OPTIMIZACIÓN DE LAS ESTADÍSTICAS DE TRÁFICO A TRAVES DE LA INTERFAZ ARDUINO-LABVIEW
Por Johan David Muñoz Bonilla
Director de Prácticas: José Ulises Castellanos Contreras
UNIVERSIDAD COOPERATIVA DE COLOMBIA Facultad de Ingeniería Ingeniería Electrónica Bogotá D.C, noviembre 5 de 2013
OPTIMIZACIÓN DE LAS ESTADÍSTICAS DE TRÁFICO A TRAVES DE LA INTERFAZ ARDUINO-LABVIEW
Informe Final Modalidad de Grado Practica Profesional Comcel S.A.
Por Johan David Muñoz Bonilla Código 221286
Director de Prácticas: José Ulises Castellanos Contreras
UNIVERSIDAD COOPERATIVA DE COLOMBIA Facultad de Ingeniería Ingeniería Electrónica Bogotá D.C, noviembre 5 de 2013
ÍNDICE GENERAL 1. INTRODUCCIÓN 1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 1.1.1 Diagnostico o situación del problema 1.1.2 Formulación del problema 1.2 Justificación 1.3 Objetivos 1.3.1 General 1.3.2 Específicos 1.4 Diseño metodológico
1 2 2 2 2 3 3 3 3
2. CENTRO DE GESTIÓN 2.1 Monitoreo de rutas 2.1.1 Rutas Infracel 2.1.2 Rutas Une Telecomunicaciones 2.1.3 Rutas Sistemas Satelitales de Colombia(SSC) 2.1.4 Rutas Telecom 2.1.5 Rutas Huawei 2.2 Morfología de la información 2.2.1 MSC y Localidad 2.3 Generación de estadísticas y procesamiento de datos 2.3.1 Estado de Rutas 2.3.2 Capacidad 2.3.3 Sobreocupación 2.4 Informes
5 5 6 8 8 9 9 10 10 11 12 13 14 15
3. Modelado del sistema de adquisición de datos 3.1 Arduino 3.2 Labview 3.3 Labview Interface For Arduino(LIFA)
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4. Diseño
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5. Riesgos y Causas de Error
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6. Resultados
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7. Conclusiones
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8. Trabajos Citados
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9. Webgrafía
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10. Anexos
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ÍNDICE DE FIGURAS 2.1 Plataforma Calidad Gestión 2.2 Calidad Gestión, Circuitos BOGOTÁ+CUNDINAMARCA 2.3 Calidad Gestión, Circuitos OCCIDENTE 2.4 Calidad Gestión Circuitos COSTA 2.5 Calidad Gestión Circuitos OCCIDENTE 2.6 Tabla dinámica Excel 2.7 Tabla de Ocupación vs Capacidad 2.8 Grafico Estadísticas de Ocupación 2.9 Sobreocupación Diciembre-Enero
6 7 8 8 9 12 13 14 15
3.1 Placa Arduino UNO 3.2 Sketch LIFA
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4.1 Labview Diseño en Diagrama de Bloques 4.2 Circuito en funcionamiento 4.3 Circuito físico con Arduino
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ÍNDICE DE TABLAS 2.1 Rutas Huawei 2.2 Comandos 2.3 Excel Datos organizados
9 10 11
RESUMEN De acuerdo con un estudio realizado (Gutierrez, 2008), la gestión de calidad es hoy en día el pilar más importante en el sostenimiento de las empresas y comprende el fortalecimiento de las cualidades organizacionales, además de enriquecer la estructura administrativa de las corporaciones, las cuales existen con el fin de proveer productos y servicios a un grupo generalizado llamado clientes. La calidad de esos productos y/o servicios depende del empeño que se ejerza sobre estos, lo cual puede generar las características deseadas por los consumidores y lograr satisfacer las necesidades planteadas como objetivo principal de cada entidad, empresa, u organización. Las empresas de telecomunicaciones, debido a un constante crecimiento de la tecnología y el pensamiento de innovación, deben actualizar constantemente su gestión sobre la calidad y los procesos, ajustándose a las nuevas necesidades que van surgiendo como resultado de todo este grupo de varianzas. Comcel S.A Por su parte pretende seguir liderando el mercado de las telecomunicaciones en Colombia, tarea que deberá lograr mejorando todos los procesos de atención a clientes, y brindando un servicio de calidad que genere en sus usuarios el agrado y satisfacción de haber obtenido lo que quieren. Para esto la empresa se ha puesto en la tarea de asesorarse internacionalmente, conocer otros mercados y enfocándose en emprender un camino de grandes cambios teniendo en cuenta lo aprendido de las grandes industrias y así lograr sostenerse en la cima del mercado tanto Nacional como Internacional por sus cualidades de excelencia. La empresa cuenta con un programa de prácticas laborales aprobadas por el SENA con el cual le brinda la oportunidad de capacitarse a los estudiantes que cursan sus últimos semestres y que necesitan una modalidad de grado para finalizar sus carreras; además le brinda herramientas al estudiante para que éste logre realizar sus prácticas con la mayor facilidad posible y permitiéndole generar proyectos que incentiven su creatividad y mejoren sus habilidades en el campo laboral.
Capítulo 1 INTRODUCCIÓN El ser humano en su afán de implementar la tecnología y las máquinas para dar solución a las principales necesidades de eficiencia en los procesos de sus empresas, ha venido experimentando varios cambios, los cuales han mejorado satisfactoriamente sus intereses. Un claro ejemplo es el surgimiento del transistor después del cual se disparó la invención de herramientas que permitiesen facilitar la vida de la s personas evitándoles en gran parte realizar trabajos que podían ser emprendidas por maquinas. La transformación de las señales permitió al mundo interpretar muchos de los fenómenos que se presentaban ante sus ojos y traducirlos en algo comprensible para sus sentidos, como lo son los colores en las grabaciones de video, la música en los teatros, la comunicación a distancia, etc. El siguiente documento contiene una serie de parámetros evaluados por la compañía Comcel S.A con el fin de mejorar la calidad de sus productos y servicios a través del seguimiento constante de sus usuarios y de las entidades que utilizan sus instalaciones. Además se realiza un enfoque hacia uno de los grandes puntos a favor de la compañía: La larga distancia internacional. Este Monitoreo le permite a la organización realizar los cambios en un tiempo muy corto respondiendo rápido ante los grandes cambios que se presentan en el mercado. Para ello se decidió investigar los procesos de adquisición de datos numéricos a través de sistemas electrónicos con interfaz informática y entrelazarlos para lograr agilizar la captación de información y su correspondiente análisis. El presente proyecto tiene como tema central la implementación de una interfaz electrónica automatizada basada en la tarjeta Arduino UNO, para optimizar el procesamiento de las estadísticas de la gerencia de Tráfico en la empresa Comcel S.A, supliendo así la necesidad de segundas revisiones y reduciendo al mínimo los posibles errores. Para mas información sobre Arduino véase capitulo 3.
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1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 1.1.1 Diagnóstico o situación del problema Actualmente la empresa Comcel S.A lidera el mercado de las telecomunicaciones en Colombia; sin embargo se ha presentado una serie de cambios estructurales que acarrean mayores necesidades y retos a cumplir en un lapso corto, presentando una solución personalizada a los ámbitos de la compañía. Además, un tema que se discute entre los usuarios, es que la compañía ha descuidado sus servicios como los de telefonía y datos, dado que frecuentemente existen caídas de las llamadas, mala recepción, lentitud sobre la red de navegación, etc. La Gerencia de Trafico del grupo tecnológico de Comcel S.A, monitorea constantemente el rendimiento de sus estaciones base, los nodos a través de toda la red lo cual permite establecer un criterio y un estándar bastante reconocido en la gestión de calidad de la organización. Esto se hace posible gracias al grupo de trabajo de la gerencia, su labor consiste en mantener el monitoreo de trafico a través de la red con el fin de garantizar el adecuado nivel de servicio que presta la compañía. Todos los cambios estructurales de la compañía han generado inconvenientes que deben ser observados por el aprendiz. la empresa Comcel S.A. ofrece herramientas que le permiten brindar un mejor soporte y mejorar su rendimiento y evitar que los cambios futuros puedan afectar su desempeño, a pesar de ello este proceso suele durar más de una hora.
1.1.2 Formulación del problema ¿cómo reforzar la Gestión de calidad a partir de la implementación de una interfaz electrónica usando Labview y la tarjeta Arduino UNO para procesar los datos y estadísticas de la compañía, lo que le permita a la gerencia minimizar la posibilidad de cometer errores que puedan afectar los procesos y que además sirva como soporte para reducir el tiempo de validación de las estadísticas en un 80%?
1.2 Justificación Las entidades prestadoras de servicios en telefonía celular deben realizar trabajos internamente que garanticen la mayor satisfacción posible a los clientes como primera línea de consumidores. La idea del Proyecto es brindar a la compañía una herramienta eficaz que les permita agilizar el proceso en la detección de errores y por lo tanto contribuir en la gestión de calidad en lo cual se verán beneficiados todos los usuarios y obviamente la compañía prestadora del servicio. En el transcurso en que se desarrolla el proyecto, la empresa se apoyó en los conocimientos adquiridos en la carrera por el aprendiz para emprender las tareas puestas en sus manos, las cuales desarrollaron su punto de vista hacia la gestión de calidad y forjó en el conocimiento en cuanto a la normatividad que rige los procesos del equipo empresarial. La finalidad de este proyecto demostró como a través de la utilización de las #
herramientas Arduino y Labview, se logró agilizar y optimizar el monitoreo de las estadísticas de trafico de la compañía. Cabe resaltar que las estadísticas se encuentraban en formato .xls de Microsoft Excel, lo cual facilitó el trabajo de los datos dado que es un formato totalmente compatible con Labview, por lo cual el procesamiento y análisis es fué efectivo y confiable. La tarjeta Arduino se acopló al puerto usb del servidor principal de la gerencia y estuvo conectado a través de una interfaz virtual con Labview. Gracias a su capacidad de tomar datos de diferentes formatos y traducirlos en señales entendibles para los usuarios, el Arduino funcionó como terminal gráfica con la cual los usuarios podieron interactuar.
1.3 Objetivos 1.3.1 General Acelerar los procesos de monitoreo de estadísticas de tráfico de la compañía utilizando la interfaz de Labview-Arduino, además de gestionar el cumplimiento sobre la revisión de dichos procesos en cuanto a la calidad del servicio que brinda la compañía en general, verificando los procesos establecidos sobre el tratamiento de las estadísticas de trafico de larga distancia internacional(LDI) lo cual permita evaluar el estado de utilización de los diferentes elementos de red.
1.3.2 Específicos • •
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•
Verificar las estadísticas generadas por el centro de gestión. Actualizar las bases de datos de la Gerencia de Tráfico de manual a automatizado con ayuda de las herramientas Labview y Arduino. Actualizar los modelos estadísticos(Confidencial) y programas de consulta de las diferentes rutas de interconexión y procesarlos con ayuda de Labview. Con ayuda de Arduino disparar alarmas visuales que indiquen cambios drásticos en la utilización de los recursos aprovisionados en las rutas de interconexión, o la existencia de fallas en los mismos.
1.4 Diseño metodológico La etapa productiva consistió en que se vinculó al estudiante a la empresa mediante un contrato de aprendizaje por un periodo establecido por la universidad(6 meses). La practica se llevará a cabo en las instalaciones del edificio técnico de la compañía ubicado en la calle 90 # 14-37 edificio Claro 1 Piso 4 ala sur en un horario de Lunes a Viernes de 8:00 a.m a 17:00. Todos los procedimientos incluidos en el cronograma son vigilados por el centro de Gestión y cada una de las gerencias del área técnica de Comcel S.A con el fin de validar su contenido y emprender las acciones correspondientes al caso reportado. Además los informes deben ser enviados a los directores de desarrollo y operaciones de las diferentes $
seccionales a lo largo del país quienes tienen como finalidad realizar los ajustes sobre la red de infraestructura celular de la compañía.
Fase de verificación de estadísticas A partir de los datos suministrados por el centro de gestión de Comcel S.A, se logró realizar el monitoreo y control diario por horas de cada base de datos de interconexión. Una vez verificados los datos se realizó una estadística de tendencia hacia el comportamiento de cada una de las rutas y en algunos casos que se presentaron cambios inesperados en el procesamiento de los datos se alertó al gerente del área de trafico el cual sugirió las acciones pertinentes y tomar la decisión adecuada para la organización en conjunto con las demás gerencias y en algunos casos con las áreas de campo. Fase de Modelado En la segunda etapa se consiguió actualizar el proceso de validación de estadísticas de un proceso meramente manual a uno semiautomático con ayuda de Labview y Arduino y con co n ello se modificó los modelos estadísticos haciendo más fácil su interpretación y manipulación. Parte esencial del proyecto se basa en la interpretación acertada de las graficas de estadísticas generadas a partir de los resultados del monitoreo. Puede ocurrir que falten datos en las estadísticas como horas no reportadas o inconvenientes técnicos en las estaciones base o un problema de red. Depende del aprendiz el actuar conforme a su capacidad y conocimiento del funcionamiento de los componentes y operar rápido para resolver el problema, siempre y cuando se haga conforme a los lineamientos y normativas de la empresa y teniendo en cuenta la línea jerárquica al momento de realizar consultas antes de tomar una decisión.
Fase de puesta en marcha Se realizó el enrutamiento del sistema programado hacia el documento que contiene las estadísticas de tráfico y se procede a simular el funcionamiento de la red. Fase de alarmas con Arduino Se logró interconectar el sistema programado con la tarjeta Arduino UNO con el fin de que el usuario logre interactuar con el instrumento y visualice las alarmas a través del circuito integrado unido a la interfaz. Fase Concepción de la Herramienta Por último se obtuvo una nueva herramienta con la que se logró agilizar el proceso de manipulación de las estadísticas además de agilizar este proceso y minimizar el tiempo de respuesta de la gerencia de 60 minutos a solo 5 minutos.
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Capítulo 2 Los procesos que a continuación se describen han sido modificados con el fin de proteger los datos de la compañía. Se aclara que también se ocultarán los detalles de hardware del proyecto por solicitud de la compañía debido a las políticas de confidencialidad y seguridad que le rigen.
CENTRO DE GESTIÓN El centro de gestión de Comcel S.A es la entidad encargada de recibir, organizar y procesar la información suministrada por los diferentes nodos y estructuras de la red de telefonía celular de la compañía. Una vez procesados los datos, estos son subidos a la plataforma Calidad Gestión(CG) a la cual tienen acceso las diferentes Gerencias y de allí se toman los datos para su análisis y así determinar las acciones pertinentes de acuerdo a los resultados de dicho análisis. En el caso de la gerencia de tráfico, se evaluará el funcionamiento de las centrales, rutas y nodos, teniendo en cuenta la ocupación que haya sobre éstos y decretar si existe la necesidad de notificar una ampliación o liberación en caso de que la red se encuentra bajo saturación o sobreocupación.
2.1 Monitoreo de rutas A partir de las estadísticas ubicadas en el centro de Calidad Gestión se procede a seleccionar un grupo de datos correspondientes a las rutas de LDI. Acto seguido se revisan los datos antes de realizar la clasificación para evitar combinar rutas dado que cada ruta se encuentra establecida para una localidad en específico a nivel nacional y podría ocasionar inconsistencias en el funcionamiento de la red. Para cada una de las centrales se realizó una muestra por localidad en cada ubicación, es decir, para Infracel Nokia, se tomó una muestra de una localidad para ORIENTE, otra localidad en OCCIDENTE, COSTA y BOGOTA+CONDINAMARCA. Realizando el mismo procedimiento para las demás centrales. (UNE, SSC, Telecom y Huawei) Los circuitos están distribuidos por ciudades y seccionales en cada una de las divisiones del territorio. Una vez establecidos los sitios de la red de Larga distancia Internacional que se desea verificar realizando la solicitud de los datos al centro de gestión de cada central las cuales se encargan de alimentar la plataforma con los datos correspondientes al trafico utilizado sobre la red y así lograr realizar el monitoreo constante sobre estos datos los cuales se encuentran bajo un margen de utilización establecido por la compañía Comcel y del que se establece un límite en Erlang (medida de tráfico).
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Cada una de las rutas que se tratarán a continuación conformán la infraestructura de telefonía para larga distancia internacional, las cuales permiten a la compañía extender su área de cobertura y prestando así un servicio de comunicación en gran parte de Latinoamérica a través de los cuales se establecen fuertes lazos con compañías de otros sectores.
Figura 2.1: Plataforma Calidad Gestión(Fuente Confidencial)
La Figura 2.1 muestra la plataforma de calidad Gestión que la compañía utiliza para recaudar todos los datos de las estadísticas a nivel nacional de cada uno de los elementos de la red.
2.1.1 Rutas Infracel (Infracel), Infraestructura celular de Colombia S.A E.S.P es un operador de servicio de telefonía de larga distancia internacional a través del Titulo Habilitante Convergente otorgado por el Ministerio de Comunicaciones bajo resolución 2476 del 12 de septiembre de 2007. Para este caso en específico tomaremos como ejemplo las rutas de la MSC 10TIB perteneciente al Barrio Tibabita en el Norte de la Ciudad de Bogotá. Bog otá. MSC corresponde a las sigla del centro de conmutación(Mobile Switching Center) y 10TIB indica el nombre dado al nodo. Esto se realiza con el fin de mostrar al usuario cómo funciona la interacción con la plataforma y así lograr un entendimiento a medida que avanza el proyecto dado que poco a poco se irá reduciendo la interfaz gráfica y exponiendo de manera escrita los datos que analizaremos. Véase Figura 2.2 '
Figura 2.2: Calidad Gestión, circuitos BOGOTÁ+CUNDINAMARCA(Fuente Confidencial)
La Figura 2.2 muestra las rutas INFKM2A/B/C correspondientes al Nodo 10TIB, e indica las pestañas para seleccionar el margen de fechas a descargara para el procesamiento y análisis. Luego de pulsar Search esta direccionará el proceso hacia otra ventana que contiene la lista de estadísticas organizadas por fecha solicitadas anteriormente la cual no es posible mostrar debido a que la gerencia lo prohíbe. Sin embargo, se puede describir como una tabla muy parecida a un formato Excel en el que se pueden diferenciar cada una de las mediciones enviadas desde los puntos de control. Después de obtener los datos en la plataforma, se procede a actualizar la base de datos de Excel del sistema DAQ comprendido por Labview y así, a partir de estos datos, poder trabajar en su análisis y en la emulación del trafico a través de los instrumentos virtuales para que el usuario logre apreciar la fluctuación del tráfico con solo tener que actualizar un archivo .xls. Posteriormente la respuesta del sistema podrá verse en físico gracias a un par de leds amarillo y rojo conectados a los pines digitales 2 y 3 del Arduino el cual recibirá la señal a través del puerto usb. El diseño del sistema DAQ y la interfaz se verán reflejados en el Capitulo 4, donde se dará a conocer el funcionamiento del instrumento que permitirá facilitar el proceso de análisis de las estadísticas de tráfico de la compañía y con ello mejorar la calidad de los procesos amortizando posibles inconvenientes. inconv enientes. A continuación se mostraran las diferentes rutas de los diferentes nodos sobre los cuales se desea trabajar; sin embargo no se hará descripción de las mismas debido a que se debe realizar el mismo procedimiento anteriormente descrito por lo cual no es necesario volver a repetirlo. Véase 2.1.2 a 2.1.4
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2.1.2 Rutas Une Telecomunicaciones Consulta para UNE Regional Occidente MSC: MSC25MED Ubicación: Medellín (Colombia)
Figura 2.3: Calidad Gestión, circuitos OCCIDENTE(Fuente Confidencial)
2.1.3 Rutas Sistemas Satelitales de Colombia(SSC) Consulta para SSC Regional Costa MSC: MSS12BAR Ubicación: Barranquilla (Colombia)
Figura. 2.4: Calidad Gestión circuitos Costa(Fuente Confidencial)
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2.1.4 Rutas Telecom Consulta para Telecom Regional Occidente MSC: MSS10CAL Ubicación: Cali (Colombia)
Figura 2.5: Calidad Gestión, circuitos OCCIDENTE(Fuente Confidencial)
2.1.5 Rutas Huawei La estructuración de los datos de las rutas Huawei llegan al correo del aprendiz y se encuentran relacionados en un formato cuya revelación es confidencial, sin embargo podemos revelar que las consultas cons ultas se realizarán sobre: MSC MSS12ARA MSS13ARA MSS06MED MSS08BAR
Regional BOG+CUN BOG+CUN OCCIDENTE COSTA
Ubicación Aranda(BOG-COL) Aranda(BOG-COL) Medellín(COL) Barranquilla(COL)
Tabla 2.1: Rutas Huawei(Fuente Confidencial)
La Tabla 2.1 expone la rutas a evaluar desde el servidor de Huawei ubicadas en las ciudades de Bogotá, Medellin y Barranquilla con sus conmutadores correspondientes. El procedimiento posterior po sterior no es posible pos ible incluirlo dado a que por po r ordenes orden es de la Multinacional Huawei violaría toda privacidad y derechos de autor. La plataforma es de total reserva de la compañía por lo tanto solo se hará mención de las rutas pero no se ilustrará la consecución de cada paso a seguir.
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2.2 Morfología de la información Comando MSC ngcr cgr dir atts equ Insv_ic Insv_og Answ_ic
Descripción Mobile Switching Center (Centro de Conmutación) network gateway configuration route (Nombre de la Ruta) configuration Gateway routes (Rutas configuradas o activas) direct (Numero guía) Attachments (Trafico erlgs) Equal (promedio de rutas en servicio) Lineas en servicio en conexión Líneas en servicio fuera de la línea Respuesta del nodo (Perdida/normal) Tabla 2.2: Comandos (Autor)
La Tabla 2.2 describe los diferentes términos que se encuentran titulando las columnas de datos del formato de estadísticas y cuyos significados se desconocen dado que el usuario se preocupa simplemente por trasladar los datos y analizar las estadísticas sin prestar atención a los títulos, es decir, solo se usan como referencia o nombre para organizar los datos.
2.2.1 MSC y Localidad Ejemplo para la ruta INFKM2A perteneciente a la MSC: MSS10TIB El orden preciso de los datos va de acuerdo al funcionamiento de las bases de datos ya establecidas. (MSC, Fecha_Hora, RUTA (ngcr), CGR, GUIA, TRAFICO, LINEAS EN SERVICIO IN, LINEAS EN SERVICIO OUT, PROMEDIO, RESPUESTA AL PROMEDIO) equ==insv_ic==insv_oc Si Answ=1= Perdidas Si Answ_ic=0=Normal Esta serie de igualaciones hacen referencia a la comparación que se realiza en la columna Answ_ic de la Tabla 2.3 con el fin de determinar si existen perdidas o hay normalidad con los datos procesados, es decir que deben existir las 24 horas de cada día y deben conservarse estas condiciones todo el tiempo. Nótese que la Tabla 2.3 las columnas equ, insv_ic y insv_oc, tienen las tres un valor idéntico 494 por lo que se cumple la primera condición y así mismo, la columna Answ_ic permanece con un único valor 0 lo que indica total normalidad y que los datos están completos. Otro punto importante a resaltar es el formato de análisis de las rutas Huawei las cuales ahora deben manejarse en un formato .mdb de Microsoft Access pero que pueden ser trasladados a un .xls para facilitar su procesamiento con el sistemas basado en Arduino y Labview.
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Tabla 2.3: Excel Datos Organizados(Fuente Confidencial)
La Tabla 2.3 hace referencia a los datos ya organizados sobre los cuales se va a trabajar. Como aclaración, los gráficos para analizar surgen simplemente de las columnas Fecha_Hora y atts aunque esto no significa que los demás datos sean irrelevantes dado a que desde el principio ayudan a descartar posibles errores antes de evaluar los datos. Cabe aclarar que esta línea tiene una capacidad de 5000 erlangs y que éste ejemplo será utilizado como base para el diseño de la interfaz de optimización. Véase 2.3.2 Capacidad En contados casos, puede ocurrir que sea diferente de insv_ic o insv_og, esto se debe a la desactivación por mantenimiento programado de la red en servicio, aunque esta revisión solo tarda un máximo de 2 horas, por lo que estas deben ser reprocesadas.
2.3 Generación de estadísticas y procesamiento de datos En esta sección se describe la fase de generación de estadísticas que realiza el aprendiz de forma manual en la compañía en el transcurso de su practica laboral con una frecuencia diaria. Este es el procedimiento que se actualizó haciendo uso de las herramientas Arduino y Labview, sin embargo s muestra como referencia a cómo se realizaba la actualización y el posterior análisis de las estadísticas lo cual llevaba gran parte de la jornada laboral del practicante. ""
2.3.1 Estado de rutas El primer paso para la validación es realizar la revisión de las horas; esto consiste en verificar que se están reportando las 24 horas de cada día desde las 00:00 hasta las 23:00 horas para cada ruta. Posteriormente copiamos los datos a las tablas de valor que alimentan las tablas dinámicas, en las cuales se estructuran los datos de manera organizada para poder obtener el grafico de las estadísticas. Adicionalmente se debe revisar que los datos sean acordes a los antecedentes y que no existan valores no coincidentes o cercanos a cero cuando los datos se encuentran en su punto más alto, lo cual puede hacer referencia a una falla o a un procesamiento mal ejecutado sobre los datos.
Figura 2.6: Tabla Dinámica Excel(Fuente Confidencial)
Se puede comprobar que en la Tabla Dinámica aparecen las 24 horas necesarias para el procesamiento, además de ver la relación de coherencia de los datos los cuales bajan y suben uniformemente y no bruscamente. Véase columnas 7, 8 y 12 de la Figura 2.6 y Anexo I Así mismo se logra apreciar que las líneas máximas en servicio (Columna 1) es igual a las líneas IN y OUT (Columnas 9 y 10) y que Answ (Columna 11) igual a 0 lo que significa que no existen errores en la red. A partir de este momento, con los datos organizados en la tabla dinámica, se procede a graficar y posteriormente se realiza el análisis sobre cada una de las rutas. Nota: Este procedimiento se debe realizar para todas y cada una de las rutas de larga distancia internacional, motivo por el cual se debe ser muy cauteloso con el manejo de los datos y evitar así algún tipo de información borrosa y mal estructurada. Este procedimiento es enteramente manual, pero se pretende automatizarlo con este proyecto.
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2.3.2 Capacidad La capacidad es el máximo porcentaje de tráfico establecido (Datos o Telefonía) que puede soportar un elemento sobre la red; es decir un máximo de usuarios conectados a un mismo nodo, lo cual genera un desborde y/ sobreocupación. Véase 2.3.3 Sobreocupación La ocupación de la capacidad se encuentra establecida en un mínimo de 60% y un tope máximo de 85% del total del tráfico habilitado sobre cada ruta. Esto debe cumplirse para cada una de las regiones. La siguiente tabla corresponde a la ocupación del día 24 de Febrero de 2013.
Figura 2.7: Tabla de Ocupación vs Capacidad(Fuente Confidencial)
La Figura 2.7 es un ejemplo de ocupación de la capacidad. Nótese que para cada una de las 24 filas correspondientes a las horas del día, la ocupación se mantiene en ocasiones bajo el 60% y en otras no muy por encima de este (62.5%) lo que significa que la línea está funcionando correctamente y no existe saturación ni sobreocupación de la red.
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Figura 2.8: Grafico Estadísticas de Ocupación(Fuente Confidencial)
En la figura 2.8 la cual comprende desde el día 24 de febrero de 2013 al 6 de marzo de 2013, se puede notar que existen varios sobre picos, los cuales se mantienen sobre el margen mínimo de saturación(60%) lo cual indica que la red aun puedo soportarlo; caso contrario sería se estuviese sobre el 85% lo cual como se aclaró anteriormente, conlleva a la caída de las llamadas, Véase Figura 2.9. Efectivamente el máximo punto de ocupación alcanzado el 24 de febrero de 2013 a las 12:00 horas es de 62.5% lo que demuestra que los estándares de conversión de estadísticas funcionan correctamente.
2.3.3 Sobreocupación Los sobre picos, también llamados sobreocupación, consisten en el sobrepaso o superación de los limites de capacidad de ocupación establecidos sobre los nodos que conectan las diferentes rutas de infraestructura celular lo cual se deriva en la saturación de la red. Cada vez que se presenta un sobre pico, la red inmediatamente debe ser redirigida liberada reflejándose comúnmente en la caída de las llamadas o en la imposibilidad de conectarlas.
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Figura 2.9: Sobre pico Diciembre-enero(Fuente Confidencial)
El eje primordial se basa en mantener las rutas bien estructuradas bajo un monitoreo constante para evitar sobre picos lo cual permite que el servicio brindado sea favorable a las exigencias de los usuarios. Sin embargo, puede ocurrir que en temporadas festivas como muestra la Figura 2.9. El 31 de diciembre y los días 1 y 2 de enero se presenten sobre picos sobre una ruta lo cual ocasiona perdida de la capacidad de sostenimiento del tráfico, lo que deriva en la desviación o quiebre de conexiones debido a la saturación de la red. En otras palabras, se caen las llamadas y es difícil realizar la conexión con los diferentes usuarios. Gracias a estos resultados, se puede trabajar en la ampliación de la capacidad, ya conociendo los antecedentes por lo que se puede realizar la tarea de mejoramiento de la calidad. Esto lo expone un estudio interno que realizó la compañía lo cual demostró que un número mayor de llamadas fueron conectadas en dichas fechas con respecto a las mismas fechas en años anteriores debido a los procedimientos de ampliación solicitados por la Gerencia de Trafico.
2.4 Informes Los informes sobre variaciones en los nodos y rutas de la infraestructura celular para LDI se presentan vía e-mail en formato clasificado directamente al gerente del área de trafico para realizar las correcciones correspondientes y establecer la toma de decisiones con respecto a su contenido. El contenido de estos informes no debe ser revelado debido a las políticas de seguridad y confidencialidad de la empresa CLARO S.A
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Capítulo 3 Modelado del sistema de adquisición de datos 3.1 Arduino (Arduino) es una plataforma de electrónica abierta para la creación de prototipos basada en software y hardware flexibles y fáciles de usar. Se creó para artistas, diseñadores, aficionados y cualquiera interesado en crear entornos u objetos interactivos. Arduino puede tomar información del entorno a través de sus pines de entrada de toda una gama de sensores y puede afectar aquello que le rodea controlando luces, motores y otros actuadores. El micro controlador en la placa Arduino se programa mediante el lenguaje de programación Arduino (basado en Wiring) y el entorno de desarrollo Arduino (basado en Processing). Los proyectos hechos con Arduino pueden ejecutarse sin necesidad de conectar a un ordenador, si bien tienen la posibilidad de hacerlo y comunicar con diferentes tipos de software (p.ej. Flash, Processing, MaxMSP).
¿Por qué Arduino? Arduino simplifica todo el proceso de trabajo con micro controladores, reduciendo los molestos enredos o desordenes en el cableado y brindando una herramienta estructurada a la cual solo es necesario programarla y conectar las entradas y salidas de nuestro sistemas sin más. Cabe resaltar otras ventajas importantes de Arduino con respecto a otros como Parallax Basic Stamp(PBS), Netmedia’s BX-24 Phidgets, MIT’s HandyBoard etc. Lo cual es el precio; una tarjeta Arduino UNO pre ensamblada suele costar menos de $50.000 (cop). Además ofrece multiplataforma para OSX de Macintosh, Windows y GNU/Linux y su entorno de programación es bastante simple y flexible incluso para principiantes. En cuanto a software es posible encontrarlo en la página de Arduino dado que es código abierto. El hardware es extensible, basado en micro controladores Atmel entre los cuales se encuentran ATMEGA8, ATMEGA168 y ATEMGA328 que pueden ser expandido. La placa puede ser cons1truida con co n gran facilidad o ser adquirida pre ensamblada. e nsamblada.
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Figura 3.1: Placa Arduino UNO ( Extraído de ,--./0012345678990:60;15601234567<7123=67 1)
3.2 Labview Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench (Labview) es una plataforma de programación gráfica que ayuda a ingenieros a escalar desde el diseño hasta pruebas y desde sistemas pequeños hasta grandes sistemas. Ofrece integración sin precedentes con software legado existente, IP y hardware al aprovechar las últimas tecnologías de cómputo. LabVIEW ofrece herramientas para resolver los problemas de hoy en día y la capacidad para la futura innovación, más rápido y de manera más eficiente. Labview permite controlar diferentes dispositivos conectados a una maquina, además de interactuar con diferentes software como Microsoft office, esencial para el proyecto, dado de las estadísticas se encuentran en formato .xls de Microsoft Excel, permitiendo el procesamiento de los datos estructurados en el modelo de tablas de la aplicación y permitiendo graficar los resultados de manera man era organizada y con gran detalle. de talle.
3.3 Labview Interface For Arduino(LIFA) El NI LabVIEW Interface for Arduino Toolkit (ArduinoToolkit) le ayuda a establecer interfaz fácilmente con el microcontrolador Arduino usando LabVIEW. Con este juego de herramientas y LabVIEW, usted puede controlar y adquirir datos desde el microcontrolador Arduino. Una vez que la información está en LabVIEW, analícela usando los cientos de bibliotecas integradas de LabVIEW, desarrolle algoritmos para controlar el hardware Arduino Ar duino y presente sus conclusiones en un UI pulido. Un boceto para el micro controlador Arduino actúa como un motor de E/S que se conecta con los VIs de LabVIEW a través de una conexión serial. Esto le ayuda a mover información rápidamente desde pines Arduino a LabVIEW sin ajustar la comunicación, la sincronización o incluso una sola línea de código C. Al usar Open, Read/Write, Close en LabVIEW, usted puede tener acceso a las señales digitales, analógicas, moduladas por ancho de pulso, I2C y SPI del micro controlador Arduino. Para aprender cómo opera la " ,--./0012345678990:60;156012 ,--./0012345678990:60;15601234567<7123=67 34567<7123=67
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funcionalidad para que pueda modificar o extenderla, busque en los subVIs o abra el boceto Arduino.
Figura 3.2: Sketch LIFA(Autor)
La Figura 3.2 representa una serie de sketch’s desarrollados por ingenieros de Arduino con el fin de permitir la interacción de la tarjeta integrada con la herramienta Labview permitiendo trabajar ambos instrumentos de manera conjunta y al mismo tiempo estableciendo otro nuevo lenguaje para programar el Arduino. Este es el llamada lenguaje de programación grafica el cual se efectúa a través de una serie de herramientas virtuales incluidas en el toolkit LIFA. La programación grafica, permite apreciar desde su concepción el funcionamiento del sistema si necesidad de compilaciones y búsqueda exhaustiva de errores en caso de que existiesen.
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Capítulo 4 Diseño La idea principal era la de ubicar el Arduino directamente en uno de los puntos de control o en un nodo con el fin de que el operario o supervisor notara de manera inmediata el desempeño de la red durante el transcurso del día. Sin embargo esto no fue posible debido a que la compañía negó el permiso para su desarrollo, por lo cual se toma la decisión de establecer una interfaz directamente en el equipo a cargo del aprendiz. Esto no remplazará de manera total al usuario, sino que le brindará una herramienta para facilitar su trabajo y agilizar su labor diaria. La etapa de diseño constó de dos fases; la primera es la fase de diseño del instrumento virtual en Labview en el cual se realizó la transducción de los datos desde Excel hacia una tabla de gráficos tipo Char en el cual se logró apreciar las fluctuaciones de la señal de tráfico y cada una de la muestras de las estadísticas trabajadas. Junto a esta fase, se trabajó de forma paralela la ruta de adquisición de datos por medio de la interfaz de Labview para Arduino(LIFA). Se tomó como ejemplo la Tabla 2.3 Excel Datos Organizados para hacer la prueba de graficos en Labview y se llama desde el toolkit Read From Measurement File ubicado en el submenú File I/O oprimiendo click derecho sobre la ventana de Bloques.
de Bloques(Autor) Figura 4.1: Labview Diseño en Diagrama de
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El circuito virtual se encargó de substraer los datos desde el archivo formato .xls de Microsoft Excel y por consiguiente los transmitió a la interfaz grafica con el fin de observar el comportamiento de la red. A partir de ello, se procedió a realizar un análisis comparativo sobre el cual se toma la decisión en caso de ser necesario de emitir alarmas. Véase Figura 4.2
Figura 4.2: Circuito en funcionamiento(Autor)
En la etapa de comparación, se tomó como base los puntos máximos establecidos en 60% y 85% (Figura 2.7), lo cual consistió en emitir dos alarmas de tipo luminosa. Amarillo en caso de sobrepasar el 60% y rojo en caso de sobreocupación o saturación de la red. Tal como se explicó en la descripción de la Tabla 2.3, la máxima capacidad de esta ruta que se tomó como ejemplo es de 5000 erlgs por lo tanto las alarmas se encenderán después de haber superado los 3000 erlgs correspondientes al 60% y 4250erlgs al 85%. Si se observa la Figura 4.2 puede apreciarse que el led amarillo se encuentra encendido debido a que la medición sobrepasó el 60% es decir los 3000 erlgs por lo tanto emite una señal de alerta según lo estipulado en el ítem anterior. Las señales se enviaron a la tarjeta Arduino UNO la cual se encargó de la parte de hardware sobre la que se instalaron las interfaces que le permitieron al usuario observar y tomar las decisiones pertinentes dado al caso que se presentó. En esta fase solo se utilizó el Arduino UNO como una herramienta visual que recibe los datos desde el Labview y los transforma en señales luminosas entendibles. Toda la parte de adquisición de datos fue destinada a la programación grafica sobre Labview en el cual se tomaron los datos desde el archivo .xls y se establecieron las condiciones y el comportamiento del sistema.
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Figura 4.3: Circuito Físico con Arduino(Autor)
A partir de este momento los informes y alarmas dependen del usuario que interactúa con el sistema, y deben estar en la capacidad de brindar una respuesta rápida y oportuna. Además pueden especificar los errores de acuerdo al análisis del grafico Char. Es imprescindible que la tarjeta Arduino se encuentre siempre conectada al equipo de estadísticas, para que éste pueda tomar los datos del archivo .xls; esto se lleva a cabo luego de que el usuario reemplace el documento o actualice su contenido de acuerdo a los datos enviados por el centro de gestión u subidos a la plataforma Calidad Gestión. El documento consta de dos columnas de datos los cuales refieren a la medida de tráfico(Erlang) y a la hora correspondiente de la medición en el mismo orden de las columnas. El usuario, debe realizar la revisión de lo datos y verificar que se encuentren las 24 horas de cada día y en dado caso de que falte una hora, está puede promediarse de acuerdo a la medición anterior y a la posterior divídase entre dos. Dado el caso de que falten dos o mas horas, deberá solicitar al centro de gestión el reproceso de los datos y con ello saber si es posible la recuperación de las horas no encontradas. Posteriormente, se tomará la decisión junto con la gerencia , ya sea la de ampliar la capacidad del nodo sobre la red, o de liberar el trafico hacia otros nodos para evitar perdidas y otras posibles saturaciones satura ciones futuras.
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Capitulo 5 Riesgos y Causas de Error La compañía Comcel S.A está regida bajo una serie de políticas de confidencialidad entre las cuales se prohíbe la modificación y/o substracción de los datos incluidos en los equipos y servidores de cada gerencia. Además de ello, para los practicantes de universidades las restricciones van desde no poder insertar un dispositivo USB en los computadores de la compañía hasta el punto de impedir la realización de trabajos personales al interior de las instalaciones, inclusive restringen el uso de computadores personales o portátiles. Bajo todas estas restricciones se imposibilita la realización de los informes de pasantía al interior de las oficinas y con ello se inhibe el desarrollo del proyecto de grado. Sin embargo se logró que se otorgaran algunas excepciones con el fin de desarrollar el proyecto. Los informes y avances entregados al coordinador de practicas fueron revisados por personal de la empresa con el fin de mantener los datos en orden y evitar que los datos fueran reales. En el transcurso del proyecto se verificó que todos todos las estadísticas no fuesen iguales a las que entregaba el centro de gestión. Con estas condiciones, se continuó con el diseño de la herramienta hasta cierto punto que se permitió llegar. El proyecto fue entregado en la etapa de diseño descrita en capítulo 4, debido a que las pruebas fueron suspendidas por órdenes de la dirección y por lo tanto se canceló su implementación en el servidor de la Gerencia de Tráfico. Los motivos de la suspensión se atribuyen a la violación de las políticas de confidencialidad debido que para el desarrollo del proyecto ameritaba la extracción de datos de las estadísticas de tráfico. A pesar de que los datos fueron modificados, precisamente para proteger pro teger la integridad de la compañía co mpañía solo se permitió llegar hasta ha sta la fase de diseño por software y el número de pruebas fue limitado.
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Resultados Durante la primera prueba, se determinó que este procedimiento logra reducir en gran manera el tiempo de respuesta de la gerencia en un aproximado del 88%, además libera de presión al usuario usu ario quien puede destinar este tiempo realizar otras funciones fu nciones en la compañía. La revisión de las estadísticas de trafico, además de emplear tiempo, deben ser depuradas bajo tablas dinámicas, lo cual en momentos hace tedioso su análisis, por contrario, la interfaz grafica de Labview le permite observar en tiempo real el comportamiento del trafico de vos y datos sobre la red, además de interactuar con las alarmas, brindándole una herramienta automática de precisión que incluso en ausencia del usuario, cualquier otro de los integrantes de la gerencia de tráfico puede apreciar los cambios y fluctuaciones de las estadísticas de tráfico. Cabe resaltar que las estadísticas son enviadas cada hora, por lo tanto cada punto de la grafica corresponde a las mismas, por lo que se hace necesario que en determinadas horas punto se proceda a su actualización incluso antes de que el usuario finalice su jornada laboral, dado que otras gerencias o dependencias pueden acceder a los datos para conocer el comportamiento de la red y analizar de acuerdo a su motivación y/o respectivas labores de acuerdo a su cargo. Adicionalmente el gerente debe obtener un resumen del día lo cual es fácil de deducir tras la automatización del proceso de monitoreo de las estadísticas de trafico. No obstante no se debe excluir de responsabilidad respo nsabilidad al usuario, dado que a pesar de que el sistema entrega por si solo el comportamiento de la red, es importante que el usuario constantemente tome los datos de Calidad Gestión y realice la actualización como subrutina del software en uso. A pesar de que se suspendieron las pruebas con el sistema, el gerente del área de tráfico consideró que la herramienta podría ser de gran utilidad en la empresa pero que su implementación se vería truncada por la fuerte consideración y celos con los que la compañía protege sus datos.
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Conclusiones •
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Se consiguió realizar los objetivos planteados por la gerencia en cuanto al monitoreo, verificación y análisis de las estadísticas de trafico de la compañía, brindando un aporte a la gestión de calidad que ésta impone en el mercado y aportando nuevos criterios y nuevas formas de emprender procesos. Se logró diseñar e implementar este sistema semiautomático el cual permitió reducir tiempos de respuesta en la gerencia en 88% además de agilizar varios procesos concisos al monitoreo de las estadísticas; con ello se estableció un nuevo método de procesamiento de datos y se s e determinó que es posible actualizar un sistema s istema o una tarea que es teóricamente manual y lenta a uno dinámico que realiza cada proceso mucho mas rápido y de manera efectiva. Cabe resaltar la gran eficacia de Labview como sistema de adquisición y procesamiento de dato, además de la capacidad de interactuar con Arduino, trabajando de la mano para brindar una mejor experiencia a los usuarios a la hora de emular el desempeño de una herramienta. La experiencia que se adquirió en la compañía permitió conocer a fondo los trabajos que se deben realizar para mantener la calidad de los productos y servicios que ésta ofrece, además de vivir bajo una serie de restricciones con el fin de proteger los datos de una empresa sin importar que con ello se reduzca la integración del personal en las diferentes gerencias.
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Webgrafía
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ANEXOS
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AMPLIACIÓN FIGURA 2.6 TABLA DINAMICA EXCEL
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AMPLIACIÓN FIGURA 4.1 LABVIEW DISEÑO EN DIAGRAMA DE BLOQUES
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CUADRO FINANCIERO
Monto($COP) 589,500 50,000 6,000 600
Finalidad Apoyo económico Costo Tarjeta Arduino ProtoBoard Led’s
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