son: BCCH, PDCH, BSIC, RxLev y timeslots. También presenta la visualización de
diferente información C/I, entre las que se incluyen: Información de la celda y nivel de
recepción, saltos de canales y los 6 mejores canales.
Otra de las características más llamativas de esta herramienta es que permite manipular el
comportamiento del dispositivo en la red móvil. Por ejemplo, permite realizar el bloqueo de
ARFCN, forzar un handoff, desactivar un handoff, bloquear las bandas que utiliza, entre
otros.
Figura 3: TEMS Pocket.
Uno de los inconvenientes de esta aplicación es que su utilización se limita principalmente
a dispositivos móviles de la marca Sony Ericcson. Algunos de los modelos soportados son:
Z750, K800i, K790i, K 790, y los Nokia N80 y N75. Además, la herramienta es propietaria
y por ser muy completa, es de alto valor. Por ser de amplia funcionalidad, también es
compleja de utilizar.
20
2.4.3. Nemo Handy 2.80
Herramienta portátil desarrollada por la empresa Anite, cuya utilidad es realizar pruebas de
QoS/QoE (Quality of Service/Quality of Experience), de aplicaciones móviles y la
recolección de datos de las redes inalámbricas EGSM/GPRS/EDGE/WCDMA/HSDPA/WiFi 802b/g. Tiene la capacidad de obtener datos en diferentes niveles de aplicaciones como
FTP, HTTP, POP3/SMTP. Su utilización se limita a dispositivos Nokia, específicamente en
los modelos N95, N95 US, N85, N85 US, N96, N96 US, 6120 y 6121.
Los datos obtenidos por Nemo Handy permiten visualizar en una forma detallada y
completa el estado de la red y la calidad de las aplicaciones analizadas. Utilizando esta
herramienta
se
pueden
realizar
las
siguientes
funciones
del
ingeniero
en
telecomunicaciones: planificación, extensión, afinación, verificación, optimización y
mantención de la red.
Nemo Handy puede ser utilizado como un teléfono regular mientras se genera un archivo
de reporte que se está creando en forma transparente al usuario, o si el usuario lo deseara,
podría visualizar los datos en tiempo real.
Si bien Nemo Handy es una aplicación bastante poderosa en el terreno de las
telecomunicaciones, presenta un pequeño inconveniente al no utilizar el dispositivo GPS
integrado en los terminales móviles, lo cual lo obliga a utilizar un dispositivo GPS externo
comunicado y sincronizado mediante Bluethooth.
Todos los datos obtenidos por Nemo Handy pueden ser analizados en las herramientas de
post-procesamiento Nemo Analyze y Nemo Outdoor. Sin embargo, Nemo Handy también
posee compatibilidad con otras herramientas de post-procesamiento que soporten el
formato del archivo Nemo.
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Las principales características de Nemo Handy son:
•
Aplicación desarrollada para Symbian.
•
Una tarjeta MiniSD de 1GB puede almacenar hasta 100 horas de mediciones.
•
Las gráficas de la aplicación son completamente personalizables y poseen una
interfaz amigable para el usuario.
•
Permite adquirir coordenadas geográficas con un receptor GPS externo
(Bluetooth).
•
Permite pruebas de la celda y el timeslot.
•
Permite handoff asistido o suprimido.
•
Entrega estadísticas en tiempo real.
•
Los archivos de registro pueden ser cargados en un servidor central utilizando
email, FTP, o Bluetooth.
•
Permite utilizar mapas interiores con marcadores
•
Despliega información de BTS.
La herramienta presenta la información en el estilo de la Figura 4:
Figura 4: Nemo Handy.
22
Al igual que TEMS Pocket, esta herramienta es bastante costosa y obliga al usuario a
utilizar modelos específicos de dispositivos móviles.
Además de Nemo Handy, Anite provee de una herramienta aún más portable y liviana que
ésta. Corresponde a Nemo Q, la cual fue desarrollada para ser utilizada en dispositivos
móviles pertenecientes a los clientes finales. Entre las características de esta herramienta se
encuentra que su interfaz es aún más amigable que Nemo Handy y permite solucionar los
problemas de la red de una forma eficiente por parte de los proveedores de servicios. Nemo
Q corre en forma transparente al usuario, y mientras funciona el usuario puede utilizar
todas las funcionalidades del dispositivo móvil sin percatarse de que la información del
estado de la red está siendo almacenada en un archivo de registro. Así, cuando el cliente
presente algún problema de la red, éste solamente seleccionando una opción envía esta
información a los proveedores de servicio, los cuales buscan una solución rápida a la
problemática del cliente.
Nemo Q funciona en los dispositivos Nokia N75, N80, y N95.
Figura 5: Nemo Q.
2.4.4. Dispositivos SAGEM
SAGEM Mobiles es una compañía que posee una gran diversidad de herramientas para el
monitoreo y mantención de la red celular.
Los modelos de móviles OT4xx permiten acceso a los datos de la red GSM/GPRS/ EDGE
como nivel de señal, canales, C/I, BCCH, Handoff, entre otros. Esta herramienta permite
23
generar archivos de registro, los cuales se puede analizar por parte de los operadores de la
red en herramientas de post-procesamiento diseñadas por la misma empresa SAGEM como
es el caso del OTDDrive4.
Las desventajas de esta herramienta es que la aplicación posee un alto costo y los móviles
desarrollados para soportar este software no incorporan dentro de sus características un
GPS, por lo que es necesario que se utilice un dispositivo GPS externo (sincronizado
mediante Bluetooth), que permita referenciar geográficamente los datos obtenidos por el
dispositivo móvil.
Figura 6: Sagem OT4xx.
2.5. Herramientas de Post-Procesamiento existentes en el
mercado
Si bien las herramientas de adquisición de datos son un aspecto fundamental en la tarea del
ingeniero en telecomunicaciones, las herramientas de post procesamiento permiten que éste
tenga una visión más clara de los problemas, detectando y diagnosticando en forma rápida
y precisa los posibles errores que estén ocurriendo en la infraestructura de la red. Es por
esto, que las mismas empresas que proveen herramientas de adquisición de datos son las
que brindan a las empresas las aplicaciones computacionales para integrar esta información
y analizarla de mejor forma. Debido a que estas herramientas son una parte importante en la
tarea del ingeniero, es que los precios de este tipo de software son mucho más altos que los
de las herramientas de adquisición de datos. Entre las empresas proveedoras de estas
aplicaciones se encuentran: Ericsson con su línea de desarrollo TEMS; ACTIX, empresa
24
enfocada a la ingeniería de redes inalámbrica, permite potenciar las capacidades de los
operadores de redes dirigiendo su visión principalmente a la optimización de recursos y
disminución de costos y Anite, organización que se enfoca al desarrollo de aplicaciones
para dispositivos móviles, abarcando el desarrollo de herramientas para el análisis de
rendimiento de redes inalámbricas.
A continuación una breve referencia a los productos ofertados por las organizaciones
mencionadas.
2.5.1. TEMS
El portafolio TEMS está compuesto por herramientas de monitoreo y planeación de redes
de radiofrecuencia. Cada uno de los productos realiza una contribución a la planeación,
implementación, monitoreo y optimización de la red. Las herramientas que componen el
portafolio TEMS se describen a continuación.
TEMS Investigation Es una herramienta fundamental para la resolución de problemas,
verificación, optimización y mantenimiento de la red inalámbrica. Ofrece recolección de
datos, análisis en tiempo real, y post procesamiento, todo en uno. Esta herramienta es una
solución bastante completa que elimina la necesidad de múltiples herramienta, reduce los
tiempos de acción y esfuerzo por parte del personal de la empresa. Entre las mejoras que se
pueden realizar utilizando TEMS Investigation se encuentran:
•
Mejorar la calidad de la voz.
•
Incrementar el acceso a la red.
•
Mejor desempeño del servicio.
•
Afinar y optimizar la red.
•
Mejorar la resolución de problemas.
•
Verificar el comportamiento de los terminales basándose en las mediciones
obtenidas por teléfono móviles.
25
•
Verificar la cobertura celular, capacidad, accesibilidad, etc.
•
Utilizar mediciones de interior o exterior.
•
Post procesar múltiples archivos de registro.
•
Posee un amplio rango de poderosas características que además son fáciles de usar.
TEMS Presentation: Su uso fundamental apunta al análisis exhaustivo de los datos
recolectados de la red para desarrollar optimización y mejorar la calidad del servicio de
forma sencilla y conveniente. Posee un generoso conjunto de gráficos estadísticos que
visualizan la calidad del servicio y el rendimiento de la red de radiofrecuencia. “TEMS
Presentation” utiliza Sistema de Información Geográfica (GIS), lo que permite soportar una
amplia cantidad de formatos de mapas para asociar la información rescatada de la red.
Esta herramienta puede ser utilizada en conjunto con otras como TEMS Automatic, TEMS
Investigation y TEMS Pocket.
TEMS Automatic: Es una herramienta autónoma que entrega información acerca de la
Calidad de Servicio (Quality of Service, QoS) a todos los niveles de la organización.
Entrega una visión de QoS percibida por los clientes del servicio, debido a que la
recolección de datos se genera mediante pruebas de envió de información a través de la red,
para luego reportar y procesar.
TEMS CellPlanner: Está orientado al diseño efectivo de redes móviles tales como redes
2G, 2.5G y 3G, ahorrando tiempo y recursos en la tarea. El sistema facilita tareas como
dimensionamiento de red, planificación de tráfico, configuración de sitios, frecuencias,
planificación de códigos y finalmente planificación automática de celdas.
Provee soporte para servicios de voz y datos sobre tecnología GSM, WCDMA y WiMax.
Incluye también soporte para GPRS y EDGE implementado en sistemas GSM,
HSDPA/EUL(HSUDPA) y PUSC (Partial Usage of Subcarriers), esta última características
en la tecnología WiMAX.
TEMS LinkPlanner: Es una herramienta avanzada orientada a entregar un soporte integral
en el proceso de planeación, optimización y administración de enlaces tanto como
planeación integrada en enlaces punto – punto y punto – multipunto. El principal desafío es
26
construir redes con la calidad y disponibilidad deseada controlando los costos y la facilidad
de expansión futura, en este punto, la herramienta está diseñada para facilitar la tarea
reflejando toda la experiencia de Ericsson en este tema.
2.5.2. ACTIX
Ofrece servicios orientados a mejorar diferentes aspectos de las compañías operadoras de
redes móviles principalmente al mejoramiento, mantención y reducción de costos de
operación. Mediante sus productos abarcan ámbitos como operación de redes celulares,
análisis y post-procesamiento de sistemas de radiofrecuencia, planificación de redes,
identificación de problemas y solución de ellos. La principal característica de los productos
ACTIX [4] es la capacidad de post-procesamiento de datos, sugiriendo y automatizando
soluciones para diferentes problemáticas.
Dentro de los productos que entrega ACTIX, los más importantes y destacados son:
CellOp: entrega una forma rápida y confiable para determinar la frecuencia óptima y la
planeación de celdas para las redes. El sistema explora miles de posibles configuraciones en
cada
sector,
analizando
variables
como:
frecuencia,
código,
parámetros
de
handoff/handover, potencia de transmisión, azimuth, modelos de antenas, ubicación y alto
de torres de transmisión.
Analyzer: permite analizar y detectar problemas existentes en la red, entregando de manera
rápida, instantáneas y automatizada solución a los problemas más comunes en las redes de
radio.
Radioplan: ha sido desarrollado para obtener la más provechosa y efectiva configuración
de red, tomando en cuenta la optimización y planificación. Radioplan puede rápidamente
mejorar la cobertura, calidad y capacidad. En efecto, Radioplan está pensado para reducir
los tiempos de planificación y optimización de redes en hasta un ochenta por ciento.
27
2.5.3. Anite
Organización que entrega soluciones en el ámbito de las comunicaciones inalámbricas y
transporte, desarrollando e implementado software, realizando consultorías, integrando
sistemas y administrando servicios asegurando una operación correcta y segura. Dentro del
ámbito de tecnologías inalámbricas entrega una línea de productos llamados Nemo. Las
herramientas que componen “Nemo solution” son:
Nemo Compact-i™: combina la potencialidad de una computadora portátil con la
comodidad de un dispositivo móvil pequeño, para la realización de mediciones sobre redes
CDMA/EV-DO. Entrega visualización en tiempo real de los datos obtenidos y mantiene un
registro completo para el post-procesamiento de los datos.
Nemo Outdoor™: es una solución de medición y optimización. A través de recolecciones
de datos y coordenadas geográficas es de utilidad para el análisis, planeación, mejoras,
verificación y mantención de la red. Soporta las últimas tecnologías de comunicación como
WiMax, HSDPA, HSUPA, UMA, CDMA, GSM, WCDMA, EDGE, GPRS, CDMA2000,
1x-EV-DO, TETRA y cdmaOne.
Dentro de las características de Nemo Outdoor se encuentran:
•
Múltiple transferencia de datos
•
Mediciones de Calidad de servicio
•
Script extensivos
•
Detección de frecuencia en dispositivos Sagem
•
Pérdida de vecinos con dispositivos Nokia
•
Medición Indoor
•
Exportación a Google Earth
Nemo Analyze™: es una herramienta poderosa y versátil que permite realizar análisis y
detección de problemas mediante el manejo de información recolectada en “test drive”.
Nemo Analyze soporta las últimas tecnologías de comunicación tanto como diversas
herramientas de adquisición de datos, como es el caso de presentar compatibilidad con las
herramientas de las soluciones TEMS.
28
Los principales beneficios de Nemo Analyze son:
•
Velocidad y escalabilidad
•
Visualización de datos
•
Soporte de la mayoría de las tecnologías
•
Plataforma única para análisis diverso
•
Procesamiento automático
Resumen de características de productos
La Tabla 2 muestras las diferencias entre los actuales productos existentes en el mercado
para la adquisición de datos de la red GSM.
29
Características
CellTrack TEMS Pocket Nemo Handy 2.8 Dispositivos Sagem
GPS Integrado
SI
SI
NO
NO
GPS Externo
SI
SI
SI
SI
Portable
SI
NO
NO
NO
Código Abierto
SI
NO
NO
NO
Registro
SI
SI
SI
SI
Nivel de Señal
SI
SI
SI
SI
Calidad de Señal
NO
SI
SI
SI
Celdas Vecinas
NO
SI
SI
SI
CellID
SI
SI
SI
SI
ARFCN
SI
SI
SI
SI
BCCH
SI
SI
SI
SI
BSIC
SI
SI
SI
SI
Notificación de Handoff
SI
SI
SI
SI
LAC
SI
SI
SI
SI
MCC
SI
SI
SI
SI
RSSI
SI
SI
SI
SI
Red 3G
NO
SI
SI
NO
Red GPRS
SI
SI
SI
SI
Red GSM
SI
SI
SI
SI
Red CDMA
NO
SI
SI
NO
Red CDMA2000
NO
SI
SI
NO
Tabla 2: Características de productos.
2.6. Objetivos
Es evidente que una memoria de titulación no puede pretender desarrollar un producto
competitivo de mercado como los presentados en la tabla resumen anterior, debido a
limitaciones de recursos de tiempo, de personas y de financiamiento. Es por esta razón que
se ha decidido priorizar algunas de las características anteriormente señaladas para
incluirlas en el producto final. En base a estos antecedentes se enuncian a continuación los
objetivos de este trabajo.
30
2.6.1. Objetivo General
Desarrollar un programa de análisis de cobertura de un sistema de telecomunicaciones
móviles celular que pueda ser cargado en terminales móviles y que permita realizar
mediciones de cobertura celular con datos geográficamente referenciados, para ser
procesados y presentados al usuario del dispositivo y descargados en un formato adecuado
para su posterior análisis en herramientas de post procesamiento de la red celular.
2.6.2. Objetivos Específicos
a) Definir y capturar parámetros de interés para los proveedores de servicios
•
Nivel de señal: corresponde al parámetro que indica cuantitativamente el nivel de
potencia de la señal recepcionada en el terminal móvil, expresado en dBm. Este
parámetro se utiliza tanto para el despliegue visual en tiempo real como para el
almacenamiento en archivos de registros.
•
Nivel de señal para celdas vecinas: refleja la misma información que el “Nivel de
señal” definido anteriormente, pero para las celdas adyacentes
•
Identificación de celdas: cada celda del sistema telefónico móvil tiene un
identificador proporcionado por el proveedor de servicio que es definido en forma
particular por los operadores, de esta forma se puede identificar la celda
considerando la clasificación asignada.
•
Handoff: se señala el momento en que el dispositivo cambia de celda para
mantener el servicio.
b) Relacionar los datos a una posición geográfica específica: Cada dato obtenido de
la red se asocia a la ubicación geográfica en la cual se obtuvo, de esta manera se
puede generar un mapa del comportamiento de la red y apreciarlo visualmente. Se
logra obteniendo datos de posicionamiento global (GPS) que proporciona el
terminal móvil para cada medición.
c) Relacionar medidas obtenidas con datos geográficos: despliegue en gráficos de
Nivel de recepción.
31
d) Generar notificaciones de cambios de celda: Alerta visual de Handoff.
e) Generar una interfaz gráfica: visualización de algunos parámetros y la
navegación entre diferentes pantallas.
f) Desplegar información en tiempo real: mostrar en tiempo real información
crítica como Nivel de recepción (RxLevel), handoff, celda asignada (CellID) y
frecuencia utilizada (ARFCN)
g) Almacenar los datos en un formato compatible con las herramientas de postprocesamiento: proporciona un análisis posterior de los datos obtenidos de la red,
permitiendo la visualización y la toma de decisiones. Además, almacena en un
archivo de texto la información obtenida haciendo posible un posterior análisis
con herramientas de post-procesamiento.
32
Capítulo III
3.Metodología
3.1. Planificación
El trabajo realizado se planificó para un período de 4 meses dentro de los cuales se
especificaron diversas tareas para los distintos lapsos de tiempo. Para comenzar esta etapa
se propuso el diseño de una Carta Gantt que permitiera definir los tiempos dedicados a cada
actividad del proyecto y las dependencias que pudieran existir entre cada una de ellas. La
Carta Gantt diseñada quedo definida de la siguiente forma:
Identificación
Obtener Datos del dispositivo celular
Obtener Datos de GPS (J)
Relacionar Datos a GPS (A)
Generar Reportes (J)
Presentación de Avance
Generar Interfaz Gráfica (A)
Generar notificaciones de Cambio de Celda (J)
Desplegar información en tiempo real
Redacción de la Introducción, Marco Teórico y Descripción del tema
Redacción del desarrollo del tema
Redacción de análisis, conclusiones y recomendaciones
Presentación Final
Documentación
A
B
C
D
E
F
G
H
I
J
K
L
M
Tabla 3: Actividades del desarrollo.
33
ACTIVIDADES
A
B
C
D
E
F
G
H
I
J
K
L
M
S e m a n a
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
Tabla 4: Carta Gantt.
Cabe mencionar que en la carta Gantt no se especifica el tiempo de investigación asociado
a las diferentes tareas. Este aspecto se dejó implícito, por lo que el tiempo definido para
cada una de ellas se utilizó en la investigación y desarrollo de la misma.
3.2. Determinación del dispositivo móvil y Sistema Operativo
Para el desarrollo de la aplicación se analizaron diferentes dispositivos móviles disponibles
en el mercado, susceptibles de utilizar debido a sus características de hardware y los
lenguajes de programación que permiten obtener la adquisición de datos de las celdas
GSM. Este último aspecto fue fundamental para el desarrollo y abarcó gran parte del
tiempo que había sido destinado para la realización de las tareas planteadas.
3.2.1. Terminal móvil
Con el requerimiento de poder referenciar geográficamente los datos obtenidos de la celda
GSM, la gama de dispositivos móviles disponibles en el mercado a escoger se restringe de
forma significativa. Para este propósito fue fundamental que el dispositivo móvil posea el
servicio de posicionamiento geográfico (GPS) o que permita el funcionamiento en conjunto
de la tecnología inalámbrica con otro dispositivo para obtener esta información. Debido a
ello, en la selección se debió considerar que los equipos posean sistema Bluetooth y que
34
permita la conexión y funcionamiento en conjunto con equipos externos GPS, o que los
dispositivos móviles tengan integrado un sistema GPS.
En la investigación de los requerimientos se logró establecer un vínculo con la empresa
Movistar, los cuales prestaron asistencia en la definición de las características del sistema y
además, facilitaron un dispositivo que cumpliera con el requisito antes descrito. Este
correspondía al dispositivo móvil modelo BlackBerry Curve 8310, el cual terminó siendo
la plataforma destinada para el desarrollo. La principal característica de este dispositivo es
la presencia de un sistema de posicionamiento geográfico integrado, lo que permite
mantener relacionados los datos obtenidos de la red GSM con su ubicación geográfica.
Figura 7: BlackBerry Curve 8310.
3.2.1. Lenguaje de programación
La selección del lenguaje de programación es primordial para el desarrollo de la aplicación,
considerando el tipo de información. Actualmente la información asociada a la red móvil en
la cual el dispositivo se encuentra funcionando es bastante limitada, independiente del
lenguaje que se utilice para acceder a ella. Debido a que en el mercado existe una gran
cantidad de productos comerciales relacionados con la obtención de parámetros de la red
celular, la información se restringe solamente a los principales agentes que tienen acceso a
la información de red y comportamiento del dispositivo. Dichos agentes son los fabricantes
de estos y/o asociados directos de los mismos, quienes basan sus modelos de negocios en la
información que solamente ellos son capaces de obtener. Si bien, esta restricción es
35
perjudicial para el desarrollo de la aplicación, existen algunas posibilidades que permitan
remediar esta deficiencia. Una de ellas es la posibilidad de obtener la información de
interés mediante la adquisición de licencias y/o kit de desarrollo, solución ofrecida por
Symbian OS.
Considerando los intereses y objetivos de la aplicación, y que principalmente esta fuese una
herramienta genérica, se decidió que un lenguaje apropiado para el propósito del desarrollo
era JAVA. Java 2 Micro Edition (J2ME), es un lenguaje de programación soportado por
una amplia gama de dispositivos móviles, incluyendo la gama de equipos RIM y su línea
BlackBerry. La selección del lenguaje se basó principalmente en la obtención de los datos
de la red GSM, la referenciación de la ubicación geográfica con los datos de la red GSM y
la posibilidad de desarrollo en el equipo BlackBerry Curve 8310.
3.2.2. Herramientas de desarrollo
Después de tomar la decisión del dispositivo a utilizar y el lenguaje en que se desarrollará,
se debió seleccionar el ambiente más adecuado en que se realizara el progreso de la
aplicación. Para ello se analizaron 3 posibilidades:
•
Blackberry JDE 4.5
•
Eclipse IDE 3.4.0
•
Netbeans IDE 6.5
La decisión se fundamentó en seleccionar la herramienta que permita realizar el desarrollo
de una forma fácil tanto a nivel gráfico como a nivel de resolución de problemas. Una de
las ventajas que presenta BlackBerry JDE 4.5, es la utilización de bibliotecas propias para
el desarrollo, lo que potencia las capacidades de los equipos BlackBerry. Sin embargo, se
descartó la utilización de esta herramienta, ya que dificulta depurar el programa y no
presenta una interfaz gráfica que permite un desarrollo sencillo. Esto imposibilita la
utilización masiva de la aplicación, pues pierde la portabilidad que es propia del lenguaje
J2ME.
36
En la selección de Eclipse y Netbeans no se pudo trabajar con una herramienta precisa, ya
que ambas presentaban ventajas y desventajas para el desarrollo de diferentes etapas del
proyecto. Netbeans (al igual que Eclipse) permite realizar pruebas en el programa en forma
sencilla. Sin embargo, cada una de estas herramientas presenta facilidades inherentes que
hacen que en determinadas circunstancias sea más conveniente usar una que la otra, por
ejemplo:
•
Al desarrollar el menú y la gráfica de la aplicación se decidió por utilizar Netbeans,
ya que esta herramienta permite hacer el procesamiento en forma sencilla, gracias al
ambiente visual que posee (visualMidlet).
•
Para la generación del archivo de registro se debió optar por Eclipse, ya que
Netbeans no permite la creación y manipulación de archivos en el simulador de
Blackberry.
•
Otra de las ventajas de Netbeans es que permite realizar la variación de los
parámetros de la celda y del GPS en el modo de simulación, lo cual permitió
realizar pruebas con la variación en la potencia y ubicación en la aplicación.
La obtención de los datos del dispositivo no fue una problemática en ninguna de las dos
herramientas y en ambas el programa funcionaba en forma satisfactoria.
37
Capítulo IV
4.Desarrollo de la Aplicación
4.1. Requerimientos
Aquellos ingenieros de telecomunicaciones que se encuentran a cargo del mantenimiento,
la planificación y la optimización de los recursos de red requieren, en ocasiones,
diagnosticar problemas que se presentan en la red celular y resolverlos de forma oportuna.
De esta forma, se evita que el cliente se vea afectado por el mal funcionamiento del sistema
y presente reclamos a las compañías de telefonía móvil. Al recibir estos, los ingenieros
deben adquirir información e ingresarla a las herramientas de post-procesamiento para
realizar diagnósticos claros y específicos y así no malgastar tiempo ni recursos en buscar el
problema en forma ineficaz. Debido a lo anterior, tanto las herramientas de postprocesamiento como las que adquieren datos deben poseer funcionalidades que permitan al
ingeniero realizar sus tareas en forma rápida y sin contratiempos. Actualmente, existen
aplicaciones de captura de datos con estas características que son de gran utilidad para los
ingenieros, sin embargo son de alto costo y en algunas ocasiones poseen tantas
funcionalidades que pueden llegar a ser complicadas de utilizar. Además, obliga a los
ingenieros a depender de una herramienta poco portable y escalable.
Con el fin de solucionar estas problemáticas, se ha desarrollado una herramienta portable,
escalable y con una interfaz amigable, que sea capaz de adquirir la información necesaria
para detectar y diagnosticar los problemas que podría presentar la red. Dicha aplicación se
ha confeccionado con el objetivo de que el acceso a ésta sea de un costo más razonable que
el de las herramientas ya existentes. Además, el desarrollo se ha presentado de tal manera
que el usuario de este instrumento pueda adaptar las funcionalidades a sus propios
requerimientos mediante una modificación del código, lo que le da una ventaja comparativa
a sus similares.
38
4.1.1. Casos de uso
En esta sección se especifican las formas de interactuar entre los actores y el sistema
utilizando casos de uso de alto nivel y sus respectivos diagramas, donde se explica clara y
concisamente el transcurso de los procesos del sistema.
En la Figura 8 se aprecian las cuatro tareas que son posibles de realizar tras una orden de
algún agente externo. En el caso particular de la aplicación el agente externo es el usuario
del sistema.
En las siguientes tablas se presentan los casos de uso de alto nivel que especifican
brevemente cada unidad funcional del sistema.
Figura 8: Diagrama de casos de uso.
Visualizar nivel de señal
Tabla 5:Caso de uso, Despliegue de gráfico de nivel de señal.
Caso de uso
Actores
Propósito
Resumen
Despliegue de gráfico nivel de señal.
Usuario, sistema.
Visualizar la información obtenida en tiempo real de manera
gráfica.
El usuario mediante el uso del menú accede a la información en
tiempo real del Nivel de Señal en el receptor
39
Visualizar detalles
Tabla 6: Caso de uso, Visualización de detalles.
Caso de uso
Actores
Propósito
Resumen
Visualización de detalles.
Usuario, sistema.
Visualizar la información obtenida en tiempo real en forma de
texto.
El usuario mediante el uso del menú accede a la información en
tiempo real de parámetros de la red GSM e información
correspondiente a la ubicación geográfica.
Almacenar datos
Tabla 7: Caso de uso, Almacenar datos.
Caso de uso
Actores
Propósito
Resumen
Almacenar datos
Usuario, sistema.
Almacenar en forma permanente para acceso posterior a los datos
de la red GSM y posición dada por el GPS.
El usuario mediante un comando puede iniciar y detener el
almacenamiento de los datos obtenidos para un posterior análisis.
Visualizar canales
Tabla 8: Caso de uso, Visualización de canales.
Caso de uso
Actores
Propósito
Resumen
Visualización de canales
Usuario, sistema.
Visualizar la información de canales vecinos en tiempo real de
manera gráfica.
El usuario mediante el uso del menú accede a la información en
tiempo real del Nivel de Señal de las celdas vecinas en el receptor
4.1.2. Diagrama de secuencia
El objetivo de los diagramas de secuencias es explicar el funcionamiento del sistema sin
explicar cómo este realiza las tareas. De esta manera el sistema se analiza de una
perspectiva de alto nivel considerándolo como una caja negra, basando el interés en la
secuencia de eventos, los agentes que los generan y los efectos que éstos tienen.
A continuación se presentan los diagramas de secuencias para los diferentes procesos de
interacción del sistema.
40
Figura 9: Diagrama de secuencia Gráfico de nivel de señal
Figura 10: Diagrama de secuencia de Canales
Figura 11: Diagrama de secuencia de Detalles
41
Las Figura 9, Figura 10 y Figura 11 presentan pre y post condiciones idénticas. Éstas son:
Pre condiciones
•
Ejecutar la aplicación.
•
Radio receptor del dispositivo activado
Post condiciones
Los eventos no generan cambios en el sistema por lo que no se asignan post condiciones.
Figura 12: Diagrama de secuencias de Almacenar datos
A diferencia de las secuencias anteriores, la secuencia de la Figura 13 presenta pre y post
condiciones particulares las que son:
Pre condiciones
•
Poseer memoria disponible.
•
Poseer tarjeta multimedia.
•
Radio receptor activado.
42
Post condiciones
•
Generar archivo de almacenamiento de datos.
4.1.3. Diagrama de estado
El diagrama de estado permite dejar de forma explícita la transición entre los estados del
sistema mediante la generación de eventos en la aplicación por parte del usuario, lo cual a
su vez permite considerar las posibilidades de interacción con el usuario.
En este caso particular se genera una sub máquina de estado llamada “Almacenar” que es
independiente al resto de los estados del sistema, ya que ésta puede mantener su estado en
forma paralela a la existencia de otro estado. La sub máquina de estado posee la restricción
de que solamente se comunica con la máquina del sistema mediante los estados
“Desplegando Canal Actual” y “Desocupado”.
Figura 13: Diagrama de estado del sistema.
43
4.2. Descripción
La aplicación es una herramienta desarrollada en JAVA, la cual tiene por objetivo principal
adquirir y desplegar los datos relevantes de la red celular GSM, además de dar referencia
geográfica y temporal a cada dato obtenido. Este instrumento permite adquirir los datos
relacionados al canal actual al cual se encuentra registrado el dispositivo móvil. Además, es
capaz de referenciar los datos adquiridos de la celda GSM con su ubicación geográfica
respectiva por medio de la utilización del GPS del dispositivo.
Esta aplicación se desarrolló específicamente para un Blackberry modelo Curve 8310.
4.2.1. Estructura
Un aspecto importante en el diseño y desarrollo del software es considerar el
funcionamiento interno de la aplicación. Por este motivo se deben aplicar diversas
estrategias de ingeniería de software que permitan describir sencillamente el
funcionamiento lógico y estratégico de la aplicación a desarrollar. Para lograr esto, se
utilizan los casos de usos, diagramas de interacción y diagramas de estados, los cuales
describen tanto el comportamiento entre el usuario y el sistema como el funcionamiento
completo del sistema.
4.3. Especificación de Datos
La aplicación es capaz de obtener una cantidad de datos técnicos que son relevantes para
las empresas de telecomunicaciones. Mediante el manejo de estos datos es posible
encontrar y diagnosticar problemas que se pueden encontrar en la red GSM. Además,
adquiere los datos del GPS del dispositivo y los relaciona a la información obtenida de la
celda.
44
A continuación, se detallan los datos que se pueden obtener por medio de esta herramienta:
•
Cell ID: corresponde al identificador único de la celda celular GSM en que se
encuentra el suscriptor. Este identificador puede variar entre una extensión de uno a
cinco dígitos decimales y es importante, ya que permite que el suscriptor conozca
cual es la celda en que se encuentra registrado en un momento específico. Cabe
mencionar que el dispositivo móvil siempre que se encuentre encendido estará
registrado a una de las celdas que detecta a su alrededor. La elección de esta celda
se basa principalmente en la potencia y capacidad de la celda GSM.
•
LAC (Location Area Code): es el código identificador de área que se encuentra
representado por cuatro dígitos decimales y es asignado a una porción del territorio
relativamente extensa. Los cuatro dígitos tienen un significado, el cual determina la
comunidad, la región y la localidad. A las regiones con cobertura GSM se le asigna
un código LAC único dentro del país.
•
MNC (Mobile Network Code): identificador del operador de la red que está
compuesto de dos dígitos decimales y es único para cada operador en su país.
Además, el operador puede tener asignado varios MNC.
•
MCC (Mobile Country Code): código que hace referencia al país en que se
encuentra el suscriptor. El MCC corresponde a un número de tres dígitos decimales
y es único para cada país en el mundo.
4.4. Diseño de la aplicación
La herramienta presenta un menú sencillo que permite seleccionar la opción que desee
utilizar el usuario. Las opciones que puede elegir son:
•
Iniciar o Detener Registro: esta opción comienza y termina la creación de un
archivo histórico en el cual es posible mantener registrado los valores de CellID,
Nivel de Señal, MNC, LAC, MCC, la respectiva posición, la fecha y la hora de la
medición. El archivo generado es guardado con el nombre de la hora y la fecha en
que se comenzó la medición. Una vez comenzada la creación del registro, el usuario
puede utilizar las distintas opciones de la aplicación sin ningún inconveniente.
45
•
Detalles de Datos: opción que permite visualizar los datos y sus variaciones en
forma de texto. Esta selección fue diseñada especialmente con el propósito que el
usuario pueda visualizar si realmente la herramienta está obteniendo los datos de la
celda y de posición. Además, dependiendo de la problemática que se presente, el
usuario es capaz de generar diagnósticos previos siempre y cuando esto fuese
posible, sin la necesidad de pasar por alguna herramienta de post procesamiento.
Los datos son desplegados como muestra la Figura 14:
Figura 14: Despliegue de datos.
•
Canales: esta selección permite visualizar en forma gráfica el comportamiento del
canal actual y las celdas vecinas que es capaz de percibir el dispositivo móvil. Si
bien, la opción se encuentra habilitada, los datos que se despliegan no corresponden
a los datos reales. Esto se debe a que existe un inconveniente con los códigos y
mecanismos de acceso a esta información, por lo cual no es posible obtener estos
datos y desplegarlos en pantalla, sin embargo cuando sea posible acceder a esta
información, la aplicación se encuentra desarrollada para facilitar la integración con
esta. Por este motivo, los datos utilizados son valores aleatorios que permiten ver en
funcionamiento la aplicación.
46
Figura 15: Despliegue de Canales.
•
Canal Actual: esta selección permite visualizar en forma gráfica el comportamiento
de la señal actual del canal al cual se encuentra registrado el móvil. Además,
despliega en forma de texto el número y la potencia de la celda a la cual se
encuentra registrado. En esta pantalla también es posible seleccionar el inicio o la
detención del registro histórico de los datos como muestra la Figura 16.
Figura 16: Potencia del Canal Actual.
En la Figura 17 se puede apreciar el menú principal:
Figura 17: Menú principal.
47
Debido a que la aplicación posee pocas opciones en su menú se convierte en una
herramienta bastante sencilla de manejar y no se requiere conocimiento previo para
utilizarla. Esta estrategia se refleja en el diagrama de la Figura 18.
Datos
AlertDetReg
Inicio
Canal Actual
Canales
CH1
CH5
CH2
CH6
CH3
CH7
CH4
Figura 18: Diagrama del programa
Es posible apreciar en azules los principales bloques del programa, estos contienen los
métodos más importantes para el funcionamiento. En forma específica podemos
describirlos como:
48
Inicio: Es la clase Form que contiene los comandos en menú para poder acceder a
diferentes métodos.
CH1 al CH7: Módulos generados con el objetivo de incorporar el dato real de las celdas
vecinas para luego relacionarlo directamente con el modulo “Canales”. Actualmente se
encuentra desvinculado debido a que no se logra obtener la información de las celdas
vecinas.
Canal Actual: de la clase Form que contiene como principal característica el proceso que
obtiene y despliega los datos de la celda GSM con la cual el dispositivo móvil mantiene
comunicación prioritaria.
Canales: módulo que genera el despliegue de los valores de las celdas vecinas, en este caso
simuladas.
Datos: modulo encargado de desplegar la información referente a la celda actual GSM
junto con los datos de posicionamiento geográfico.
Para mayor detalle de código fuente dirigirse al CD-ROM adjunto /Field Tel
USM/source/FieldTel.java
4.5. Presentación de los datos
Los datos son presentados en tres formatos distintos:
•
Formato gráfico
•
Formato textual
•
Archivo de registro
La aplicación es capaz de graficar en tiempo real el nivel de señal de la red y su variación
en el tiempo. En esta visualización también es posible apreciar los cambios de celda, los
cuales son marcados en el gráfico generado por la herramienta.
El teléfono móvil es capaz de percibir la existencia de otros canales adyacentes, los cuales
son utilizados en forma interna por el dispositivo para seleccionar cual es la mejor opción
49
de registro y el momento preciso en que es necesario que se realice un cambio de celda. Si
bien, esta información es obtenida por el celular, es imposible adquirirla y visualizarla en la
aplicación desarrollada. Esto se debe a que la API de JAVA no posee soporte para que los
datos internos de las celdas adyacentes sean leídos en el archivo de registro. Sin embargo,
la aplicación posee una interfaz gráfica en la cual se puede apreciar la variación del canal
actual en conjunto con los canales adyacentes. Debido a que estos datos no son accesibles
por el momento, los valores que arroja la aplicación corresponden a una variable aleatoria,
la cual en el futuro podría ser cambiada por los datos reales.
La aplicación posee un módulo que permite almacenar los datos obtenidos en un archivo de
texto y registrar su respectiva posición. Además, la herramienta también permite visualizar
los datos en forma de texto, esto con la finalidad que el ingeniero pueda observar los
valores de los datos y realizar diagnósticos en terreno previos al procesamiento de ellos.
Además, el profesional podrá observar los datos de posicionamiento global, lo cual le
permitirá detectar si el dispositivo ha encontrado los satélites correspondientes para poder
mantener los datos de las celdas referenciados con su ubicación.
50
Capítulo V
5.Validación
Uno de los pasos más relevantes en el desarrollo de una aplicación de las características
planteadas es determinar la veracidad de los datos que ésta entrega a los usuarios, es decir,
el proceso de validación. El principal objetivo de la validación consiste en apreciar que los
datos de la red GSM se encuentren correctamente relacionados con la ubicación geográfica
en la cual se obtuvieron.
5.1.1. Resultados
La visualización de los datos de la etapa de adquisición por parte de las empresas
operadoras se puede hacer mediante diversos programas existentes en el mercado como
Actix, TEMS o Anite. La selección se realizará considerando el software mejor capacitado
para realizar este tipo de actividades. Para tal caso, además del software provisto por estas
empresas, existen los Sistemas de Información Geográfica (GIS), como el caso de MapInfo
y Arcview, e inclusive la compañía Google ofrece una herramienta que puede ser útil para
estas situaciones como es el caso del software gratuito Google Earth. Sin embargo, este
último sólo permite facilitar la tarea de visualizar los datos sin prestar mayores beneficios al
análisis de éstos.
En primera instancia, cabe mencionar que el registro de los datos se debe realizar con un
formato compatible para algunas herramientas de post-procesamiento como el caso de
Actix o Anite, ya que éstas soportan una mayor variedad de registros de datos.
Considerando esta condición, el registro se genera en forma automática por el dispositivo
móvil en el momento de las mediciones, como es apreciable en la Figura 19.
51
Fecha
03‐06‐2009
03‐06‐2009
03‐06‐2009
03‐06‐2009
03‐06‐2009
03‐06‐2009
03‐06‐2009
03‐06‐2009
03‐06‐2009
Hora
19:17:05
19:17:06
19:17:07
19:17:07
19:17:08
19:17:09
19:17:09
19:17:10
19:17:11
CellID Nivel de Señal BCCH LAC
MCC MNC RAC BSIC
27014
‐54
587 27001 1840
47
104
30
27014
‐57
587 27001 1840
47
104
30
27014
‐57
587 27001 1840
47
104
30
27014
‐60
587 27001 1840
47
104
30
27014
‐63
587 27001 1840
47
104
30
27014
‐63
587 27001 1840
47
104
30
27014
‐63
587 27001 1840
47
104
30
27014
‐66
587 27001 1840
47
104
30
27014
‐69
587 27001 1840
47
104
30
Longitude
‐71.552401
‐71.552401
‐71.552482
‐71.552561
‐71.552561
‐71.552657
‐71.552763
‐71.552763
‐71.552843
Latitud
Altitud Velocidad
‐33.026019
‐57 2.62
‐33.026019
‐57 2.62
‐33.025999
‐63 3.81
‐33.025988
‐66 5.06
‐33.025988
‐66 5.06
‐33.025967
‐70 6.06
‐33.025948
‐75 6.93
‐33.025948
‐75 6.93
‐33.025955
‐74 7.56
Figura 19: Registro tipo de la aplicación.
En la Figura 19 se aprecia el formato generado por la aplicación, en donde la información
es ordenada por fecha, hora y se almacenan diferentes parámetros de la red GSM,
relacionados con las ubicación geográfica de la adquisición. En la parte superior de la tabla
se pueden identificar los parámetros desplegados en el archivo de texto generado. Se
especifica la fecha y hora de la medición, el tercer parámetro muestra el CellID, o sea el
número que identifica la celda de la medición. A continuación se presenta detalles más
técnicos como el nivel de señal, el BCCH, LAC MCC, MNC, RAC, BSIC, y por último, se
especifican los valores obtenidos del GPS del hardware en que se encuentra instalada la
aplicación, como lo son la longitud, latitud, altitud y velocidad.
Este formato de registro permite el análisis en herramientas de post-procesamiento como en
el sistemas de tablas de datos de Excel, en el cual se pueden obtener resultados como el de
la Figura 20
Figura 20: Despliegue de datos en tablas de datos.
52
En el eje vertical se especifica en azul el nivel de señal en dBm, en rojo la velocidad en el
lugar de medición y en verde el punto en que se efectúa el handover. Por otra parte, en el
eje horizontal se identifica el número de la celda al cual se encuentra conectado
actualmente el móvil.
Para el proceso de visualización y análisis de los datos obtenidos por la aplicación
desarrollada se utilizan dos herramientas totalmente distintas en su enfoque medular. Esto,
con el objetivo de hacer un contraste entre las características y posibilidades que entregan
ambas. Para dicho efecto, se utilizan en primera instancia Google Earth, el cual de manera
simple puede anexar información básica a los mapas referenciados geográficamente que
distribuye a nivel mundial. En segunda instancia se visualizan los datos con ACTIX,
herramienta ampliamente utilizada en el mercado de las telecomunicaciones, permitiendo
realizar un contraste entre ambas herramientas, considerando enfoques y prestaciones.
5.1.2. Google Earth
Es una herramienta de distribución libre que permite anexar y flexibilizar información de
diferente índole. A diferencia de otras herramientas especializadas para el rubro de las
telecomunicaciones, Google Earth sólo se puede utilizar como herramienta de acercamiento
en la visualización de los datos obtenidos.
Para lograr visualizar los datos en Google Earth es necesario generar los archivos
compatibles con el software. En primer lugar se importan los datos a una planilla Excel y
definen algunos parámetros necesarios para su posterior procesamiento en una herramienta
web (http://www.earthpoint.us/), la cual transforma el archivo .xml al formato .kml. La
misma herramienta entrega la posibilidad de ingresar figuras y colores que permitan brindar
mayor entendimiento de los datos obtenidos.
Como se aprecia en la Figura 22, la aplicación permite el entendimiento espacial de donde
se han realizado las mediciones y el rango de nivel de señal que se pudo obtener en esa
ubicación. Los datos presentados en esa situación se manejan utilizando los rangos de
potencia descritos en la Figura 21.
53
> ‐50
[dBm]
[‐50,‐65[ [dBm]
[‐65,‐75[ [dBm]
[‐75,‐85[ [dBm]
<=‐85
[dBm]
Figura 21: Leyenda de medición 1.
Figura 22: Visualización de datos del circuito 1.
Como ya se ha mencionado es difícil determinar la causalidad del comportamiento de la
señal con esta herramienta que sólo permite la superposición de datos en imágenes
referenciadas geográficamente.
5.1.3. Actix
La
herramienta
de
post
procesamiento
Actix
permite
que
las
empresas
de
telecomunicaciones obtengan una retroalimentación más detallada y completa de los datos
obtenidos en los “test drive”. Por medio de la utilización de este software, las empresas son
capaces de mejorar la experiencia de los clientes, reducir el costo total de la infraestructura
de red, optimizar el rendimiento de la red y hacer un trabajo de ingeniería más eficiente.
Debido a que esta herramienta es ampliamente utilizada por los actores de las
telecomunicaciones, se eligió este software para realizar la validación de los datos
54
obtenidos por la aplicación desarrollada. La visualización de los datos obtenidos en la
herramienta Actix se presentan en la Figura 23 y Figura 25.
Figura 23: Visualización de datos en Actix.
La herramienta Actix permite identificar el nivel de potencia de la señal identificándolo con
el color al cual se le asigna la medición. Actix trae definido los siguientes parámetros:
Color
Rango de Potencia
Menor a -104
>= -104 a < -93
>= -93 a < -83
>= -83 a < -71
Sobre -71
Figura 24: Rangos de potencia en Actix.
En la figura 23 se puede apreciar al lado derecho de la figura el detalle de los rangos de
potencia en donde se especifican el número de veces que el rango de potencia es medido en
los datos obtenidos.
55
En la parte inferior derecha de la figura 23 se aprecia una leyenda en que se encuentra el
número de la celda y las veces que esta ha sido medida en el período de medición.
La compatibilidad de la información se debe a que Actix funciona en base al manejo de
columnas, por lo que la importación de los datos se vuelve independiente del formato de
registro generado.
Figura 25: Ejemplo de visualización de datos en Actix.
Este programa de post procesamiento permite dar un mayor entendimiento de los datos en
forma visual por medio del uso de colores, mapas y la caracterización de los datos
desplegados.
El software de post procesamiento Actix además de la visualización de los datos permite
realizar análisis útiles para las compañías, sin embargo con los datos obtenidos por la
aplicación desarrollada es posible desarrollar este tipo de tareas en forma restringida.
56
5.1.4. Resultados de la validación
Después de importar los datos obtenidos y desplegarlos en forma visual utilizando tanto
herramientas libres como Google Earth y pagadas como Actix, se puede afirmar que la
aplicación de adquisición de datos se convierte en una herramienta útil para las compañías
de telecomunicaciones. Esta afirmación se fundamenta en que la compatibilidad de los
formatos utilizados por Actix y Google Earth, y el formato generado por la aplicación son
independientes entre sí.
La utilización de herramientas de post procesamiento como Actix permite generar análisis
específico orientado principalmente a la ubicación geográfica de antenas transmisoras y el
comportamiento de la recepción de la señal en los terminales móviles.
57
Capítulo VI
6.Análisis de Resultados
Una vez finalizado el desarrollo se procedió a realizar las respectivas pruebas para verificar
el cumplimiento de los objetivos planteados para este trabajo. A continuación se presenta
un análisis de los objetivos alcanzados y los resultados obtenidos.
6.1. Cumplimiento de Objetivos planteados
En cuanto al dispositivo móvil seleccionado para el desarrollo, este permite obtener los datos de
la potencia de recepción del canal de radiofrecuencia de control asignado por el controlador de
la estación base al dispositivo, y a la vez generar los archivos de registros con estos datos
referenciados geográfica y temporalmente en un formato compatible con herramientas de postprocesamiento como Actix y Google Earth. Si bien, el GPS de este tipo de dispositivos no
brinda una precisión como la entregada por otros equipos, los datos entregados permiten
generar una visión global del comportamiento geográfico de la cobertura, situación mediante la
cual los especialistas pueden generar soluciones a las problemáticas presentes en la red GSM.
Específicamente con la aplicación desarrollada se lograron cumplir con los siguientes
objetivos:
•
La aplicación es capaz de obtener los siguientes datos reales de la celda GSM:
Datos GSM
Nivel de
Señal[dBm]
Cell ID
LAC
MCC
RSSI
ARFCN
•
La aplicación es capaz de obtener los siguientes valores reales del GPS del teléfono
móvil:
58
Datos GPS
Altitud
Longitud
Latitud
Velocidad
•
La aplicación tiene la opción de generar registros en formato compatible con
herramientas de post procesamiento con la información de la celda GSM
referenciada temporalmente y geográficamente mediante la utilización del GPS del
dispositivo.
•
La aplicación presenta una interfaz sencilla y amigable en donde se presentan
gráficamente los datos reales de potencia y los cambios de celda.
•
La aplicación presenta una interfaz gráfica donde se presentan las potencias de las 7
portadoras prioritarias para el dispositivo móvil. Solamente la primera potencia es la
que muestra el valor real, las 6 restantes presentan valores ficticios para efecto de
presentación de los datos.
Debido a factores técnicos en el desarrollo de la aplicación, se ha dejado uno de los
objetivos iniciales definidos para ésta sin resolver. Este se refiere específicamente a la
adquisición de las 6 portadoras restantes prioritarias para el dispositivo móvil. Esto se
debe a que estos datos se encuentran restringidos por los fabricantes de dispositivos
móviles y empresas de proveedores de servicios de mantenimiento de las redes
celulares. Para resolver este problema y no dejar la aplicación sin esta funcionalidad, se
optó por diseñarla de tal forma, que si en el futuro se encontrara ésta información
disponible o las empresas interesadas optasen por adquirir los respectivos permisos y
licencias, la programación de ésta permita, mediante una sencilla modificación, agregar
los datos obtenidos. Para acceder a estas características es necesario contactarse con los
desarrolladores de aplicaciones y de dispositivos móviles, como por ejemplo
Blackberry, Ericsson, Sagem, entre otros.
En la etapa de prueba, se apreció la importancia que tiene referenciar geográficamente
datos obtenidos por distintos sistemas de medición. Si bien, el tema vinculado en este
desarrollo se enfoca específicamente a variables de la celda GSM, si se deseara obtener otro
59
tipo de variables, el código generado sería un buen punto de partida para nuevos desarrollos
relevantes en otras áreas de las ciencias. Se espera que en el futuro surjan nuevas ideas en
torno a este tema y se agreguen o modifiquen funcionalidades a la aplicación desarrollada,
con las cuales podría mejorar el desempeño y de esta forma, ser más requerida por
profesionales del área.
Un punto no menos importante en cuanto al proceso de desarrollo de la herramienta se
encontró cuando se estaba finalizando ésta. Al realizar las pruebas de validación de la
aplicación de adquisición de datos, los ingenieros de movistar plantearon que se encuentran
100% enfocados a la migración hacia la red 3G de telecomunicaciones. Si bien, este suceso
significa que los expertos no pretenden seguir mejorando sus redes actuales, esto no implica
que la herramienta deje de tener utilidad. De hecho, cuando las herramientas de desarrollo y
las nuevas tecnologías lo permitan, la aplicación desarrollada puede ser un muy buen punto
de partida para realizar herramientas de adquisición de datos para redes 3G.
La herramienta permite utilizar los recursos actuales de la empresa y despreocuparse por
aquellas aplicaciones costosas que en la mayoría de los casos son compatibles con un
número reducido y restringido de equipos. Además de esto, permite reducir costos y tiempo
en la resolución de problemas de la red celular.
6.2. Mejoras posibles de la Aplicación
Uno de los objetivos de la aplicación es que ésta sea mejorada en el tiempo y que mediante
la incorporación de módulos en el código fuente aumente sus funcionalidades. Entre
algunas de las mejoras más relevantes que se podrían realizar, se encuentra la incorporación
de los datos de las celdas adyacentes. Para cumplir con este propósito sería necesario
buscar si en el mercado se generan APIs disponibles que permitan obtener esta información
en J2ME u otro lenguaje de programación que cumpla con lo descrito en 3.2.1 y si éstas
tuvieran costos, se deberá buscar a empresas interesadas en invertir y reducir el costo de sus
operaciones por medio del uso de aplicaciones de código libre. Con esta funcionalidad la
aplicación aumentaría sustancialmente su desempeño. Además, es posible que en el
mercado aparezcan bastantes interesados en este tema, ya que con esto los proveedores de
60
servicio podrían dejar de depender de una aplicación completamente desarrollada por
empresas externas y acomodar la aplicación a sus necesidades.
Por último, y no menos importante para los ingenieros, se encuentra la idea de importar
información externa a la aplicación, ya que esto permitiría, por ejemplo, importar archivos
con la relación entre el número de celda y el nombre de la estación base, permitiendo un
mayor entendimiento de la situación en la medición.
6.3. Futuras Aplicaciones
Una mejora interesante para esta aplicación, sería agregar un módulo que permita enviar los
registros en forma remota a un servidor central. Éste podría recopilar los datos de uno o
varios usuarios y realizar diagnósticos sin la necesidad que la persona que esté efectuando
las mediciones se deba transportar hacia el lugar donde se presenta el problema. De esta
manera los clientes de telefonía celular podrían convertirse en usuarios de esta aplicación
sin que necesariamente se percaten de ello, ya que la aplicación podría ejecutarse en
“background”. De esta forma, los ingenieros de telecomunicaciones podrán analizar la
información recabada y presentar soluciones de una forma más eficiente. Esta
funcionalidad puede ser bastante interesante para las empresas de telefonía, sin embargo
para implementarla es necesario realizar un análisis detallado de los problemas legales que
podría traer este tipo de implementación, ya que puede suponer una violación a la
privacidad.
Por último, la aplicación desarrollada pretende ser un punto de partida para el desarrollo de
nuevas herramientas de adquisición de datos enfocadas a las nuevas redes 3G existentes en
el mercado, ya que en la actualidad todas las empresas de telecomunicaciones están
centrando todos sus esfuerzos en brindar buena calidad en los servicios prestados sobre este
nuevo tipo de red.
61
Capítulo VII
7.Conclusiones
7.1. Conclusión General
En el mercado de las telecomunicaciones, las herramientas que permiten realizar análisis y
mejoras sustanciales tienen costos extremadamente altos, lo que obliga a los proveedores de
servicios a desembolsar altos montos de inversión para las mejoras de sus redes. Debido a
este motivo, surgió la idea de desarrollar una herramienta útil y de bajo costo que permita
utilizar el hardware existente para realizar las tareas básicas en el análisis de las redes
GSM. Debido a que el desarrollo de una aplicación útil y con costo bajo significa un gran
ahorro de recursos, se realizó un trabajo muy minucioso en la búsqueda de los
requerimientos del sistema a desarrollar. Para la obtención de los requerimientos se
contactó a una empresa proveedora de servicio con la finalidad de que presentara sus
inquietudes, situación que permitió obtener los requerimientos básicos requeridos por este
tipo de compañía.
Si bien, se logró cumplir con la mayoría de los requerimientos descritos para el sistema,
uno de los puntos importantes, el obtener la potencia y la información de las celdas vecinas,
no pudo ser finalizado. Esta situación se debió a que la API de desarrollo no permitía
obtener estos datos. Para resolver esta situación se buscaron diversas soluciones, sin
embargo no fue posible encontrar una respuesta satisfactoria.
Durante el desarrollo de la aplicación y hasta hoy ha tomado bastante fuerza la nueva
generación en telecomunicaciones 3G. Debido a esta situación, la aplicación desarrollada
no tuvo el impacto que pudo haber tenido en un tiempo pasado. Esta condición además
permite concluir que no es recomendable continuar con este desarrollo, ya que las nuevas
herramientas de análisis de redes y adquisición de datos deben poseer la característica de
analizar redes 3G. En este mismo ámbito, sería muy recomendable comenzar con otro
62
desarrollo enfocado a estas redes utilizando como base la aplicación descrita en el
documento.
63
8.Referencias
[1] http://en.wikipedia.org/wiki/Mobile_phone#History. Wikipedia. [En línea]
[2] TEMS Products. Ericsson - the world-leading supplier in telecommunications. [En
línea] http://www.ericsson.com/solutions/page.asp?ArticleId=2D7EC69B-FEB1-445083F2-D1D13F292BF9.
[3] Sagem Télécommunications. [En línea] http://www.sagem.com/.
[4] Actix. [En línea] ACTIX. http://actix.com/.
[5] Anite Wireless Solutions. Anite. [En línea] http://www.anite.com/wireless-solutions2.html?Itemid=211.
[6] Cell Track. [En línea] http://afischer-online.de/sos/celltrack/.
[7] SUBTEL - Subsecretaría de Telecomunicaciones - Gobierno de Chile. [En línea]
http://www.subtel.cl.
[8] GSM World. GSM World : Home of the GSM Association. [En línea]
http://gsmworld.com/.
[9] Rappaport, Theodore S. Wireless Communications: Principes and Practices. Second
edition. s.l. : Pretice Hall PTR, 2002.
[10] Blackberry
forums
at
CrackBerry.com.
CrackBerry.com.
[En
línea]
http://forums.crackberry.com/.
[11] Sun
Developers
Networks.
Sun
Microsystems.
[En
línea]
http://developers.sun.com/mobility/midp/articles/blackberrydev/.
64
[12] Blackberry Developers Zone. Smartphone - Smart Phones at Blackberry.com. [En
línea] http://na.blackberry.com/eng/.
[13] BlackBerryForums.com. [En línea] http://www.blackberryforums.com/.
[14] www.symbian.org
|
Home
of
the
Symbian
Foundation.
[En
línea]
http://www.symbian.org/index.php.
[15] Microsoft Windows Mobile. [En línea] http://www.microsoft.com/windowsmobile/eses/default.mspx.
[16] www.beanizer.org
-
J2me
ChartComponent
-
ver
1.5.2.
[En
línea]
http://www.beanizer.org/site/index.php/en/Software/J2me-ChartComponent-ver1.5.html.
[17] Scourias, John. Overview of GSM. [En línea] http://user.cs.tu-berlin.de/~jutta/gsm/jsintro.html#1.
[18] Estándar
GSM
(Sistema
global
de
comunicaciones
móviles).
[En
línea]
http://es.kioskea.net/contents/telephonie-mobile/gsm.php3.
[19] The GSM System. [En línea] http://www.willassen.no/msl/node4.html.
65
Anexo
9.Anexo
Anexo A: Información recolectada de Symbian y Blackberry
mediante comunicación por e-mails
Una de las problemáticas más restrictivas para la programación de la aplicación fue la
obtención de los parámetros de red de las celdas vecinas. Para contrarrestar esta situación
se tomó contacto con gente especializada en el tema recurriendo a foros y mails de
contactos.
Los mails que resumen las conversaciones son las siguientes:
• Blackberry forum
Date:
Fri, 12 Sep 2008 22:33:32 -0700
From:
Subject:
[email protected]
How to get Neighbouring Cell Information?
To:
[email protected]
Dear guna,
We are a group of students trying to get the cell information in a GSM network. At the moment
we are the same problem you had. Do you resolve your problem? Your answer is very important
for us.
Thanks,
jumoz
----------------------------------------------------------------------(this is your message)
Dear Developers,
As per GSM standard the handset will receive up to 6 cell information then based on the signal
strength quality the handset will choose the best one.
Is it possible to get Signal Strength, Cell-ID, Channel number of all 6 neighbouring cell?
Guna.
Tabla 9: consulta a foro de Blackberry
66
Date:
Saturday, September 13, 2008 1:11:02 AM
From:
Subject:
[email protected]
Re: How to get Neighbouring Cell Information?
To:
[email protected]
hi jumoz,
I couldn't get answer for my question but as per the response from the RIM team, its not
possible in Blackberry due to lack of API support. But you can do the same in Symbian
platform.
Guna.
Tabla 10: Respuesta a consulta de foro de Blackberry.
Según el programador contactado, no es posible obtener la información requerida utilizando
la API de Blackberry. Sin embargo, propone que investiguemos en la plataforma Symbian
para ver si tenemos la opción de realizar la misma funcionalidad pero bajo otra plataforma.
En función de buscar resultado al cuestionamiento planteado en torno a la obtención de los
parámetros de red de las celdas vecinas, se contactó a personal de Symbian para verificar si
la plataforma permite resolver este problema. La secuencia de mensajes fue la siguiente:
•
Symbian
Date:
25/09/2008 04:05
From:
Subject:
[email protected]
Question about partner and get neighbour cell information
To:
[email protected]
Hello,
We are a group of students trying to get the neighbour cell information in a GSM network. It's
possible to get this information if we are partner to Symbian. Your answer is very important for
us and our project.
Thanks,
jumoz
Tabla 11: Primer e-mail a Symbian
67
Date:
Fri, 26 Sep 2008 15:50:44 +0100
From:
Subject:
[email protected]
Re: Question about partner and get neighbour cell information
To:
[email protected]
CC: [email protected]
Hi Juan,
Thanks for your message below. I'm not exactly sure what your question is about as it's unclear
to me what you're after however it sounds like you're looking at some type of tech support
relating to GPS? Please correct me if I'm wrong.
As a Symbian partner, we do offer tech support and give our partners access to our Symbian
Developer Network website (SDN++) where you can raise one off technical questions in our
forums. These forums consist of Symbian developers within the community and Symbian
experts from Symbian.
I hope this helps with answering part of your question. If you can provide a clearer requirement
and the type of project you're working on maybe I can better assist you.
Please do let us know if you have any further questions.
Kind regards,
Tiffany
Tabla 12: Primer e-mail de Symbian
68
Date:
27/09/2008 04:24
From:
Subject:
[email protected]
RE: Question about partner and get neighbour cell information
To:
[email protected]
Hello,
I am going to be more specific.
My intention is getting the neighbor's strength and channels in a GSM/GPRS connection. In this
moment I can get the current cell info, like LAC, MNC, Cell ID and strength. But my real
concerned is to get information about the neighbor cell, specifically strength, channels and cell
ID.
The software what I want to develop is similar to "Nemo Handy".
(I want to get the information using a software(develop for me) installing in my cell phone)
Do you have support for that kind of software.
Sorry for my english...
Thanks,
Juan Monsalve
Tabla 13: Segundo e-mail a Symbian
Date:
Thu, 2 Oct 2008 18:01:41 +0100
From:
Subject:
[email protected]
RE: Question about partner and get neighbour cell information
To:
[email protected]
Hi Juan,
Sorry for the delayed response. Firstly I would like to know if you're part of a company and
whether this is for personal or commercial purposes. Based on your response below, it sound
like you would like to have a specific application developed for you which sounds like a personal
request. Secondly we will not be able to collaborate unless you're from an organisation who is
registered as a Symbian partner.
If it helps, I'm happy to take a call with you so that I can understand better. Another place to
get support for individual developers who would like to develop on Symbian OS, you can visit
our website www.developer.symbian.com where you can register to be a part of the Symbian
developer community. There you can raise individual questions to help you get started in your
development work.
I hope this helps.
Kind regards,
Tiffany
Tabla 14: Segundo e-mail de Symbian
69
Date:
02/10/2008 21:17
From:
[email protected]
Subject:
RE: Question about partner and get neighbour cell information
To:
[email protected]
Hello,
First, I am a student. Currently I am finishing my degree, but I need to develop this aplication
for finish. This work is a personal proyect, but is possible that an organisation be interesting in
this. Maybe, they could pay for register as a Symbian Partner. But for that I must be sure that is
possible to get this information:
- Rx level of neighbor cell (GSM Network)
- MNC of neighbor cell (GSM Network)
- LAC of neighbor cell (GSM Network)
- Rx Quality of neighbor cell (GSM Network)
- BER(bit error rate) of neighbor cell (GSM Network)
In the Symbian Developer Network Forum I saw a post where a person said that the only way to
obtain this information is being Symbian partner. That's correct??
I really aprecciate your help.
Thanks in advance.
And sorry for my poor english again...
Best regards,
Juan Monsalve.
Tabla 15: Tercer e-mail a Symbian
70
Date:
Fri, 3 Oct 2008 17:53:29 +0100
From:
Subject:
[email protected]
RE: Question about partner and get neighbour cell information
To:
[email protected]
Hi Juan,
Thanks again for your interest. There are currently three different channels you can go through
to help you with your project.
*) Symbian Academy
If you're part of the Symbian Academy then you can go through this channel where an expert
from the academy can help address your question as this is related to a school project
([email protected])
*) Symbian developer network - SDN
This is completely free to participate where you can ask general questions but this is very light
weight support. The Forum can also help direct you on your questions below where if you're
personally building the application and do run into any issues, they can make recommendations
and direct you in your work. You can also get access to our developer tools and SDKs to help
you get started.
You can do a search in the forum on cell ID & strength as these questions have come up before
however on RX level, you will need access to partner APIs. If you would like to get neighbour
cell information on native Symbian OS, you will need to follow up with the manufacturer to see
if they would share this information with you.
http://developer.symbian.com/main/tools_and_sdks/developer_tools/index.jsp
http://developer.symbian.com/forum/index.jspa
*) SPN - Symbian Partner Network
Unfortunately if you're looking to actually develop the application with Symbian's support and
need access to our binary access kit, APIs and other technical and marketing channels of
support, then joining our Partner program is the answer.
So some of this information is available which you have requested for however if you're
developing this application yourself, then I think the Symbian developer network website is the
best place to start.
I hope this is much clearer.
Best regards,
Tiffany
Tabla 16: Tercer e-mail de Symbian
Según la persona contactada, la única forma de obtener la información requerida es
contactándose con los fabricantes de dispositivos móviles y verificar si es posible que ellos
compartan esta información.
71
Anexo B: Estándar GSM
1.Descripción del Estándar GSM
El estándar GSM (Sistema Global de comunicaciones Móviles), según la GSM Association,
es el más extendido alrededor del planeta. Se estima que el 82% de los terminales
mundiales en uso corresponden a este estándar. Actualmente cuenta con más de tres mil
millones de usuarios repartidos en doscientos dieciocho países, siendo su presencia
predominante en Europa, América del Sur, Asia, Oceanía y América del Norte, en donde
posee una gran extensión.
GSM es capaz de soportar llamadas de voz y transferencia de datos a una velocidad de
hasta 9,6 kbit/s, en conjunto con la transmisión de SMS (Servicio de Mensajes cortos de
texto). El estándar opera en las frecuencias de 900MHz y 1.8 GHz en Europa y en las
bandas de 1.9 GHz y 850 MHz en Estados Unidos. La banda de 850 MHz es utilizada para
GSM y 3G en Australia, Canadá y en diversos países de América del Sur.
Nombre
Uplink
(MHz)
Downlink
(MHz)
Observaciones
824,0 - 849,0
869,0 - 894,0
Usada en los EE.UU.,
Sudamérica, Asia, Chile.
1-124
890,0 - 915,0
935,0 - 960,0
975 1023
880,0 - 890,0
925,0 - 935,0
n/a
876,0 - 880,0
921,0 - 925,0
512 - 885
1710,0 1785,0
1805,0 - 1880,0
512 - 810
1850,0 1910,0
1930,0 - 1990,0
Canales
GSM 850 128 - 251
P-GSM
900
E-GSM
900
R-GSM
900
GSM
1800
GSM
1900
La banda con que nació GSM
en Europa y la más extendida
E-GSM, extensión de GSM
900
GSM ferroviario (GSM-R).
Usada en Norteamérica,
incompatible con GSM-1800
por solapamiento de bandas.
Tabla 17: Clasificación de bandas GSM
72
1.1.1. Concepto de Red Celular
Desde su inicio, el concepto celular fue la mejor solución para la problemática que
presentaba la congestión del espectro de frecuencias y la capacidad de los usuarios. Éste
ofrecía mayor capacidad en la asignación del limitado espectro de frecuencia sin la
necesidad de un cambio sustancial en la tecnología. A grandes rasgos, el concepto celular
es un sistema que reemplaza un gran transmisor de alta potencia (una celda grande) por
muchos trasmisores de baja potencia (muchas celdas pequeñas), las cuales brindan
cobertura a una mínima porción del área de servicio. A cada estación base se le asigna una
parte del número total de canales disponibles del sistema completo. Cabe mencionar que a
las estaciones bases vecinas se les asignan diferentes grupos de canales. Con esto, todos los
canales disponibles serán asignados a un número relativamente pequeño de celdas vecinas.
Esta consideración se fundamenta en que permite minimizar la interferencia entre
estaciones bases. Dicha situación se repite en distintos grupos de estaciones bases, con lo
que se logra que los canales disponibles se distribuyan sobre una región geográfica y se
puedan reutilizar tantas veces como sea necesario, siempre y cuando la interferencia entre
canales se mantenga en niveles aceptables.
Figura 26: Reutilización de frecuencias.
Bajo esta perspectiva, a cada estación base celular se le asignará un grupo de canales de
radio para ser utilizado sobre una pequeña región geográfica llamada celda. Los aspectos
importantes que se manejan bajo este concepto son que las celdas vecinas deben tener
asignado canales distintos a los de sus vecinos, que la potencia de la antena sea la necesaria
para cumplir con la cobertura y no interferir con los canales de las celdas que no son
adyacentes, entre otros. Estas consideraciones dependerán de los factores que se manejan
73
para la implementación de la red, por lo que es fundamental una adecuada planificación de
las frecuencias y de diferentes aspectos tales como la población y la extensión del territorio,
es decir si es zona urbana o rural
1.1.2. Arquitectura de la Red GSM
Una red GSM está compuesta por diferentes entidades funcionales, las cuales se encuentran
claramente especificadas en el estándar [8]. Esta red se puede dividir en tres partes: la
Estación Móvil (MS), la Estación Base (BTS) y el subsistema de la red.
Figura 27: Arquitectura de Red GSM.
La primera parte denominada Estación Móvil (MS) corresponde al terminal del usuario y se
encuentra constituida por una tarjeta inteligente llamada Módulo de Identificación del
Subscriptor (SIM) y un equipo físico, el cual puede ser una radio de transmisión y
recepción. El SIM participa en la movilidad del usuario y permite que éste tenga acceso a
todos los servicios independientemente de la ubicación y el terminal que esté utilizando. La
tarjeta SIM además contiene un número único, el International Mobile Subscriber Identity
(IMSI), que tiene como funciones principales identificar al suscriptor, almacenar una llave
secreta para autenticación y otra información del usuario. A esto se añade que el equipo
74
móvil también se encuentra identificado por un número único a nivel internacional, el
International Mobile Equipment Identity (IMEI). Este identificador es independiente del
IMSI y ambos en conjunto generan la movilidad del usuario.
En relación a la estación base, ésta se encuentra compuesta por la estación base
transceptora (BTS) y el controlador de estaciones base (BSC). Ambas entidades están
comunicadas por una interfaz particular, la cual es denominada Abis (all caps by the way).
La BTS es la encargada de definir una celda y administrar el protocolo de radio enlace con
la estación móvil. Cabe mencionar que en un área urbana amplia es muy probable que
existan un gran número de BTS, por lo cual una correcta configuración de los mecanismos
utilizados se vuelve fundamental en el adecuado manejo de la red GSM. Los
requerimientos para una BTS son robustez, confiabilidad, portabilidad y mínimo costo.
El controlador de estaciones base es el encargado de administrar los recursos de radio para
una o más BTS. Además, maneja la configuración de radio canales, los saltos de
frecuencias y los handoff. Estos controladores se encuentran conectados al centro de
conmutación móvil (MSC), el cual es el componente central del subsistema de red que los
conecta con la red de telefonía pública y con internet. En resumen, este dispositivo funciona
como un nodo de intercambio con la Red Telefónica Pública Conmutada (PSTN) o La Red
Digital de servicios Integrados(ISDN). A esto se añade que provee todas las
funcionalidades necesarias para la administración del suscriptor móvil, como la
registración, autenticación, actualización de la ubicación, handoff y ruteo de llamadas a un
suscriptor de roaming.
La principal función del MSC es comunicarse con las bases de datos de registro de
ubicación de origen (HLR), registro de ubicación de visitante (VLR), el registro de
identificación del equipo (EIR) y el centro de autenticación (AUC). El primer registro
contiene toda la información administrativa para cada suscriptor registrado dentro de la
zona de MSC de acuerdo a la posición actual del equipo. En cuanto al registro de ubicación
de visitantes, este contiene toda la información de los suscriptores que no se encuentran
registrados como abonados locales. El registro de identificación del equipo contiene la lista
de los terminales móviles y el centro de autenticación verifica las identidades de los
75
usuarios. Dichos componentes en conjunto permiten que la red celular admita movilidad a
través de los handoff.
1.1.3. Radio enlaces
Si bien los rangos de frecuencia fluctúan de un país a otro, en las diferentes situaciones el
espectro de radio se convierte en un recurso limitado. Es por esto que es necesario que el
espectro sea dividido para ser compartido por todos los usuarios del sistema. El método
seleccionado por GSM para dividir el ancho de banda corresponde a una mezcla entre Time
Division Multiple Access (TDMA) y Frequency Division Multiple Access (FDMA). La
parte de FDMA involucra dividir la frecuencia de un total de 25 MHz de ancho de banda en
ciento veinticuatro portadoras de frecuencia de 200 kHz de ancho de banda. Luego, una o
más portadoras de frecuencia son asignadas a cada estación base. Cada una de estas
portadoras se encuentra dividida en ocho ranuras de tiempo haciendo uso de TDMA. Una
ranura de tiempo es utilizada por el móvil para transmisión y otra para recepción. De
acuerdo a esto, ambas ranuras se encuentran separadas en el tiempo, por lo que se deduce
que el móvil no es capaz de transmitir y recibir en el mismo momento.
1.1.4. Aspectos de la Red
La transmisión de voz y de datos con cierta calidad sobre el enlace de radio es solamente
una parte del problema en la red celular GSM. La otra mitad, tiene relación con el área de
cobertura de la red y la división en celdas de ésta. Para solucionar la problemática que se
presenta al utilizar la implementación en base a celdas es necesario manejar el mecanismo
de handoff. Además, el hecho de que un móvil sea capaz de hacer roaming nacional e
internacional obliga a que la red GSM utilice las funciones de registro, autenticación, ruteo
de llamadas y actualización de la ubicación.
El handoff o como es llamado en América del Norte, handover, corresponde al cambio de
celda o canal de una llamada en curso. Existen cuatro tipos diferentes de handoff en el
sistema red GSM, los cuales realizan un traspaso de llamado entre:
ƒ
Canales (time slots) en la misma celda.
ƒ
Celdas (BTS) bajo la supervisión del mismo BSC.
76
ƒ
Celdas bajo la supervisión de diferente BSC pero del mismo MSC.
ƒ
Celdas bajo la supervisión de diferentes MSC.
Los primeros dos tipos de handoff son llamados handoff internos e involucra solamente a
una BSC. Con el propósito de reducir el ancho de banda de señalización, estos son
administrados por el mismo BSC. El MSC solo debe recibir la notificación de la
finalización del handoff. Los dos últimos handoff, llamados handoff externos, involucran al
MSC.
Un handoff puede ser iniciado por el terminal o el MSC. Durante el lapso de inactividad de
la ranura de tiempo, el móvil escanea los canales de control de broadcast de hasta dieciséis
celdas vecinas y luego forma una lista de los seis mejores candidatos para el posible
handoff, basándose en la potencia de recepción de la señal. Posteriormente, esta
información es enviada al BSC y al MSC, para ser utilizado por el algoritmo de handoff. El
algoritmo para la selección del momento en que se realizará el handoff no es especificado
en las recomendaciones de GSM. Actualmente, existen dos algoritmos básicamente
utilizados, los cuales se basan principalmente en el control de potencia de la señal, para la
selección. Se debe mencionar que usualmente el BSC no conoce si la calidad de señal es
pobre debido a las pérdidas por multitrayectorias o porque el móvil se está moviendo a otra
celda.
•
Algoritmo de desempeño mínimo aceptable: entrega prioridad al control de
potencia para el handoff. Cuando la señal se degrada bajo cierto nivel, la potencia
del móvil aumenta. Si el incremento de la potencia no mejora la señal, se considera
la realización del handoff. La desventaja de este algoritmo es que al aumentar la
potencia de transmisión puede ocasionar interferencia con las celdas vecinas.
•
Algoritmo de administración de potencia: el método de administración de
potencia, el cual utiliza el handoff para mantener y mejorar la calidad de
transmisión en el mismo o menor nivel de potencia. La estrategia apunta a generar
cambios de celdas cuando el nivel de señal permite mantener el servicio en niveles
aceptables, de esta manera evita aumentar la potencia de forma innecesaria,
ahorrando energía principalmente en el terminal móvil. Este método evita la
77
interferencia entre las celdas vecinas, pero es bastante complicado, debido a que se
debe realizar procesamiento constante de las posibilidades de cambio.
Figura 28: Handoff.
78
Anexo C: Informe de avance presentado a Movistar.
Informe de Avance
“Aplicación para medición de parámetros de redes
celulares usando dispositivos móviles”
Alfonso Cano
Juan Monsalve
79
Introducción
El siguiente documento describe la situación actual del proyecto de memoria “Aplicación
para medición de parámetros de redes celulares usando dispositivos móviles”, el cual
pretende obtener los parámetros básicos de las celdas actuales y las celdas vecinas. A
continuación se describen los avances alcanzados a la fecha y las problemáticas
encontradas. Esto con el objetivo de encontrar posibles soluciones a los problemas que han
surgido en el desarrollo de la aplicación.
Actualmente se ha logrado obtener la información concerniente a la celda actual y los datos
del GPS para la plataforma Blackberry.
Desarrollo en Blackberry
Se han realizado investigaciones minuciosas para encontrar la manera más sencilla y
eficiente de obtener los parámetros más importantes de la celda actual. Existe la biblioteca
net.rim.device.api.system entregada por Research In Motion (RIM), a través de Java
Development Environment (JDE), que posee la clase GPRSInfo.GPRSCellInfo, la cual
posee métodos nativos que permite obtener los datos relacionados a la celda actual. Es de
destacar que no existe la alternativa de analizar estos métodos, ya que no es posible acceder
a la codificación de éstos.
En cuanto a los parámetros de las celdas vecinas, se investigó en foros y páginas para
desarrolladores
de
Blackberry
(http://www.blackberryforums.com/;
http://supportforums.blackberry.com/) y no se encontró información que permita generar
una metodología para obtener los datos. Debido a esto fue necesario investigar una
plataforma que permita generar una metodología para obtener los datos de la celda actual.
80
Se optó por la plataforma Symbian debido a su amplio desarrollo e integración con
dispositivos celulares.
Desarrollo en Symbian
Para la obtención de los datos de la celda actual, la metodología es similar a la de
Blackberry. Existen herramientas ya desarrolladas, por lo cual este tópico no posee
problemáticas.
Para obtener los datos de las celdas adyacentes, tema crucial, se han presentado
problemáticas similares a las existentes con el desarrollo usando dispositivos Blackberry.
No existe una metodología conocida para ello, y en toda la información obtenida en
Internet, no se describe en ninguna situación que alguien ya lo haya conseguido. Debido a
esto, se han planteado algunas propuestas a seguir para obtener los datos requeridos. Esas
propuestas son:
•
•
Obtener una licencia de colaboración con Symbian, mediante la cual se permite
obtener soporte exclusivo para el desarrollo de aplicaciones en este sistema
operativo. Para obtener este contrato de colaboración es necesario cancelar una
suma de U$ 1500 anuales.
Leer la información en la memoria ROM del dispositivo celular. Si bien la lectura
de la información de la memoria no posee una gran dificultad, ya que existen
herramientas ya desarrolladas para ello, es necesario identificar el lugar de memoria
en que se encuentra almacenada la información, y la forma en que ésta se almacena.
Este proceso no es trivial y requiere realizar ingeniería inversa sobre la información
obtenida en la memoria del dispositivo. La metodología a utilizar sería la siguiente:
ƒ Obtener la Información de la memoria del dispositivo celular.
ƒ Con un Cell ID conocido de una celda, esta se pasa a hexadecimal, y
luego se procede a buscar ésta en la información obtenida.
ƒ Para obtener los datos de las celdas adyacentes se procede mediante
la misma metodología anterior.
Cabe destacar que este procedimiento no garantiza llegar a éxito, pues los datos
podrían ser almacenados en estructuras de datos dinámicos, como listas o similar,
con lo cual las ubicaciones de memoria cambiarían.
81
Para desarrollar esta parte del proyecto es necesario obtener un dispositivo celular
Nokia que utilice la última versión el sistema operativo Symbian.
Beneficios y Riesgos de Licencia Symbian
•
•
•
Obtener un soporte personalizado para el desarrollo de la aplicación de Memoria y
futuras aplicaciones.
Facilidad de entrada para los dispositivos que utilizan Symbian, considerando a
éstos como el mayor porcentaje existente en el mercado (Nokia).
Debido a la falta de información entregada por la empresa, existe incertidumbre en
la existencia de métodos o imposibilidad para desarrollar la aplicación con el objeto
de obtener la información requerida; en otras palabras, no se ha podido obtener
garantía de que la licencia permita acceder la información de celdas vecinas.
Desarrollo en Windows Mobile
•
•
Este procedimiento es similar al acceso a ROM(read-only memory) en dispositivos
Symbian. El beneficio de esta alternativa es la existencia de información en Internet
que permite asegurar que esta metodología es posible de realizar, ya que parte de
este procedimiento se encuentra desarrollado en algunos dispositivos móviles
(Typhoon spv c500).
Para el desarrollo en Windows Mobile, es necesario utilizar algún dispositivo
Smartphone que soporte este sistema operativo.
82
Problema y plan alternativo:
El principal problema ha sido la imposibilidad de obtener la información de las celdas
vecinas, como plan alternativo se podría aspirar al desarrollo de un sistema que obtenga el
mayor provecho de la información de la celda actual.
Debido a que no existe información que entregue una solución explicita para la
problemática de obtener la información de las celdas vecinas, es probable que estos datos
no se puedan obtener. En el caso de no ser posible obtener la información de las celdas
vecinas, se desarrollará un sistema que sea capaz de funcionar en la mayoría de los
dispositivos móviles actuales, tales como Sony-Ericsson, Nokia, BlackBerry entre otros.
Este sistema permitirá obtener los datos de la celda actual y generar un sistema que sea
capaz de verificar el estado y la configuración de la red. Esto mediante visualización de
trazabilidad de handoff y la potencia de la señal.
83
10. Apéndice
Junto a este documento se adjunta un DVD-ROM con todo el contenido necesario para
reproducir o dar continuidad al proyecto.
La estructura del DVD-ROM es la siguiente:
DVD-ROM
|
Índice de Directorio
|
+---Documento Memoria
|
APLICACIÓN PARA MEDICIÓN DE PARÁMETROS DE REDES CELULARES SOBRE DISPOSITIVOS
MÓVILES.pdf
+---Ejemplos de registros
|
EjemploTestDriveLlamada03.06.2009.txt
|
EjemploTestDriveLlamada03.06.2009.xlsx
|
+---Programas de desarrollo
|
|
BlackBerry Device Manager_ESP (DM4.6b13).msi
|
|
BlackBerry USB and Modem Drivers (DM.4.5 B13) ESP.msi
|
|
BlackBerry_JDE_Components_4.5.0.exe
|
|
java_ee_sdk-5_05-windows.exe
|
|
jdk-6u10-windows-i586-p.exe
|
|
netbeans-6.5-ml-java-windows.exe
|
|
netbeans-mobility-5_5-windows.exe
|
|
|
+---ChartComponent
|
|
ChartComponent.jad
|
|
ChartComponent.jar
|
|
ChartComponentTest.jad
|
|
ChartComponentTest.jar
|
|
DistLib_0.9.1.jar
|
|
Float11.java
|
|
StdRandom.java
|
|
|
+---doc
|
|
|
allclasses-frame.html
|
|
|
allclasses-noframe.html
|
|
|
constant-values.html
|
|
|
deprecated-list.html
|
|
|
help-doc.html
|
|
|
index.html
|
|
|
overview-tree.html
|
|
|
package-list
|
|
|
stylesheet.css
|
|
|
|
|
+---index-files
|
|
|
index-1.html
|
|
|
index-10.html
|
|
|
index-11.html
|
|
|
index-12.html
|
|
|
index-13.html
|
|
|
index-14.html
|
|
|
index-15.html
|
|
|
index-16.html
|
|
|
index-17.html
|
|
|
index-18.html
|
|
|
index-19.html
|
|
|
index-2.html
|
|
|
index-20.html
|
|
|
index-3.html
84
|
|
|
index-4.html
|
|
|
index-5.html
|
|
|
index-6.html
|
|
|
index-7.html
|
|
|
index-8.html
|
|
|
index-9.html
|
|
|
|
|
+---org
|
|
|
+---beanizer
|
|
|
+---j2me
|
|
|
+---charts
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|
ChartItem.html
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FakeCanvas.html
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HBarChart.html
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LegendaItem.html
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LineChart.html
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package-frame.html
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package-summary.html
|
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|
package-tree.html
|
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|
package-use.html
|
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|
PieChart.html
|
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|
VBarChart.html
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|
|
+---class-use
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|
ChartItem.html
|
|
|
FakeCanvas.html
|
|
|
HBarChart.html
|
|
|
LegendaItem.html
|
|
|
LineChart.html
|
|
|
PieChart.html
|
|
|
VBarChart.html
|
|
|
|
|
+---resources
|
|
inherit.gif
|
|
|
+---org
|
+---beanizer
|
+---j2me
|
|
HBarChartTest.java
|
|
LineChartTest.java
|
|
PieChartImageTest.java
|
|
PieChartTest.java
|
|
VBarChartTest.java
|
|
|
+---img
|
image1.png
|
image2.png
|
image3.png
|
+---Proyecto
+---Field Tel USM
|
|
build.xml
|
|
|
+---build
|
|
|
.timestamp
|
|
|
manifest.mf
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+---compiled
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a.class
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b.class
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FieldTel$1.class
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FieldTel$10.class
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FieldTel$11.class
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FieldTel$2.class
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FieldTel$3.class
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FieldTel$4.class
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FieldTel$5.class
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|
FieldTel$6.class
|
|
|
|
FieldTel$7.class
|
|
|
|
FieldTel$8.class
|
|
|
|
FieldTel$9.class
85
|
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FieldTel$LocationListenerImpl.class
|
FieldTel.class
|
Float11.class
|
folder.png
|
LogoUTFSM.png
|
StdRandom.class
|
stringItem2.class
|
+---DistLib
|
|
beta.class
|
|
binomial.class
|
|
cauchy.class
|
|
chisquare.class
|
|
Constants.class
|
|
exponential.class
|
|
f.class
|
|
gamma.class
|
|
geometric.class
|
|
hypergeometric.class
|
|
logistic.class
|
|
lognormal.class
|
|
misc.class
|
|
negative_binomial.class
|
|
noncentral_beta.class
|
|
noncentral_chisquare.class
|
|
noncentral_f.class
|
|
noncentral_t.class
|
|
normal.class
|
|
poisson.class
|
|
polygamma.class
|
|
signrank.class
|
|
StdUniformRng.class
|
|
t.class
|
|
tukey.class
|
|
uniform.class
|
|
weibull.class
|
|
wilcox.class
|
|
|
+---rng
|
MarsagliaMulticarry.class
|
Rand.class
|
SuperDuper.class
|
WichmannHill.class
|
+---org
+---beanizer
|
+---j2me
|
+---charts
|
ChartItem.class
|
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|
HBarChart.class
|
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|
LineChart.class
|
PieChart.class
|
VBarChart.class
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+---microedition
+---lcdui
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LoginScreen.class
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|
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|
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|
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|
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|
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|
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WaitScreen$1.class
86
|
|
|
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|
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|
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|
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|
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|
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|
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|
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|
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|
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87
|
|
|
|
|
|
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88
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+---org
+---beanizer
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PieChart.class
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89
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ResetResultsProfilingPoint.pp
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|
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|
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|
|
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90
|
|
|
|
|
|
|
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|
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t.class
|
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|
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|
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|
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|
|
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+---rng
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MarsagliaMulticarry.class
|
Rand.class
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SuperDuper.class
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+---org
+---beanizer
|
+---j2me
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+---charts
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ChartItem.class
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FakeCanvas.class
|
HBarChart.class
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LineChart.class
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PieChart.class
|
VBarChart.class
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+---netbeans
+---microedition
+---lcdui
|
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AbstractInfoScreen.class
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|
LoginScreen$1.class
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LoginScreen$InputTextBox.class
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|
LoginScreen.class
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SimpleTableModel.class
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SplashScreen$1.class
|
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SplashScreen$Watchdog.class
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SplashScreen.class
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TableModel.class
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TableModelListener.class
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WaitScreen$1.class
|
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WaitScreen$BackgroundExecutor$1.class
|
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WaitScreen$BackgroundExecutor.class
|
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|
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+---laf
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|
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|
+---util
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SimpleCancellableTask.class
91
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
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|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+---preprocessed
|
FieldTel.java
|
Float11.java
|
folder.png
|
LogoUTFSM.png
|
StdRandom.java
|
stringItem2.java
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|
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|
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FieldTel$11.class
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|
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|
|
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|
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|
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LogoUTFSM.png
|
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StdRandom.class
|
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|
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+---DistLib
|
|
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|
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|
|
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|
|
|
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|
|
|
Constants.class
|
|
|
exponential.class
|
|
|
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|
|
|
gamma.class
|
|
|
geometric.class
|
|
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hypergeometric.class
|
|
|
logistic.class
|
|
|
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|
|
|
misc.class
|
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|
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|
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|
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|
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|
|
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|
|
|
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|
|
|
t.class
|
|
|
tukey.class
|
|
|
uniform.class
|
|
|
weibull.class
|
|
|
wilcox.class
|
|
|
|
|
+---rng
|
|
MarsagliaMulticarry.class
|
|
Rand.class
|
|
SuperDuper.class
|
|
WichmannHill.class
|
|
|
+---org
|
+---beanizer
|
|
+---j2me
|
|
+---charts
|
|
ChartItem.class
92
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
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|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
FakeCanvas.class
|
|
HBarChart.class
|
|
LegendaItem.class
|
|
LineChart.class
|
|
PieChart.class
|
|
VBarChart.class
|
|
|
+---netbeans
|
+---microedition
|
+---lcdui
|
|
|
AbstractInfoScreen.class
|
|
|
LoginScreen$1.class
|
|
|
LoginScreen$InputTextBox.class
|
|
|
LoginScreen.class
|
|
|
SimpleTableModel.class
|
|
|
SplashScreen$1.class
|
|
|
SplashScreen$Watchdog.class
|
|
|
SplashScreen.class
|
|
|
TableItem.class
|
|
|
TableModel.class
|
|
|
TableModelListener.class
|
|
|
WaitScreen$1.class
|
|
|
WaitScreen$BackgroundExecutor$1.class
|
|
|
WaitScreen$BackgroundExecutor.class
|
|
|
WaitScreen.class
|
|
|
|
|
+---laf
|
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|
|
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|
|
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|
|
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|
|
|
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|
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|
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|
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|
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FieldTel$8.class
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FieldTel$9.class
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FieldTel$LocationListenerImpl.class
|
FieldTel.class
|
Float11.class
|
StdRandom.class
|
stringItem2.class
|
+---DistLib
|
|
beta.class
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binomial.class
|
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cauchy.class
|
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chisquare.class
|
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Constants.class
|
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exponential.class
|
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f.class
|
|
gamma.class
|
|
geometric.class
|
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hypergeometric.class
|
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logistic.class
|
|
lognormal.class
|
|
misc.class
93
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|
|
negative_binomial.class
|
|
|
noncentral_beta.class
|
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|
noncentral_chisquare.class
|
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|
noncentral_f.class
|
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|
noncentral_t.class
|
|
|
normal.class
|
|
|
poisson.class
|
|
|
polygamma.class
|
|
|
signrank.class
|
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|
StdUniformRng.class
|
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|
t.class
|
|
|
tukey.class
|
|
|
uniform.class
|
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|
weibull.class
|
|
|
wilcox.class
|
|
|
|
|
+---rng
|
|
MarsagliaMulticarry.class
|
|
Rand.class
|
|
SuperDuper.class
|
|
WichmannHill.class
|
|
|
+---org
|
+---beanizer
|
|
+---j2me
|
|
+---charts
|
|
ChartItem.class
|
|
FakeCanvas.class
|
|
HBarChart.class
|
|
LegendaItem.class
|
|
LineChart.class
|
|
PieChart.class
|
|
VBarChart.class
|
|
|
+---netbeans
|
+---microedition
|
+---lcdui
|
|
|
AbstractInfoScreen.class
|
|
|
LoginScreen$1.class
|
|
|
LoginScreen$InputTextBox.class
|
|
|
LoginScreen.class
|
|
|
SimpleTableModel.class
|
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|
SplashScreen$1.class
|
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|
SplashScreen$Watchdog.class
|
|
|
SplashScreen.class
|
|
|
TableItem.class
|
|
|
TableModel.class
|
|
|
TableModelListener.class
|
|
|
WaitScreen$1.class
|
|
|
WaitScreen$BackgroundExecutor$1.class
|
|
|
WaitScreen$BackgroundExecutor.class
|
|
|
WaitScreen.class
|
|
|
|
|
+---laf
|
|
ColorSchema.class
|
|
DefaultColorSchema.class
|
|
SystemColorSchema.class
|
|
UserColorSchema.class
|
|
|
+---util
|
CancellableTask.class
|
Executable.class
|
SimpleCancellableTask.class
|
+---dist
|
|
Field_Tel_USM.jad
|
|
Field_Tel_USM.jar
|
|
|
+---lib
+---nbproject
|
|
build-impl.xml
94
|
|
genfiles.properties
|
|
project.properties
|
|
project.xml
|
|
|
+---private
|
|
private.properties
|
|
private.xml
|
|
|
+---profiler
|
ResetResultsProfilingPoint.pp
|
+---src
FieldTel.java
FieldTel.vmd
Float11.java
folder.png
LogoUTFSM.png
StdRandom.java
stringItem2.java
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