Ingenieria en telecomunicaciones 2019 proyecto de grado- diseño de una red de vigilancia PDF

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FACULTAD DE CIENCIA Y TECNOLOGIA Carrera Ingeniería de Telecomunicaciones

"DISEÑO DE UNA RED DE VIDEO VIGILANCIA EN ZONAS DE RESTRICCION PARA LA CIUDAD DE WARNES" Trabajo de Grado para optar el título de Licenciatura en Ingeniería de Telecomunicaciones

MODALIDAD: PROYECTO DE GRADO Postulante: ALFREDO MARIO NEGRON RODRIGUEZ SANTA CRUZ DE LA SIERRA – BOLIVIA 2019

INDICE RESUMEN EJECUTIVO ................................................................................. 5 CAPITULO 1 ...................................................................................................... 8 1.

CONSIDERACIONES GENERALES ..................................................... 8

1.1.- Diagnóstico de la situación técnica actual. .............................................. 8 1.2.- Planteamiento del Problema u Oportunidad. ......................................... 11 1.3.- MATRIZ CAUSA EFECTO .................................................................... 15 1.4.- Definición del problema u oportunidad. ................................................. 16 1.5.- Definición de solución y área de la carrera donde se enfocará investigación. ................................................................................................ 16 1.6.- Objetivos ............................................................................................... 17 1.6.1.- Objetivos General. ............................................................................. 17 1.6.2.- Objetivos Específicos. ........................................................................ 17 1.7.- Delimitación del Tema........................................................................... 17 1.7.1.- Delimitación Espacial. ........................................................................ 17 1.7.2.- Delimitación Temporal. ...................................................................... 18 1.7.3.- Delimitación Sustantiva. ..................................................................... 18 1.8. Justificación ........................................................................................... 19 1.8.1. Justificación Científica. ........................................................................ 19 1.8.2. Justificación Práctica. .......................................................................... 19 1.8.3.- Justificación Legal .............................................................................. 19 1.8.4.- Justificación de Pertenencia e Identificación de Oportunidad Vigencia de Existencia de Material Informativo. ........................................................... 20 1.8.5.- Justificación Social ............................................................................. 20 1.8.6.- Justificación del Título. ....................................................................... 21 CAPITULO 2 ........................................................................................................ 23 2.1 MARCO TEORICO ................................................................................. 23 2.1.1 Estructura Técnica del Proyecto. ......................................................... 23 2.1.2 Propuesta Técnica .............................................................................. 25 2.1.3 Sistemas de Video Cámaras IP ............................................................ 28 2.1.4 Oficina de Control Central - CCTV ....................................................... 29 2.1.4.1 Elementos que integran un sistema CCTV ....................................... 30 2.1.4.1.1 Cámara. ......................................................................................... 30

2.1.4.1.2 Monitor ........................................................................................... 30 2.1.4.1.3 Grabadoras de Lapso de Tiempo (VCR): ....................................... 31 2.1.4.1.4 Grabación DVR: ............................................................................. 31 2.1.4.1.5 Almacenamiento conectado en red (NAS) ...................................... 32 2.1.4.1.6 Enrutadores (router): ...................................................................... 32 2.1.5 Long Term Evolution (LTE) .................................................................. 33 2.1.5.1 Características básicas del sistema LTE ........................................... 34 2.1.5.2 Arquitectura básica EPS ................................................................... 35 2.1.6 Tecnologías a nivel físico. OFDMA, SC-FDMA y MIMO ....................... 37 2.1.6.1 OFDMA ............................................................................................. 37 2.1.6.2 SC-FDMA .......................................................................................... 39 2.1.7 MIMO ................................................................................................... 40 2.1.8 ARQUITECTURA DE RED ................................................................. 41 2.1.9 ASPECTOS DEL INTERFAZ RADIO ................................................... 42 2.1.9.1. MODOS DE ACCESO RADIO ......................................................... 42 2.1.9.2 ANCHOS DE BANDA DE TRANSMISIÓN ....................................... 43 2.1.9.5 TECNOLOGÍA DE ACCESO MÚLTIPLE EN EL DOWNLINK: OFDM Y OFDMA

44

2.1.9.6 TECNOLOGÍA DE ACCESO MÚLTIPLE EN EL UPLINK: SC-FDMA 46 2.1.9.7 MECANISMOS DE ANTENAS AVANZADAS .................................... 46 2.2 MARCO TEORICO REFERENCIAL ....................................................... 47 TECNOLOGÍAS RADIO, LTE / 4G ................................................................ 47 2.2.1 EVOLUCIÓN DEL 2G AL 3G y ÉXITO DEL 3,5G ................................. 47 2.2.2 EVOLUCIÓN AL 4G/LTE .................................................................... 48 2.2.3 LTE Advanced: el verdadero 4G ......................................................... 49 2.2.4 Limitaciones de las redes 3G ............................................................... 50 2.2.5 Características de las redes 4G .......................................................... 50 2.2.6 Arquitectura general del sistema LTE.................................................. 52 2.3 MARCO TEORICO CONCEPTUAL ....................................................... 54 2.3.1 IMPLEMENTACION DE TECNOLOGIA 4G ......................................... 54 2.3.2 Tecnologías alternativas a LTE ........................................................... 55 CAPITULO 3 ........................................................................................................ 59 Metodología de la Investigación .................................................................... 59 3.1

Diseño de la Investigación ................................................................... 59

3.2

Clasificación de la Investigación ........................................................... 59

3.2.1 Instrumentos ...................................................................................... 59 3.2.2 Muestra ............................................................................................. 59 3.3

Procedimiento o fase de la Investigación ............................................. 60

CAPITULO 4. ....................................................................................................... 62 PLAN Y CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES DE LA INVESTIGACION ........ 62 4.1 ACTIVIDADES EN LA INVESTIGACION ............................................... 62 4.2 DIAGRAMA DE GANTT ......................................................................... 63

RESUMEN EJECUTIVO Las cámaras de video vigilancia, por el solo hecho de poder cubrir áreas específicas y ser visualizadas las personas, crean un efecto persuasivo contra robo y vandalismo. También es importante mencionar que una de las aplicaciones que se las puede dar es el uso de Monitoreo Remoto en áreas prohibidas o zonas rojas que son delimitadas por el municipio de Warnes. Las zonas urbanas y periurbanas, zonas al borde de la ciudad son delimitaciones catalogadas como áreas de posible vandalismo o zonas rojas donde las pandillas juveniles crean zozobra. El uso de la tele vigilancia, la estandarización de hardware y software utilizado en captación de imágenes en espacios prohibidos de parqueo, zonas prohibidas de acumulación de basura, plazas, parques, lugares públicos, centros educativos son pasible al establecimiento de una metodología de trabajo conjunta entre el municipio y la Policía Boliviana, que deben asegurar como vía libre las zonas demarcadas como prohibidas para el estacionamiento de vehículos privados y públicos, garantizando la libre transitabilidad en las calles principales, la posible acumulación de basura, la aglomeración de pandillas en zonas de la ciudad y cualquier acto posible que vaya en contra del buen vivir de la ciudad. Long Term Evolution (LTE) es la tecnología de acceso inalámbrica de banda ancha más reciente, denominada a nivel de usuario y comercialmente sistema de comunicación móvil de cuarta generación (4G). Es el último estándar, comercializado, de tecnología de red móvil del 3rd Generation Partnership Project (3GPP), que será la red de transporte capaz de comunicar el Centro de Monitoreo y todas las cámaras de vigilancia remota instaladas en lugares estratégicos de la ciudad. El reto se encuentra en la implementación de tecnologías que puedan satisfacer las demandas de servicio de comunicación de audio y uso descarga de datos con throughput de alta velocidad conjuntamente servicio de banda ancha e internet.

Tales servicios plantean una serie de requisitos para su implementación, el mayor de éstos es sin duda, el transporte que requieren estos sistemas de última generación como es Fibra Óptica como medio de transporte y acceso para las señales de LTE logrando proponer mayores anchos de banda hasta 50 Mbps, estas bondades del transporte y acceso de banda ancha móvil bajo las normas establecidas dentro la IEEE 802.11 e IEEE 802.16n La cobertura de las zonas a ser elegidas con la implementación de cámaras de video vigilancia delimitadas por el municipio de Warnes estará optimizada de tal manera que pueda tener niveles muy aceptables en señales 4G (dentro de ambiente cerrado) y outdoor (ambiente al aire libre). La metodología utilizada en este proyecto consiste en una primera fase de investigación teórica, tanto a nivel de especificaciones técnicas del sistema LTE como de técnicas y estrategias de planificación y dimensionada de cámaras IP especialmente para extrapolarlas al sistema LTE. La tecnologías de implementación anillada de fibra óptica proporciona bondades del acceso de banda ancha para interconexión entre Estaciones eNodoB bajo normas establecidas por

UIT-T G.655, UIT-T G652, fibra óptica mono modo y

Metro Ethernet como tecnología de transporte de información para la plataforma LTE. La planificación de la red de video vigilancia es un paso fundamental para la realización del presente trabajo, estará sobre una red de transporte LTE siendo un desafío bien elegido y un tema poco tratado en el campo académico actual. En este proyecto se pretende desarrollar, a nivel cualitativo, una guía eficiente de planificación de redes de video vigilancia sobre LTE. La proyección del presente proyecto se traduce en una plataforma de red de Acceso de cámaras de video vigilancia inteligentes capaz de monitoreo de zonas específicas en la ciudad Warnes.

CAPITULO I CONSIDERACIONES GENERALES

CAPITULO 1 1. CONSIDERACIONES GENERALES 1.1.- Diagnóstico de la situación técnica actual. El tratamiento de información, básicamente tecnológica y de mercado, para la elaboración de un informe de Vigilancia Tecnológica que pueda apoyar y sustentar el control de zonas de mayor preocupación para las entidades públicas requiere una revisión del estado y arte en estas técnicas de gestión de la tecnología y por otro lado la recopilación de diversas fuentes de información tecnológica y relativa a la competencia en el mercado de tecnologías que puedan trabajar en plataformas de cuarta generación, áreas de video vigilancia en sectores de monitoreo de zonas de mayor importancia como son las prohibidas de parqueo automotor en zonas exclusivas para libre tránsito, zonas rojas o áreas de espacios públicos demarcadas por el municipio de Warnes. Es innegable el avance de las telecomunicaciones móviles, las proyecciones tecnológicas y necesidades de comunicación a distancias mayores y con mayor ancho de banda han colmado una expectativa y deseos de enviar mayor información mediante un equipo móvil u ordenador, hicieron que las plataformas de acceso existentes tengan una carencia de servicios de este tipo donde se denota con mayor incidencia la falta de ancho de banda ante las aplicaciones existentes de realizar recepción de video vigilancia con mayor resolución e información, con mayor throughput de tráfico de datos emitidos por estos dispositivos. La planificación será capaz de entregar sugerencias sobre la tipología de cámaras inteligentes, topología de red, las tecnologías a utilizar, la ubicación y capacidad de equipos y eNodoB de la red, alimentación, encaminamiento, señalización, etc. Este proyecto centra do en el estudio y desarrollo de nuevas redes de transporte y acceso, la implementación de hardware capaz de minimizar el espacio físico en estructura para implementación de cámaras de video vigilancia manteniendo el

servicio y cobertura del sistema de monitoreo como nuevo servicio en tecnología 4G LTE. Actualmente se encuentra implementado como capa de red de Acceso servicio de 4G LTE, recalcar como medio de transporte de estos servicios se encuentra implementado una red de fibra óptica de banda ancha cuyo Core se encuentra en la Ciudad de Warnes. En los últimos 10 años sucedieron muchos cambios y propuestas para el monitoreo y control de zonas prohibidas de parqueo automotor en áreas de alto tráfico, las cuales deben mantener libertad de movilidad por el espacio reducido de sus calles. El presente trabajo presenta una visión general del proyecto con una proyección de diseño de la red de monitoreo de video vigilancia troncal, cuenta con transporte a Fibra Óptica con referencia a los estándares ITU-T 692 ITU-T 694, ITU-T 655 e IETF RFC 30031. Además con las restricciones IEEE - ANSI (1992) - Estándar IEEE para los niveles de seguridad con respecto a humanos La exposición a campos electromagnéticos de radiofrecuencia, de 3 kHz a 300 GHz (Estándar IEEE C95.1 - 1991 Revisión de las normas ANSI C95.1 -. 1982) Nueva York, NY, Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos. El presente proyecto

tendrá por objetivo reestructurar la instalación e

implementación de monitoreo de video vigilancia en zonas prohibidas de parqueo automotor en calles y avenidas del municipio de Warnes, sobre una red de acceso 4G LTE con capa de trasporte fibra óptica con alcance de transmisión en todo el municipio. Se deberá tener énfasis también el medio de transporte de la señal compuesta para 4G como es la plataforma de Transporte sobre Fibra Óptica a los eNodoB. También se hará referencia a la optimización de la red posterior a la instalación realizada. Debemos denotar que la implementación de una red de fibra óptica como red de transporte para la tecnología propuesta proporciona bondades como Acceso de

Banda Ancha para redes móviles bajo normas establecidas por

UIT-T G.655,

UIT-T G652, fibra óptica mono modo y Metro Ethernet como tecnología de transporte de información. Una segunda parte de este estudio estará enmarcado a la optimización realizada al sistema de video sobre las cámaras inteligentes, el área de vigilancia, azimut y elevación de cámaras, capa de servicio móvil 4G LTE con el estudio de drive test realizado a la propagación de la señal en toda el área de cobertura propuesta.

Figura 1.1 Zonas monitoreadas por video vigilancia Fuente. Investigador

1.2.- Planteamiento del Problema u Oportunidad.

Debemos mencionar que en la ciudad de Warnes no se cuenta con un sistema de video vigilancia que pueda monitorear zonas prohibidas de parqueo motorizado público y privado, zonas prohibidas de acumulación de basura o zonas públicas donde exista algún tipo de prohibición, que puedan ser administradas por personal municipal que de forma precaria realiza un control de aceras demarcadas colorimetría amarilla que denota área prohibida para realizar estacionamiento de vehículo automotor o algún tipo de prohibición. Personal de tránsito y municipal realizan la verificación ocular de vehículos mal estacionados, centros educativos con presencia de vándalos o personas que acumulen basura en lugares públicos. Las zonas centrales de las ciudades, pese a la tendencia descentralizadora normalmente establecida en los planes de desenvolvimiento de sus áreas urbanas, constituyen siempre puntos inevitables de gran concentración de tráfico, originado tanto por la gran densidad de habitantes que tradicionalmente trabajan en ellas, como por las actividades allí implantadas y por las innumerables personas que diariamente se trasladan a estos centros. Estas concentraciones de tráfico, además de las innumerables situaciones de congestión que provocan, principalmente en las horas punta, crean problemas de estacionamiento bastante graves, que hacen necesaria la adopción de medidas, muchas veces drásticas, por parte de las entidades municipales. Una de las políticas más frecuentemente adoptada para tratar de reducir el vandalismo en las calles y centros educativos donde concentraciones de estudiantes son propensos a ser asaltados o victimas de delincuentes que se encontrasen en la zona, además de prevenir la presencia de estos vándalos es que existe la necesidad de contar con un sistema de video vigilancia capaz de advertir la presencia de estos individuos.

Para ello hay que disminuir las facilidades de estacionamiento gratuito en las vías públicas, prevenir la presencia de vándalos, precautelar la higiene en las calles monitoreando con el sistema de video vigilancia en los locales públicos, plazas, avenidas de esta urbe. Con el sistema de video vigilancia inteligente capaz de poder visualizar el vehículo, datos de placa vehicular, fotografía del conductor para poder enviar esta información a la oficina central, advertir el acumulo de basura en las calles pudiendo ser procesada esta información en la Central de Monitoreo desde donde se habilitara el parlante que se encuentre en las cámaras inteligentes para poder anunciar la falta que se está cometiendo, advertir que es pasible a una multa y además de estar obligado a retirar vehículo mal estacionado, pedir el desalojo de vándalos y evitar el acumulo de basura en las calles. Tras análisis de redes implementadas dentro la ciudad es importante remarcar que se encuentra implementada la tecnología 4G LTE una plataforma de transporte y Acceso capaz de satisfacer la necesidad de implementar la red de video vigilancia inteligente. Se debe considerar que no existen limitantes de esta tecnología capaz de soportar toda la carga de video y datos que las cámaras inteligentes enviarán a Oficina Central de Monitoreo para su análisis y control general de la red. Existe una necesidad de contar con servicio de transmisión de banda ancha en toda la ciudad de Warnes, el acceder a información en zona central en calles y avenidas donde existe prohibición de parqueo, anuncio de prohibición de acumulo de basura y presencia de vándalos en calles y avenidas de la ciudad, donde el sistema puede automatizar y digitalizar la sanción y procesamiento de información la cual optimizara recursos humanos, gestión de cobro de multas, asignación y control de ingresos al municipio, prevención y sobre todo modernidad durante las 24 horas del día.

Figura 1.2 Diagrama propuesto Red Video Vigilancia Fuente: Investigador

El sistema de video vigilancia inteligente propuesto en el presente proyecto da como referencia de atachamiento a la red 4G LTE existente en la ciudad de Warnes. Es importante remarcar las bondades de la plataforma de acceso LTE cuyas ...