PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DEL PERÚ Escuela de Posgrado Ampliación y mejora del acceso a los servicios de telecomunicaciones en los poblados rurales alejados del Perú a partir de una red satelital multibanda Tesis para obtener el grado académico de Maestro en Ingeniería de las Telecomunicaciones que presenta: Fernando José Guerrero Godoy Asesor: Mg. Luis Andrés Montes Bazalar Lima, 2024 I Informe de Similitud Yo, Luis Andres Montes Bazalar, docente de la Escuela de Posgrado de la Pontificia Universidad Católica del Perú, asesor(a) de la tesis titulada(o) Ampliación y mejora del acceso a los servicios de telecomunicaciones en los poblados rurales alejados del Perú a partir de una red satelital multibanda, de el autor Fernando José Guerrero Godoy, dejo constancia de lo siguiente: - El mencionado documento tiene un índice de puntuación de similitud de 8%. Así lo consigna el reporte de similitud emitido por el software Turnitin el 28/02/2024. - He revisado con detalle dicho reporte y la Tesis o Trabajo de investigación, y no se advierte indicios de plagio. - Las citas a otros autores y sus respectivas referencias cumplen con las pautas académicas. Lugar y fecha: Lima, 28 de Febrero de 2024. Apellidos y nombres del asesor / de la asesora: Montes Bazalar Luis Andres DNI: 10476312 Firma ORCID: 0000-0002-5430-9615 II Dedicatoria Para mis padres, Yrma y Fernando, por sus enseñanzas, incondicional amor y afecto. A mi familia, por brindarme la motivación a seguir adelante por mis sueños. III Agradecimientos Agradecer al Mg. Luis Andrés Montes Bazalar, por su asesoría, compresión y enseñanzas. Para que la presente tesis salga adelante. Al Mg. Alejandro Carlos Alcócer García, por su gentil apoyo y consejería. IV RESUMEN Se desarrolla redes inalámbricas de acceso para la atención de los centros poblados rurales de las zonas alejadas en nuestro país utilizando una red de satélites multibanda que permitiría la conectividad desde cualquier parte del Perú. Los poblados considerados, son de 100 a 300 habitantes y están dispersos en toda la extensión geográfica accidentada a nivel nacional, teniendo vías de acceso difíciles, carreteras con difícil acceso, centros poblados aislados de las áreas rurales y urbanas. Estas localidades no son consideradas por los proyectos de Redes regionales de fibra óptica, ni por la Red dorsal nacional de fibra óptica (RDNFO). Por lo que la comunicación mediante uso de datos y voz es poca o nula en algunos casos. Este proyecto podría beneficiar a la población que actualmente no está conectada con las TICs en colegios, postas, comisarías y municipios de los centros poblados rurales. En las zonas rurales podría aprovecharse el uso de las TICs en los trabajos diarios, beneficiando la comunicación de centros agrícolas, disminuyendo la brecha digital para mejorar la demanda de insumos que se elaboran en los poblados. En la educación, la conectividad con las TICs permitiría ampliar y suministrar la conectividad a internet y a la información. Para el sector salud, se podría tener mayor respuesta a centros de salud alejados que antes no contaban con comunicación con los hospitales o centros en zonas urbanas. Mejorando la detección de casos, realizando consultas e incluso intervenciones médicas con telemedicina. El desarrollo de las comunicaciones en las comisarías podría favorecerse con equipamiento conectado a Internet y comunicación constante con otras comisarías. El crecimiento de los poblados rurales podría generar mejoras en las relaciones con las zonas urbanas, el bienestar y permitir nuevas oportunidades de negocio. Esto haría que poco acceso a las TICs disminuya en nuestro país. V Tabla de contenido INTRODUCCIÓN ........................................................................................................... 1 CAPITULO 1: MARCO TEÓRICO .......................................................................... 3 1.1 Establecimiento del problema ....................................................................... 3 Pobreza digital .................................................................................................. 3 Tala ilegal en zonas tropicales ......................................................................... 6 Sector Salud ..................................................................................................... 6 Sector Educación .............................................................................................. 7 Sector Agricultura ............................................................................................. 7 1.2 Antecedentes ................................................................................................. 8 Tesis de maestría PUCP .................................................................................. 8 Tesis de Pregrado PUCP ................................................................................. 9 1.3 Propósito de estudio ...................................................................................... 9 Mapa de involucrados....................................................................................... 9 Definición del problema, causa y efectos ....................................................... 12 1.4 Significancia del campo ............................................................................... 14 Beneficios en el breve plazo del proyecto...................................................... 14 Beneficios en el largo plazo del proyecto....................................................... 15 1.5 Alcance de la tesis ....................................................................................... 16 CAPITULO 2: ESTADO DEL ARTE ...................................................................... 17 2.1 Marco general de las tecnologías ............................................................... 17 Comunicaciones satelitales ............................................................................ 17 Comunicaciones Inalámbricas ....................................................................... 19 2.2 Servicio satelital en Perú, América latina y a nivel mundial ....................... 20 Situación actual del servicio satelital en el Perú ............................................ 20 Situación actual del servicio satelital en América latina y en el mundo ........ 20 2.3 Comunicaciones rurales en el Perú ............................................................ 22 Red dorsal nacional de fibra óptica (RDNFO) ............................................... 22 Proyectos regionales – PRONATEL .............................................................. 23 2.4 Análisis de objetivos .................................................................................... 24 Definición de Medios y fines ........................................................................... 24 CAPITULO 3: DISEÑO DE LA RED ..................................................................... 27 3.1 Evaluación de las alternativas propuestas .................................................. 27 Poblados utilizan enlace de la RDNFO y los proyectos del estado .............. 27 Poblados utilizan enlaces con tecnologías disruptivas. ................................. 29 Poblados utilizan enlace satelital VSAT de HTS multibanda. ....................... 29 3.2 Diseño de red satelital ................................................................................. 30 Disponibilidad de la red satelital ..................................................................... 30 Parámetros de la red satelital ......................................................................... 31 VI Cronograma de trabajo. .................................................................................. 34 Dimensionamiento Satelital ............................................................................ 34 Mapas del dimensionamiento Satelital ........................................................... 36 Dimensionamiento del requerimiento Satelital ............................................... 39 Dimensionamiento de Internet en instituciones y Centros poblados ............. 39 Determinación del caudal de demanda satelital ............................................ 52 Cálculo de la proporción de gateways y de VSATS ...................................... 53 3.3 Dimensionamiento de la red de acceso ...................................................... 57 Disponibilidad de la red de acceso................................................................. 60 Parámetros de la red de acceso .................................................................... 60 Parámetros del terreno y equipamiento de la red de acceso ........................ 61 Enlaces punto a punto .................................................................................... 62 Enlace punto multipunto ................................................................................. 62 Equipamiento en las instituciones consideradas ........................................... 63 Resultados de despliegue de red ................................................................... 63 CAPITULO 4: COSTOS ........................................................................................ 81 4.1 Evaluación de los costos de implementación ............................................. 81 4.2 CAPEX ......................................................................................................... 81 4.2.1 CAPEX - Segmento terrestre ......................................................................... 82 4.2.2 CAPEX - Segmento espacial.......................................................................... 83 4.3 OPEX ........................................................................................................... 83 4.3.1 Costos OPEX del segmento terrestre ............................................................ 83 4.3.2 Costos OPEX del segmento espacial ............................................................ 84 4.4 Valor actual de costos ................................................................................. 85 4.5 Evaluación privada ...................................................................................... 87 4.6 Evaluación social ......................................................................................... 89 4.7 Resultados de la evaluación privada y social ............................................. 91 CONCLUSIONES ......................................................................................................... 92 RECOMENDACIONES ................................................................................................ 93 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................................ 94 ANEXOS ....................................................................................................................... 99 VII ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1. Nivel de Pobreza Digital [1]. ......................................................................... 5 Figura 2. Brechas y limitantes al acceso a las TICs de los agricultores [6]. ............... 8 Figura 3. Mapa de causas y efectos [16]. .................................................................. 14 Figura 4. Arquitectura de red de los satélites HTS [17]. ........................................... 18 Figura 5. Mapa de objetivos, medios y fines, y objetivo central. E.P. ....................... 26 Figura 6. Proceso de diseño de una red VSAT [37]. ................................................. 30 Figura 7. Reutilización de frecuencias en Clúster. E.P. ............................................ 31 Figura 8. Reutilización de frecuencia en banda C. E.P. ............................................ 32 Figura 9. Diseño de la red – Dimensionamiento del tráfico de Internet. E.P. ........... 34 Figura 10. Cronograma de estudio de expediente técnico, factibilidad e inversión. E.P. ............................................................................................................................. 34 Figura 11. Cronograma de ejecución de la red. E.P. ................................................ 34 Figura 12. Mapa geográfico de centros educativos y pisadas. E.P. ......................... 36 Figura 13. Mapa geográfico de centros de salud y pisadas. E.P. ............................. 37 Figura 14. Mapa geográfico de centros poblados y pisadas. E.P. ............................ 37 Figura 15. Mapa geográfico de dos pisadas CW en banda C. E.P. ......................... 38 Figura 16. Mapa geográfico de dos pisadas CWW en banda C. E.P. ...................... 38 Figura 17. Centros educativos a nivel nacional E.P. ................................................. 41 Figura 18. Centros de salud a Nivel nacional. 100 a 300 pobladores. E.P. ............. 43 Figura 19. Centros Poblados a Nivel nacional. 100 a 300 pobladores. E.P. ............ 46 Figura 20. Disposición del ancho de banda. E.P. ..................................................... 51 Figura 21. Mapa de los centros poblados, centros de salud y educativos. E.P. ...... 52 Figura 22. Frecuencia asignada al servicio satelital en banda C para redes VSAT - ITU T [44]. ................................................................................................................... 54 Figura 23. Asignación de frecuencia en banda Ku para redes VSAT. ITU-T [44]. ... 55 Figura 24. Frecuencias asignadas y polaridades de las pisadas en banda Ku [45]. E.P. ............................................................................................................................. 55 Figura 25. Frecuencia asignada en banda Ka para redes VSAT - ITU T [44]. ......... 56 Figura 26. Frecuencias asignadas y polaridades de las pisadas en banda Ka [45]. E.P. ............................................................................................................................. 57 Figura 27. PTP 450i. [47] Fuente: Cambium Networks ............................................. 59 Figura 28. ePMP™ 2000. [48] Fuente: Cambium Networks. .................................... 59 Figura 29. ePMP Force 180. [49] Fuente: Cambium Networks. ............................... 60 Figura 30. Enlace punto a punto. E.P. ....................................................................... 62 Figura 31. Enlace punto multipunto. E.P. .................................................................. 63 Figura 32. Localidades de la red del departamento de Amazonas - Google Earth. E.P. ............................................................................................................................. 64 Figura 33. Despliegue de red en la localidad de Acerillo. E.P. ................................. 65 Figura 34. Enlace de radio en la localidad de Acerillo. E.P. ..................................... 65 Figura 35. Despliegue de red en la localidad de El Triunfo. E.P. ............................. 66 Figura 36. Enlace de radio en la localidad de El Triunfo. E.P. .................................. 66 Figura 37. Localidades de la red del departamento de Ayacucho - Google Earth. E.P. ............................................................................................................................. 67 Figura 38. Despliegue de red en la localidad de Iglesia Huasi. E.P. ........................ 67 Figura 39. Enlace de radio en la localidad de Iglesia Huasi. E.P. ............................ 68 Figura 40. Despliegue de red en la localidad de Ñahuinpuquio. E.P. ...................... 68 Figura 41. Enlace de radio en la localidad de Ñahuinpuquio. E.P. ........................... 69 Figura 42. Despliegue de red en la localidad de Coyungo. E.P. .............................. 69 Figura 43. Enlace de radio en la localidad de Coyungo. E.P. ................................... 70 VIII Figura 44. Despliegue de red en la localidad de Las Trancas. E.P. ......................... 70 Figura 45. Enlace de radio en la localidad de Las Trancas. E.P. ............................. 71 Figura 46. Localidades de redes en la región Madre de Dios - Google Earth. E.P. . 71 Figura 47. Despliegue de red en la localidad de Yomibato y Tayacome. E.P. ......... 72 Figura 48. Despliegue de red en la localidad de Yomibato enlace 1. E.P. ............... 72 Figura 49. Despliegue de red en la localidad de Yomibato enlace 2. E.P. ............... 73 Figura 50. Despliegue de red en la localidad de Tayacome enlace 1. E.P. ............. 73 Figura 51. Despliegue de red en la localidad de Tayacome enlace 2. E.P. ............. 74 Figura 52. Localidades de la red del departamento de Apurímac - Google Earth. E.P. ............................................................................................................................. 74 Figura 53. Despliegue de red en la localidad de Motoy. E.P. ................................... 75 Figura 54. Enlace de radio en la localidad de Motoy enlace 1 repetidor. E.P. ......... 75 Figura 55. Enlace de radio en la localidad de Motoy enlace 2 repetidor. E.P. ......... 76 Figura 56. Despliegue de red en la localidad de Tamburqui. E.P. ............................ 76 Figura 57. Enlace de radio en la localidad de Tamburqui. E.P. ................................ 77 Figura 58. Localidades de la red del departamento de Piura - Google Earth. E.P. . 77 Figura 59. Despliegue de red en la localidad de Sausal. E.P. .................................. 78 Figura 60. Enlace de radio en la localidad de Sausal. E.P. ...................................... 78 Figura 61. Enlace de radio en la localidad de Pillo sin linea de vista. E.P. .............. 79 Figura 62. Despliegue de red en la localidad de Pillo con repetidores. E.P. ............ 79 Figura 63. Enlace de radio en la localidad de Pillo repetidor 1. E.P. ........................ 80 Figura 64. Enlace de radio en la localidad de Pillo repetidor 2. E.P. ........................ 80 IX ÍNDICE DE TABLAS Tabla 1. Pobreza digital [1]. ......................................................................................... 4 Tabla 2. Evolución de los hogares con acceso a las tecnologías de información y comunicaciones, según condición de pobreza, 2007-2018 [2]. .................................. 5 Tabla 3. Costos del proyecto continuación de redes regionales. Fuente: Pronatel y E.P. ............................................................................................................................. 28 Tabla 4. Diámetro de pisadas satelitales E.P. ........................................................... 32 Tabla 5. Capacidad en velocidad por pisada. E.P. ................................................... 32 Tabla 6. Pisadas en Banda Ka. E.P. ......................................................................... 35 Tabla 7. Pisadas en Banda Ku. E.P. ......................................................................... 40 Tabla 8. Colegios y servicio de Internet. E.P. ............................................................ 41 Tabla 9. Cálculo velocidad de bajada por colegios a nivel nacional. E.P. ................ 41 Tabla 10. Cálculo velocidad de bajada por centros de salud. E.P............................ 44 Tabla 11. Cálculo velocidad de bajada por comisaria. E.P. ...................................... 45 Tabla 12. Consumo por año de TV, Celular, Teléfono e Internet. Fuente INEI. ....... 47 Tabla 13. Promedio de hogares de 4 miembros por poblado a nivel nacional. E.P. 47 Tabla 14. Consumo de ancho de banda por hogar. E.P. .......................................... 48 Tabla 15. Cálculo de la velocidad de bajada por departamento. E.P. ...................... 49 Tabla 16. Cálculo de pisadas por región y velocidad de bajada. E.P. ...................... 50 Tabla 17. Determinación de caudales por departamento. E.P. ................................ 51 Tabla 18. Cálculo de la demanda de tráfico a nivel nacional. E.P. ........................... 53 Tabla 19. Número total de VSATs y tráfico por banda. E.P. ..................................... 57 Tabla 20. Instituciones consideradas de acuerdo con las premisas establecidas. E.P. ............................................................................................................................. 58 Tabla 21. Ancho de banda para las instituciones consideradas. E.P. ...................... 61 Tabla 22. Parámetros de configuración de las radios PTP y PMP. E.P. .................. 64 Tabla 23. Costo de VSAT. E.P. ................................................................................. 82 Tabla 24. Cálculo en el segmento terrestre satelital. E.P. ........................................ 82 Tabla 25. Cálculo en el segmento terrestre de la red inalámbrica. E.P. ................... 82 Tabla 26. Costos del segmento espacial. E.P. .......................................................... 83 Tabla 27. Costos OPEX del segmento terrestre. E.P. .............................................. 84 Tabla 28. Capital humano designado en la operación de la red. E.P. ...................... 84 Tabla 29. Costos OPEX del segmento espacial. E.P................................................ 85 Tabla 30. Valor actual de costos. E.P. ....................................................................... 86 Tabla 31. Factor de crecimiento. E.P. ....................................................................... 87 Tabla 32. Tasas de crecimiento de población rural, entre los años 2000 a 2040. E.P. .................................................................................................................................... 87 Tabla 33. Evaluación privada. E.P. ............................................................................ 88 Tabla 34. Evaluación social. E.P. .............................................................................. 90 1 INTRODUCCIÓN En nuestro país, acceder a los recursos de las comunicaciones en las zonas lejanas es un desafío que cada día se trata de afrontar. Con la implementación de la Red Dorsal Nacional de Fibra Óptica (RDNFO) y los proyectos de inversión pública del Programa Nacional de Telecomunicaciones (PRONATEL), “Instalación de banda Ancha para la Conectividad Integral y Desarrollo Social” de los departamentos del Perú, donde existen servicios en telesalud, teleeducación, conectividad a las instituciones beneficiaras, la brecha de las comunicaciones se trata de reducir. Sin embargo, aún existen localidades que no están dentro del aprovisionamiento para que puedan gozar de estos beneficios. En varios casos por ser localidades alejadas por temas de geografía, difícil penetración o difícil acceso. En tal sentido, la tesis se fundamenta en plantear una red de comunicaciones para estas localidades, con la intención de brindar comunicaciones, Internet y tecnología, promoviendo el desarrollo de estas zonas. En el capítulo 1 de esta tesis se presenta el establecimiento del problema existente en las áreas rurales alejadas. Se muestran problemas como la brecha y la pobreza digitales, la tala ilegal en las zonas tropicales como la amazonia, problemas en los sectores salud, educación y agricultura. Luego, se despliega el mapa de involucrados, el mapa de problemas, causas y efectos. Por último, se indica los beneficios y los alcances. Luego, en el capítulo 2 se abordan las tecnologías satelitales e inalámbricas con sus innovaciones que serán utilizadas. La situación actual de los satélites en el país, en Latinoamérica y en el resto del mundo. Se revisa los proyectos implementados en Perú para las comunicaciones rurales. Asimismo, se presenta el estudio de objetivos, planteando el objetivo central, los medios y fines para el cumplimento del mismo. Seguidamente, en el capítulo 3 se evalúan las alternativas y se elige la óptima, para realizar luego el desarrollo del diseño de red, de acuerdo con una metodología explicada. Posteriormente, se efectúa el diseño de las redes satelitales realizando el dimensionamiento para obtener el caudal satelital, el número de gateways y VSATs. Luego, se dimensiona la red de acceso con la información brindada por los ministerios asociados a cada institución, parámetros de la red, parámetros del terreno y los equipos de red y de los radioenlaces desplegados hasta las instituciones consideradas. Por último, en el capítulo 4 se realiza la estimación de los costos de los equipos en el espacio y equipos terrestres, red de acceso y se 2 incluye los gastos de operación y mantenimiento. Finalmente, se realiza la evaluación del proyecto. 3 CAPITULO 1: MARCO TEÓRICO Introducción Se expone la problemática de los poblados rurales, los antecedentes de tesis relacionados a soluciones satelitales para el país. Luego, se da el propósito de la tesis indicando el mapa de involucrados. Se define el problema, causas y efectos. Se indica los beneficios y los alcances. 1.1 Establecimiento del problema Pobreza digital Para definir la pobreza digital, tendríamos que citar la definición de “brecha digital”, según el informe de “análisis de la demanda por TICs: ¿Qué es y cómo medir la pobreza digital?” – Roxana Barrantes [1]. Esta definición, se comprende como desigualdad al uso de TICs a nivel de residencia o países. Para determinar la pobreza digital, se menciona primeramente las TICs (medios digitales de información y comunicación). Las definiciones se aproximan a partir de vectores de atributos relacionados con el empleo y consumo de las TIC:  Conectividad. Se necesita de un medio para la comunicación, lo que incluye dispositivos finales, así como redes fijas con conectividad física o redes móviles con conectividad inalámbrica.  Comunicación. Puede ser solo ida o de ida y vuelta, como ver programas televisivos nos mantiene informados ya que puede ser vista, sin embargo, no podemos comunicarnos con ella.  Información. Se fracciona en el establecimiento, almacenamiento, distribución, intercambio y consumo. En el informe, Barrantes [1] define pobreza digital utilizando cuatro variables: 1. Edad: A mayor sea una persona, es más probable que sea pobre digital. 2. Educación: A mayor nivel educativo, menos probable de ser pobre digital. 3. Infraestructura disponible: Se toma en cuenta la radio, TV, cable, teléfono fijo, dispositivo móvil, dispositivos finales, acceso a internet. 4. Funcionalidad cumplida: manejo que se brinda a las TICs, desde la captura de la información hasta la comunicación completa como gobierno electrónico. Si se asocia los tipos de pobreza digital con un vector de características relacionadas con TICs, se considera una organización de escasez o bienestar digital como la mostrada en la Tabla 1. 4 Tabla 1. Pobreza digital [1]. La columna inicial muestra el valor de nivel de conectividad: Si es mayor la conectividad, la categoría de pobreza digital será menor. El valor de conectividad “0”, representa a aquellos pobres digitales extremos. Los pobres digitales extremos son aquellos que utilizan las tecnologías para la obtención de información, ya sea porque no conocen el uso, o porque no brindan los servicios de comunicación o, aunque los conozcan, no tienen la edad o la capacidad de aprender lo suficiente para familiarizarse con los dispositivos y usarlos en todo su potencial. Serán considerados pobres digitales, los que se encuentren en un nivel equivalente de “I”. La escasez digital tiene métodos de comunicación a través de los cuales acogen información y pueden comunicarse. Los que estén en el nivel de conexión “II y III” no son considerados pobres digitales [1]. Barrantes, presenta en la Figura 1, algunos aspectos sobre la dinámica de clasificación utilizando los valores de edad y literalidad en capital humano. Hacen énfasis en un nivel mayor de bienestar digital con superior instrucción, o un rango de pobre digital con una tendencia al aumento de edad. 5 Figura 1. Nivel de Pobreza Digital [1]. La información acerca de la accesibilidad a las TICs, según el INEI en el informe de Evolución de la pobreza monetaria 2007-2018 [2], nos permite obtener una comprensión amplia del nivel de estos medios e identificar la brecha presente en los niveles de riqueza y necesidad. En la Tabla 2, se despliega el desarrollo de las familias con acceso a las TICs. Donde, en el año 2018, 83,2% de hogares con escasez cuentan con un móvil, asimismo, los hogares no pobres son 92,4%. Se realiza la comparación con el 2017, se ve un aumento de 1,9% en los hogares pobres con acceso a las TICs, siendo uno de los incrementos más significativos. Por otro lado, la conectividad a Internet en 2018 aumento a 4,4% con respecto del 4.1% del 2017 [2]. Tabla 2. Evolución de los hogares con acceso a las tecnologías de información y comunicaciones, según condición de pobreza, 2007-2018 [2]. 6 Tala ilegal en zonas tropicales La tala ilegal es una práctica que está relacionada con la pérdida de bosques en áreas forestales como el Amazonas. En el caso de nuestro país, una importante extensión del territorio está conformada por zonas tropicales. El proyecto de la ONU para el Medio Ambiente (PNUMA) y "Green Carbon: The Black Trade" de Interpol evalúan que del 50% al 90% es ilícito talar en estas zonas, y el tráfico ilegítimo se estima en cien mil millones de dólares al año. Global Forest Watch 2.0, es una tecnología que utiliza sensores remotos para mostrar imágenes de áreas forestales de alta resolución casi en tiempo real. A través de una combinación de datos satelitales y recopilados en la web, el sistema proporciona alertas de deforestación global para identificar áreas de tala ilegal y deforestación [3]. Puede facilitar la dirección y conservación de los bosques. Como ejemplo se tiene a un personal de una organización de protección forestal en Yakarta que recibe un aviso sobre una zona en deforestación. Él informará a las autoridades que se apresurarán por llegar al lugar y comenzarán a tomar precauciones para arrestar a madereros ilegales [3]. Sector Salud El año 2013 se generó una reforma en el sector salud de nuestro país que tenía como objetivo fortalecer el servicio de salud particular, colectiva y el amparo de los derechos humanos. Se estableció también mecanismos para el incremento de cobertura poblacional de salud, sin embargo, para lograrlo se necesita de la reducción de las limitantes de desigualdad en el sector salud para los pobladores en las zonas rurales alejadas del país [4]. 7 Se requiere de una expansión de la cobertura hacia las poblaciones mencionadas, a causa de las enfermedades en las zonas rurales como: tuberculosis, problemas gastrointestinales, desnutrición crónica y enfermedades parasitarias. Sector Educación Las brechas asociadas a la zona de residencia, aquellas que indica una desventaja rural, es muy pronunciada y persistente. Hoy en día, más residentes rurales tienen acceso a los servicios proporcionados por los centros urbanos cercanos, lo que sugiere la capacidad de variar la estructura en que se ofrecen los servicios educativos a los residentes que viven en áreas rurales cercanas a los centros urbanos. Por otro lado, también es concebible que se facilite la migración, lo que podría significar que precisamente aquellos con menos oportunidades se queden en el campo. Los jóvenes que viven en áreas rurales tienen más probabilidades de no poder obtener educación básica [5]. Sector Agricultura La conectividad a Internet, aunque es mayor en comparación con las localidades rurales, sigue siendo deficiente, lo que indica disparidades entre los agricultores urbanos y rurales. La proporción de acceso a Internet en los hogares encabezados por agricultores es baja, pero generalmente superior a la de la población rural. Esta cifra aumenta por la influencia de los agricultores que viven en áreas urbanas, donde es más probable que tengan puntos en común y brinden conectividad. Los agricultores que viven en áreas rurales están en desventaja en comparación con otros residentes rurales que realizan tareas no agrícolas que están más relacionadas con los servicios o el comercio [6]. La Figura 2 muestra los obstáculos y limitaciones más importantes que impiden que los agricultores accedan a Internet y computadoras, en donde, el acceso a las TIC es el factor principal y el resto factores secundarios. Las decisiones, las redes, las grandes industrias influyen en el nivel a las facilidades de las TICs. Según los especialistas, las brechas más significativas son las conexiones y el nivel de educación, le sigue el aumento de la economía y la impresión de que los agricultores usan poco las TICs [6]. 8 Figura 2. Brechas y limitantes al acceso a las TICs de los agricultores [6]. 1.2 Antecedentes Tesis de maestría PUCP En primer lugar, se considera como antecedente la tesis de título “IDENTIFICACIÓN DE UNA ALTERNATIVA SATELITAL PARA PROVEER SERVICIOS DE TELECOMUNICACIONES EN EL PERÚ”, por el Mag. Javier More Sánchez [7], en donde, el objetivo general es proponer y reconocer una opción satelital que brinde servicio de telecomunicaciones en localidades donde no llegará la Red dorsal nacional de fibra óptica (RDNFO) directa o indirectamente por medio de comunicaciones alámbricas e inalámbricas. En las conclusiones, se menciona que no es factible el alcance de comunicar a todos los centros poblados rurales con las redes propuestas por el estado, por lo que, la única opción es que los centros poblados sean implementados con una solución de telecomunicaciones satelital. De las alternativas que son consideradas la mejor y en el breve plazo a implementar es un satélite Hosted Payload en banda Ka. Seguido, se presenta la tesis de título “DISEÑO DE UNA RED SATELITAL MULTIBANDA DE BANDA ANCHA PARA COMUNICACIONES EN EL PERÚ.” Por el Mg. Alejandro Carlos Alcócer García [8], trabajo de tesis que busca proveer comunicaciones a localidades alejadas, mediante el diseño de una solución de satélites multibanda para las comunicaciones donde no llegarán las redes 9 regionales de PRONATEL. El objetivo es ampliar y mejorar el acceso a las telecomunicaciones en las comunidades lejanas del Perú. En las conclusiones, se logra demostrar el decrecimiento de la brecha digital, el alcance y el tráfico a desplegar en las instituciones que serán beneficiadas. Ambas tesis proponen soluciones satelitales de telecomunicaciones para desplegar la red en zonas alejadas, tomando en cuenta los datos del Programa Nacional de Telecomunicaciones (PRONATEL), se parte como referencia las redes regionales y la Red dorsal nacional de fibra óptica (RDNFO). Se considera que se brindará servicio a las localidades y el ancho de banda a tomar en cuenta por cada institución a las que se lleguen. Sin embargo, esta fuera de ambas tesis, el diseño inalámbrico o convergente que se podrá desplegar a partir de VSATs en los centros poblados o comunidades rurales alejadas. Sobre este aspecto, incidirá la presente tesis. Tesis de Pregrado PUCP Primeramente, se tiene la tesis titulada “DESARROLLO DEL PLAN NACIONAL DE COMUNICACIONES SATELITALES PARA EL PERÚ”, por Renato Chávez Maldonado y Rodolfo Diaz Vergara [9], en la tesis se sugiere que el fin de disminuir la brecha digital de las centros poblados aislados, mediante el uso de la tecnología debe ser por un sistema satelital, dado que, es considerado ahorrador, de veloz despliegue a diferencia de las tecnologías microondas o alámbricas. Se realiza el despliegue de un plan nacional satelital para tratar la reducción del acceso digital en las localidades rurales lejanas no consideradas por los proyectos de PRONATEL y la Red dorsal nacional de fibra óptica (RDNFO). En las conclusiones se menciona la necesidad de 20 beams de banda Ka satelital en la reducción de la brecha digital existente a nivel nacional. Así como, los gateways terrestres deben ser considerados con una ubicación donde no se tenga eventos de lluvia y cercanos a nodos de la RDNFO. 1.3 Propósito de estudio A continuación, se demuestra el propósito y los objetivos específicos y central. La metodología aplicada que se utiliza es la de mapas de problemas [10], compuesto por el problema central, el mapa de causas y efectos, el mapa de medios y el mapa de objetivos, especialmente si el proyecto involucra a instituciones nacionales. Mapa de involucrados 10 Se incluye a los pobladores del área rural, los establecimientos en salud, las instituciones de educación y las comisarias policiales. A continuación, se muestra los roles, la capacidad de participación y su interés: Población de áreas rurales En nuestro país se ha desarrollado mejoras en los últimos tiempos de la disminución de los índices de pobreza, descendiendo de 42,4% en el año 2004 a 20,7% para el 2015. En 2016, la escasez entre el área rural y urbana se triplicó: de 14 % a 44 %. Esto se refleja en las diferencias al acceso educativo, la salud y servicios financieros entre los pobladores urbanas y rurales [11].  Rol: La población rural requiere de medios de comunicaciones que, en su mayoría, algún operador de internet invierte en una zona que no es útil. Las instituciones estatales y privadas tienen inconvenientes en proveer contenidos y desplegar equipamiento en zonas lejanas, como la geografía accidentada que restringe la interacción de información. Acceder a estos servicios contribuirá en el crecimiento de la población desde el ámbito económico, administrativo y de desarrollo de la población, tratando de disminuir la pobreza y acortando la brecha digital [12].  Capacidad de participación: Es importante que, en la planeación y ejecución de TICs en el progreso de áreas rurales, se encuentre enfocado a la igualdad. Donde se asegura una deferencia por las demás personas o condición [12].  Interés: El acceso a la comunicación y la interacción de la información permitirá mejorar el desarrollo en las áreas rurales. El interés de los pobladores por comunicarse y compartir información podría mejorar en calidad de vida y bienestar. Establecimientos de salud Es de vital importancia que los establecimientos de salud, postas, tengan comunicación con sus centrales de red en cada localidad para la provisión de medicamentos, insumos médicos, y otros. Así como la comunicación en caso se requiera traslado de personal hacia una localidad donde podrán atender un caso de mayor complejidad o incluso tratar con telemedicina en una zona rural, la asistencia por parte de médicos especializados.  Rol: Las instalaciones de salud, se encuentran en la necesidad de brindar asistencia médica, a fin de proteger la vida de quien lo necesite. 11  Capacidad de participación: Cuentan con profesionales destacados en las regiones rurales y alejadas de nuestro país para prestar la atención en los establecimientos de salud.  Interés: Según el capítulo II del artículo 37 de la Ley General de Salud N° 26482 [13], las instituciones médicas y de apoyo, de cualquier tipo o naturaleza, deberán ejecutar con las obligaciones de las normas y reglas que expidan las autoridades sanitarias estatales en relación a locales físicos, material para equipar, recursos de asistencia, saneamiento e inspección a exposiciones y otros que realizan de acuerdo con su naturaleza. Instituciones educativas En las instituciones educativas se debe promover el acceso a las TICs por medio de equipamientos que complementen la enseñanza brindada.  Rol: Se exige de personas que sean deliberantes, con comprensión y conocimiento de los procesos que están a su alrededor, que se relacionen como iguales con un desarrollo de sus capacidades con el fin de desenvolverse en comunidad. Actualmente la educación es la base para la gobernanza y el futuro del país [14].  Capacidad de participación: A pesar de los escasos recursos, las instituciones educativas con apoyo del gobierno podrían brindar un servicio de enseñanza con TICs, mediante el uso de tabletas o laptops en los centros educativos.  Interés: La necesidad de TICs en las instituciones educativas para enseñar con recursos actualizados y alineados a las políticas de educación actuales. Comisarias Según la Ley orgánica de la Policía Nacional del Perú [15], en el artículo 2 se define como un organismo estatal establecido para dar garantía del orden policial, libertad del desarrollo de los derechos humanos en los ciudadanos y un correcto desempeño de las acciones civiles. La integran representantes de la legislación, el orden y la seguridad del país.  Rol: Tiene como objetivo principal velar, asegurar y restaurar el orden policial. Protegen y ayudan a los ciudadanos y comunidades. Garantizan el respeto de la legislación y la seguridad de los bienes del estado y privados. Evita, averigua y lucha contra la criminalidad. Atiende la seguridad y controla todas las fronteras del territorio nacional [15]. 12  Capacidad de participación: Para el desempeño de sus actividades y funciones, la policía nacional necesita la información actualizada en tiempo real a nivel nacional de las bases de datos de requisitorias, informe de vías, denuncias y otros. En especial en las zonas alejadas donde no es fácil el acceso.  Interés: Personal de la policía debe estar constantemente comunicado a nivel nacional para cumplir sus funciones, en especial en las zonas alejadas para mantener contacto directo con sus superiores y familiares. Definición del problema, causa y efectos Seguidamente, se define un mapa de problemas, donde se precisa el mapa de causas, la problemática central y el mapa de efectos. La implementación, hace alusión al proyecto de inversión pública: “Instalación de Banda Ancha para la Conectividad Integral y Desarrollo Social de la Región Ayacucho” [16]. Problema central del proyecto Inmediatamente de diagnosticar la coyuntura actual, se reconoció el problema principal: “Limitado acceso a los servicios de telecomunicaciones en los poblados rurales alejados del Perú” Origen que genera el problema Identificaremos las causas que ocasionan la problemática central. Causa directa 1 Inadecuado crecimiento en los servicios de telecomunicaciones de las regiones, por las siguientes causas: Causa Indirecta 1.1: El nivel de financiación del desarrollo de infraestructura adecuada para la presentación de servicios es limitado. Causa Indirecta 1.2: Tarifas elevadas en la operación de los servicios de telecomunicaciones. Causa directa 2 Las limitaciones socioculturales que impiden el acceso al servicio de telecomunicaciones son resultado de las siguientes causas: Causa Indirecta 2.1: Restricción del manejo, operación y control de las TICs en las telecomunicaciones. Causa Indirecta 2.2: 13 Falta de información y entendimiento de las mejoras y beneficios del potencial de las telecomunicaciones en las áreas rurales. Efectos del problema Luego de identificar el problema central, a continuación, presentamos los efectos generados directos e indirectos que llevan al efecto final. Efecto directo 1 Elevadas tarifas de las comunicaciones con las áreas externas y urbanas desde los centros poblados. Efecto Indirecto 1.1: Prominentes gastos de comercio en los ámbitos de la economía rural. Efecto Indirecto 1.2: Desigualdad digital existente entre el campo y la ciudad continua en crecimiento. Efecto Indirecto 1.3: El poder adquisitivo de los pobladores rurales ha disminuido. Efecto directo 2 Retrasos en la información financiera, salud, educación y cultura. Efecto Indirecto 2.1: Progresivo aumento de servicios y oportunidades de comercio es limitado. Efecto Indirecto 2.2: Disminución de mejoras en el progreso social y en la economía rural. Efecto Indirecto 2.3: Limitación en la obtención de servicios públicos. Efecto Final De acuerdo con los efectos, se considera un “Limitado crecimiento económico- social en las zonas rurales y sectores de preferente interés social del Perú.” Se representan en un mapa de causas y efectos como se muestran en la Figura 3, con la lista de causas en orden ascendente del problema central y terminando con la consecuencia de los efectos. 14 Figura 3. Mapa de causas y efectos [16]. 1.4 Significancia del campo Esto es necesario para cubrir la demanda de las comunicaciones en zonas rurales lejanas de nuestro país donde no llegarán las redes regionales. Para ello, se considera una red satelital y una red de acceso inalámbrica que permite establecer comunicación en las zonas alejadas de difícil acceso. A continuación, analizamos los beneficios que se obtienen en el breve y largo periodo. Beneficios en el breve plazo del proyecto Educación Las instituciones educativas del gobierno serán beneficiadas con la implementación de servicios de teleducación, Internet con acceso a información para mejorar la calidad de enseñanza, los profesores podrán capacitarse constantemente mediante el uso de plataformas virtuales a las que tendrán acceso sin de acudir a una localidad a horas de distancia. Los alumnos responderán a la creciente demanda de profesionales. Salud pública Las instituciones de salud podrán comunicarse con las postas implementadas en las zonas rurales sin necesidad de esperar horas. El uso de la telemedicina, y asistencia remota en consultas con médicos especializados, utilizando plataformas de video llamadas en tiempo real y conferencias. Los establecimientos de salud de las áreas 15 rurales y urbanas podrán acceder a un registro único interconectado al historial médico de todos los ciudadanos en el país, para poder compartir información con el personal médico mediante sesiones en conjunto. Servicios de atención a la ciudadanía Las instituciones del estado al servicio ciudadano tendrán módulos donde se podrá gestionar diversos servicios de entidades como: RENIEC, Banco de la Nación, SUNAT, y otros para la gestión de documentos de identidad y pago de servicios. Masificación del acceso a Internet y red móvil Se tiene la posibilidad de poder brindar servicio de portador a operadores que puedan implementar Estaciones Bases con servicio 3G, 4G e incluso 5G. Se podrá gestionar el uso de antenas en modo alquiler para ISP en los poblados rurales. Monitoreo y predicción de eventos naturales Las instituciones con defensa civil podrán realizar el monitoreo con tecnología IoT de sensores de corta o larga distancia y una red de gateways sobre la cual recibirán información en tiempo real de prevención de desastres, las cuales estarán integradas a sus sistemas de monitoreo y podrán ser difundidas a entidades como el COEN. Beneficios en el largo plazo del proyecto Sistema nacional de salud Adoptar el uso de TICs para el uso masivo en zonas rurales. Mejorando la calidad de la atención mediante uso de TICs, herramientas tecnológicas y capacitación al personal de salud y pacientes en su uso. Por ejemplo, gestión de citas médicas, coordinación de los centros de salud rural para trasladar a los ciudadanos en caso de requerir atención en centros de salud urbanos. Seguridad nacional Se podrá disponer de un mayor control implementando cámaras en las plazas de los centros rurales o calles principales, administradas por los puestos policiales. Rápido despliegue de efectivos policiales y de seguridad en caso se requiera en algún punto del centro poblado rural. Mayor seguridad en las carreteras Mejorar los puntos de conexión y aprovisionamiento de las vías que permiten el acceso hacia los poblados rurales. Monitoreo en tiempo real de unidades y control de carreteras. Agroindustria 16 En el sector agricultura se podrá mejorar la eficiencia de los cultivos, cosechas y otros mediante el uso de dispositivos IoT, Big Data, softwares de gestión, drones de monitoreo y sensores de monitoreo de humedad y temperatura. 1.5 Alcance de la tesis El objetivo de la tesis tratará el despliegue de redes de acceso inalámbrica en las localidades que no serán tomadas en cuenta por los proyectos regionales del Perú. A partir de la llegada de una VSAT satelital a la red de acceso de cada centro poblado, se tomará en cuenta varias alternativas de solución para desplegar una red inalámbrica hacia las instituciones del estado y el impacto que se tendrá en ellas. El área para considerar que se cubrirá será tomada en cuenta en el capítulo 3, considerando el tipo de localidad y área geográfica por departamento. 17 CAPITULO 2: ESTADO DEL ARTE Introducción Se abordará todo lo referente a tecnologías satelitales e inalámbricas terrestres, así como sus innovaciones, la situación del servicio satelital en Perú, Sudamérica y los más importantes a nivel mundial. Asimismo, se realizará una revisión sobre los proyectos implementados de comunicación rural en el Perú. Finalmente, se presenta el estudio de los objetivos y se plantea el objetivo central, indicando los medios y fines para su cumplimiento. 2.1 Marco general de las tecnologías Comunicaciones satelitales Los satélites son la mejor solución para asegurar la conectividad en áreas con cobertura geográfica compleja y ofrecer servicios en circulación. Asimismo, permiten la expansión de múltiples señales de manera constante por medio de una conexión óptima. Son capaces de conectar múltiples dispositivos, siendo una característica indispensable para IoT (Internet de las Cosas); así como respaldo (back up) de los servicios y aseguramiento de la conectividad. Puesto que los satélites se encuentran orbitando el espacio, la señal que transita limita a que sea considerado para sesiones de video llamada o en otros servicios que precisan elevadas tasa de transferencia de ancho de banda [17]. A) Satélites HTS Los satélites HTS permiten datos de banda ancha a agrandes velocidades mediante el reúso de frecuencia y diversos haces puntuales que acrecienta su productividad, de esa manera es posible disminuir el precio en el bit entregado. Los diversos haces HTS hacen uso de reacondicionamiento de frecuencias, de manera similar con celdas de redes móviles. Es posible acondicionarlo entre haces cercanos combinándose en polarización ortogonal, lo cual genera un aumento en su capacidad. Es posible utilizar tres configuraciones de arquitectura, las cuales son mostradas en Figura 4 [17]. 18 Figura 4. Arquitectura de red de los satélites HTS [17]. Del libro Innovations in Satellite Communications and Satellite Technology [18], de Daniel Minoli, se define un HTS como un satélite que emplea grandes haces puntuales en un territorio especifico. Lo cual permite ofrecer una cobertura de esa área de servicio proporcionando gran capacidad a los pobladores por un bajo costo por bit. En cuanto a los demás satélites que orbitan ofrecen servicios en banda Ku, en la actualidad ofrecen grandes capacidades y prestan servicios de streaming, encontrándose una ocasión de mejora en los satélites que dan servicio de banda ancha con tecnología de haces puntuales en banda Ka. Los HTS se encuentran generando cambios significativos en la economía y la mejora en la transmisión de datos satelital, lo cual hace posible que los operadores de internet puedan presentarse con tarifas de datos mensuales con “cuotas de Gigabytes” competitivas con los servicios ofrecidos actualmente de 4G. B) Características de los satélites HTS Las características de los HTS que son vitales en el avance de las TICs son [19]:  Cobertura Global  Capacidad para conexiones en zonas remotas y de difícil acceso.  Capacidad para reforzar redes terrestres en núcleos densamente poblados.  Rápida instalación de gateways y VSATs.  Papel fundamental en el futuro ecosistema 5G.  Capacidad de soporte al servicio móvil, distribución de contenidos, etc.  Aplicaciones futuras de M2M, o IoT. C) Satélites y telefonía móvil 5G Un satélite es el sistema más eficaz para obtener comunicaciones con las zonas lejanas. Las redes satelitales se encuentran en constante evolución para mantenerse actualizados:  Crecimiento en el caudal (throughput) y capacidad en Tbps. 19  Incremento de potencia.  Manejo en frecuencias Q/V-bands entre los 33 y 75 GHz.  Costo reducido por bit de comunicaciones de datos. Al formar parte un sistema satelital del ambiente 5G, genera un aumento en la capacidad para recuperarse, ya que las bandas como la Banda L son idóneas para aplicativos de operación continua como los servicios de ciberseguridad y monitoreo de incidencias [20]. Comunicaciones Inalámbricas Los países que se encuentran en crecimiento, es común que las grandes extensiones de áreas rurales no cuenten con acceso a las telecomunicaciones, lo que dificulta el crecimiento y bienestar en la comunicación de los pobladores rurales. Los precios altos de las tecnologías comunes en las áreas urbanas, el difícil acceso a la energía eléctrica, el acceso limitado en áreas remotas, la carencia de sistemas de seguridad en las áreas deshabitadas son los principales factores limitantes. Por lo que, es imprescindible de brindar tecnologías que consideren estos requisitos [21]. Ejemplos: VHF: Dispone de un alcance promedio de 70 kilómetros, en la transferencia de datos, se puede configurar comunicación entre la radio y el dispositivo final en el centro de operación [21]. HF: Cuentan con un rango geográfico amplio, por lo que pueden comunicarse con estaciones dentro y fuera de un mismo país. Por su gran extensión, es posible utilizarse en la comunicación que están a más de 100 de kilómetros de rango, pero no se usan en este diseño por su baja confiabilidad [21]. IEEE 802.11 WI-FI: El estándar inalámbrico fue determinado por el Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE). Inicialmente, el 802.11 se propuso e implementó para ser una red local inalámbrica (WLAN) destinado a entornos de poca extensión llamados SOHO Small Office, Home Office, sin embargo, el requerimiento de comunicación para mejor rapidez de ancho de banda a mayor velocidad de transmisión ha llevado a abordar y alcanzar mayores capacidades. IEEE 802.11 se compone de las siguientes capas: MAC (Control de acceso a medios) y física. Proporcionan una desunión de funciones y permiten el uso de un solo protocolo de datos para distintos métodos de transporte [22]. El estándar 802.11b surgió de la necesidad de lograr velocidades más altas en la banda de los 2.4 GHz, es nombrado como 802.11 Wireless Fidelity (Wi-Fi). Soporta anchos de banda de 11 Mbps. Fue aceptado en 1999, la 802.11b incluye las 20 características del estándar 802.11, proporcionando una funcionalidad equivalente a Ethernet en redes inalámbricas [22]. Wi-Fi 6: El interés por el acceso a las tecnologías inalámbricas por parte de las personas se ha convertido en la actualidad en un requisito indispensable, es por ello por lo que, el rendimiento del ancho de banda pasa a ser critico por lo que se espera una conexión Wi-Fi confiable. La IEEE y la Wi-Fi Alliance han trabajado en identificar áreas de mejora en el estándar actual (802.11ac), lo cual originó un aumento en el rendimiento en condiciones típicas. Un nuevo estándar llamado 802.11ax publicado en el 2018 y llamado Wi-Fi 6 por la Wi-Fi Alliance tiene como objetivo mejorar la eficiencia en que se maneja los dispositivos de red de manera simultánea [23]. 802.11ax ha mejorado la característica de consentir que ocho dispositivos puedan transmitir en simultaneo utilizando un canal exclusivo para cada uno. El procesamiento de IoT se ve mejorado por los modos operativos para equipos de eficiencia energética y bajo tráfico de red, como ejemplo el de una red de sensores, dispositivos para el sector salud y automatización. Se distingue a los equipamientos de un punto de acceso 802.11ax que utilizan solo un canal de 20 MHz el cual opera en la banda de 2,4 y 5 GHz [23]. 2.2 Servicio satelital en Perú, América latina y a nivel mundial Situación actual del servicio satelital en el Perú PeruSat-1: La Agencia Espacial del Perú (CONIDA), es responsable de la gestión del satélite peruano PerúSAT-1. El 15 de setiembre de 2016 fue puesto en marcha, tiene como responsabilidad la exploración del planeta. El satelite remite a diario imágenes del Perú del mundo. Sirve para aplicaciones de distintas áreas como Planeación, Agricultura, elaboración, Manejo del Riesgo de Desastres [24]. PUCP SAT-1: El proyecto radica en la concepción, construcción, demostración y puesta en órbita del satélite de órbita baja con propósitos académicos y de investigación. El satélite que fue unificado en Roma, tuvo una puesta en órbita el 21 de noviembre del 2013 [25]. Pocket-PUCP: Llamado el más ligero de los satélites, cuenta con fabricación de aluminio y su peso es de 97 gramos. Su objetivo es remitir reportes de temperatura a la estación terrestre por medio de clave morse [26]. Chasqui 1: De propósitos académicos, el nano satélite fue creado y conformado por ingenieros de la Universidad Nacional de Ingeniería. Captura y transmite datos e imágenes en el campo visual, infrarrojo y datos de sus sensores incluidos [27]. 21 UAPSAT 1: Los estudiantes de la Universidad Alas Peruanas en Perú comandan y controlan NanoRacks-UAPSAT-1, el cual estudia los fenómenos meteorológicos desde el espacio. La investigación verifica diversos instrumentos electrónicos, de orientación y estabilización de instrumentos de detección de temperatura diseñados para reunir contenido de la temperatura en el espacio [28]. Satélite peruano de comunicaciones para cerrar las brechas de telecomunicaciones en el país. Según el artículo elaborado por el Profesor Christian Chee [29]. La brecha de infraestructura en el país es significativa, y la industria de las telecomunicaciones no es la excepción. Gran parte de la brecha está en las áreas rurales del Perú, donde hay más de treinta mil poblados que carecen de servicios de telecomunicaciones y no forman parte de un proyecto viable que pueda conectarlos a corto o mediano plazo. Estos poblados contemplan más de 2.5 millones de peruanos. Perú cuenta con los recursos de posición orbital asignados por la ITU, que no vienen siendo utilizadas: 85.8°W y 89.9°W. Estas posiciones están designadas para servicios planificados de la ITU (utilizando frecuencias no estándar). La capacidad de datos proporcionada por el satélite permitiría brindar el servicio de backhaul móvil, dando un aseguramiento del 100% de cobertura de servicio móvil en todo el territorio en las tecnologías 3G, 4G y 5G. Esta solución de satélite nacional se puede implementar de la misma manera que la Red dorsal nacional de fibra óptica (RDNFO), esto es, establecer un operador neutral que proporcione capacidad a los operadores que brindan el servicio a los usuarios finales. [29]. Situación actual del servicio satelital en América latina y en el mundo Telstar-19 VANTAGE: Fue construido por SSL, compañía de Maxar Technologies, y es el más reciente de una nueva generación de satélites Telesat, sirve a los aplicativos que utilizan considerable ancho de banda, que es progresivamente más solicitado por las personas a nivel mundial. Telstar-19 VANTAGE, con varias áreas de cobertura en las Américas y el Atlántico, combina haces regionales y haces puntuales de alto rendimiento en la banda Ku con haces HTS en banda Ka [30]. Amazonas 5 Hispasat: “Hispasat” es un operador con origen en España de satélites y lidera la asignación en idioma español y portugués en el área, por su parte, “Gilat Satellite Networks” es líder de tecnologías para redes satelitales y servicios, ambos han alcanzado conjuntamente distribuir la capacidad de servicio satelital de Hispasat en la banda Ka sobre el territorio de Brasil. De esta manera, 22 será posible ofrecer a los pobladores del país un acceso de alta calidad a internet, incluso en zonas alejadas de difícil acceso, lo que ayudará a la disminución de la brecha digital y estimulara al crecimiento del país [31]. SES-14: Es un satélite de la empresa SES que se encuentra posicionado en la órbita 47,5 grados oeste, brinda servicios a las regiones de Latinoamérica, Norteamérica, el norte del océano atlántico y el occidente de África. Cuenta con un espectro de haces de banda C y Ku, abarca haces puntuales en banda Ku. SES-14 es sucesor en América del satélite SES-15, lanzado en mayo de 2015 [32]. Telstar-18 VANTAGE: Es un satelite HTS, de la empresa de satélites canadiense Telesat. Fue concebido a finales del año 2015 y está destinado a reemplazar al satélite TELSTAR-18 posicionado en la órbita geoestacionaria este 138°. Se encuentra incorporado en la plataforma satelital SSL-1300, brinda comunicación en el área Asia-Pacífico en banda C y Ku incorporando haces de gran espectro y rendimiento [33]. Amazonas 3: Orbith es la empresa que opera en exclusividad toda la capacidad satelital provista en Argentina por medio del satélite Amazonas 3, el cual fue lanzado en 2013. Se encuentra en una ubicación orbital óptima, con niveles de capacidad y cobertura sin precedentes, brindando la más alta tasa de velocidad y confiabilidad de conexión en Latinoamérica. Amazonas 3 brinda servicios de banda en Brasil para Hispamar y en Argentina, tras una resolución del Ministerio de Comunicaciones argentino, dentro del pacto de reciprocidad firmado entre los dos países [34]. 2.3 Comunicaciones rurales en el Perú Red dorsal nacional de fibra óptica (RDNFO) Conforme al decreto de urgencia N.º 001-2011 con fecha 17 de enero del 2011, se manifiesta que es de obligación y prioridad del estado su ejecución por la Agencia de Promoción de la Inversión Privada - PROINVERSIÓN, el impulso de la inversión privada en el proyecto: “Desarrollo de la Banda Ancha y masificación de la fibra óptica en zonas rurales y lugares de preferente interés social del país: Proyectos Cobertura Universal Sur, Cobertura Universal Norte y Cobertura Universal Centro”. El cual se encuentra ubicado en el país con alcance a nivel nacional y tiene una proyección de 13400 kilómetros de fibra óptica que conecta a 22 capitales de departamento y 180 capitales en provincia [35]. La "Red Dorsal Nacional de Fibra Óptica: Cobertura Universal Norte, Cobertura Universal Sur y Cobertura Universal Centro" cuenta con las siguientes redes: La red de Transporte y de Acceso de señal de Telecomunicaciones. 23 La red de transporte tiene como objetivo la formulación, construcción y ejecución de la Red Dorsal Nacional de Fibra Óptica para conectar la capital Lima con 22 capitales de departamento y a través de la red con las capitales de provincia mediante la implementación de fibra óptica. El propósito de la red de acceso es la formulación, construcción y ejecución de redes inalámbricas y microondas en las poblaciones cercanas a la red de fibra óptica, con el objetivo de cumplir con el servicio de telefonía e internet para los pobladores mediante enlaces de radio frecuencia [35]. Proyectos regionales – PRONATEL La ley N° 29904 “Ley de Promoción de la Banda Ancha y Construcción de la Red Dorsal Nacional de Fibra Óptica”, se promulga con el fin del estado de impulsar el crecimiento, el uso, masificación y expansión de las telecomunicaciones en el territorio peruano en las zonas urbanas y rurales, así como en la oferta y en la demanda de la prestación del servicio, fomentando el crecimiento de infraestructura, utilidad, capacidad, aplicativos y técnicas digitales como facilitador del cierre de brechas digitales e inclusión económica del poblador rural. La Secretaria Técnica del Fondo de Inversiones en Telecomunicaciones (FITEL), actualmente Programa Nacional de Telecomunicaciones (PRONATEL), del Ministerio de Transportes y Comunicaciones, en concordancia con las capacidades brindadas en el artículo 7.4 de la Ley número 29904, formuló 21 Proyectos Regionales denominados: “Instalación de Banda Ancha para la conectividad y desarrollo social” [36]. Consideran el despliegue de una red de transporte que tienen como medio de comunicación el tendido de fibra óptica (treinta mil kilómetros en todo el país) asignado a la red de transporte y con conectividad en las capitales de distrito, donde su origen a partir de los nodos de suministro que son establecidos por la red dorsal nacional de fibra óptica (RDNFO) que están en cada capital de provincia. De igual modo, incorpora el funcionamiento de una red inalámbrica de banda ancha, el cual posee la intención fundamental de ofrecer acceso a los servicios de banda ancha de internet e intranet en los centro poblados considerados por los proyectos [36]. Los proyectos regionales permitirán la conexión a 1530 capitales de distrito equivalente a 82% de capitales, mediante un sistema de telecomunicaciones con capacidad para brindar mayores velocidades de comunicación, altamente disponible y alta fiabilidad, con lo que se beneficiarán a 6620 poblaciones que contarán con servicio a internet y favorecerá a 4 millones de personas, 7348 24 colegios, 3735 establecimientos médicos y 566 establecimientos policiales. Los proyectos regionales conllevan una subvención de US$ 1909 millones, que estará financiado en participación del estado peruano y con operación de distintas corporaciones privadas de acuerdo con las regiones. Con la posibilidad y el beneficio de ofrecer servicios como la teleeducación, TICs, telesalud y gobierno electrónico [36]. 2.4 Análisis de objetivos De acuerdo con el mapa de problemas desarrollado en el capítulo 1, a continuación, se desarrollará la definición del mapa de objetivos, medios y fines en la Figura 5. Definición de Medios y fines Se realiza un cambio de las condiciones negativas en el mapa de problemas para convertirlas a condiciones positivas, siendo factibles y deseables. Al realizarlo, las causas serán medios, los efectos serán fines y la problemática central se pasará a ser el objetivo central. Objetivo central Se plantea el siguiente objetivo: “Ampliación y mejora del acceso a los servicios de telecomunicaciones en los poblados rurales alejados del Perú.” Medios para lograr el objetivo central Medio de Primer Nivel 1: Promover el crecimiento en los servicios de telecomunicaciones en las regiones. Para su realización, se presentan los siguientes medios: Medio Fundamental 1.1: Fomentar la financiación de infraestructura apropiada para la prestación de servicios. Medio Fundamental 1.2: Reducir las tarifas elevadas en la operación de los servicios de telecomunicaciones. Medio de Primer Nivel 2: Acortar limitaciones socioculturales que impiden el acceso al servicio de telecomunicaciones. Para cumplirlo, se tiene los siguientes medios: Medio Fundamental 2.1: Realizar capacitaciones y formación en el empleo, operación y control de herramientas tecnológicas de telecomunicaciones. 25 Medio Fundamental 2.2: Enriquecer el entendimiento de las mejoras, beneficios y el potencial de las telecomunicaciones en las áreas rurales. Fines para cumplir con el fin del proyecto Fin Directo 1: Decrecimiento de las tarifas de las comunicaciones con las áreas externas y urbanas desde los centros poblados. La consecuencia contribuirá la ejecución de los próximos fines: Fin Indirecto 1.1: Aminorar gastos de comercio en los ámbitos de la economía rural. Fin Indirecto 1.2: Decrecimiento de la desigualdad digital entre el campo y la ciudad. Fin Indirecto 1.3: Mejoras en el poder adquisitivo de la población rural. Fin Directo 2: Mejora en la entrega de información financiera, salud, educación y cultural. La consecuencia del fin directo contribuirá a concretar los siguientes fines indirectos: Fin Indirecto 2.1: Impulsar el progreso de servicios y oportunidades de comercio. Fin Indirecto 2.2: Mejora en el progreso social y en la economía rural. Fin Indirecto 2.3: Mejora en la obtención de servicios públicos. Fin del Proyecto El cumplimiento de los medios aportará a la obtención de medios del primer nivel y la realización de estos logrará el objetivo central, al mismo tiempo, tendrá fines directos e indirectos, los cuales, ayudarán a lograr el fin del proyecto. Este fin es: Aportar al crecimiento económico-social en las zonas rurales y sectores de preferente interés social del Perú. 26 Figura 5. Mapa de objetivos, medios y fines, y objetivo central. E.P. De lo establecido, se plantean los siguientes objetivos de la tesis: Objetivo central: Ampliación y mejora del acceso a los servicios de telecomunicaciones en los poblados rurales alejados del Perú” Para cumplirlo, se planteará la alternativa de implementar una red inalámbrica para brindar servicio de comunicaciones móviles de Internet, voz y datos a partir de una red satelital HTS multibanda. Objetivos específicos: Se desarrolla una red inalámbrica para brindar servicio de telecomunicaciones a los centros poblados alejados de las zonas rurales que no serán contemplados por los proyectos de redes regionales ni por la Red dorsal Nacional de fibra óptica. Realizar un despliegue de redes acorde a la demanda generada por el tráfico de consumo de datos de las instituciones consideradas:  Colegios.  Postas médicas.  Comisarías.  Municipios – Centro Poblados.  Pobladores.  Proveedores de Internet (ISP) – Carriers. 27 CAPITULO 3: DISEÑO DE LA RED Introducción Se opta por decidir la mejor opción de las tres propuestas planteadas. A partir de ello, se desarrolla el diseño de las redes satelitales y de acceso, donde se brinda la disponibilidad de cada red, sus parámetros a considerar, los cronogramas de trabajo, el dimensionamiento del alcance, caudal y ancho de banda asignado de los centros poblados e instituciones y la determinación de los gateways, VSATs, equipamiento de red inalámbrica y parámetros de equipamiento espacial y terrestre. 3.1 Evaluación de las alternativas propuestas Se evalúan las tres opciones propuestas y se seleccionará la mejor estrategia, como se muestra en el mapa de medios y fines. Se están considerando las siguientes propuestas: 1. Poblados utilizan enlace de la RDNFO y los proyectos del estado 2. Poblados utilizan enlace con tecnologías disruptivas. 3. Poblados utilizan enlace satelital VSAT de HTS multibanda. Poblados utilizan enlace de la RDNFO y los proyectos del estado Se podría desplegar conectividad a partir la Red dorsal nacional de fibra óptica (RDNFO) y de los proyectos de “Instalación de Banda Ancha para la conectividad integral y desarrollo Social”, con enlaces de fibra óptica o radio punto a punto desde los nodos de integración, transporte y acceso. A) Evaluación Técnica A partir de la RDNFO desde una capital de distrito y la red de transporte o acceso en los 21 proyectos de banda ancha regional, se podrá brindar enlaces de red para conexiones por medio de fibra óptica o enlace inalámbrico punto a punto y punto multipunto. El cual, atendería a los centros poblados considerados en el presente trabajo de tesis. B) Evaluación Económica Se realizó una evaluación económica con los montos reales de los costos de la red de acceso en las 21 regiones de los proyectos ejecutados por PRONATEL. En donde, en la Tabla 3 se despliega el cálculo de inversión por localidad en cada región y a este monto se le multiplico las localidades consideradas para el presente trabajo de tesis de 100 a 300 pobladores. El costo total del proyecto con las 21 regiones nos brinda un aproximado de $ 4,385,566,424.45 dólares americanos. 28 Tabla 3. Costos del proyecto continuación de redes regionales. Fuente: Pronatel y E.P. Departamento Red de acceso Localidades Costos por localidad Nuevas localidades Costos totales APURÍMAC $ 54,952,950.00 285 $192,817.37 467 $90,045,711.05 AYACUCHO $ 68,555,240.00 350 $195,872.11 609 $119,286,117.60 HUANCAVELICA $ 67,266,027.00 354 $190,017.03 651 $123,701,083.55 LAMBAYEQUE $ 47,625,904.00 355 $134,157.48 411 $55,138,722.66 TUMBES $ 8,137,070.00 56 $145,304.82 20 $2,906,096.43 PIURA $ 65,015,780.00 449 $144,801.29 864 $125,108,316.08 CAJAMARCA $ 120,139,200.00 811 $148,137.11 2291 $339,382,129.72 CUSCO $ 76,068,000.00 371 $205,035.04 1186 $243,171,557.95 AMAZONAS $ 70,909,778.00 247 $287,084.12 524 $150,432,079.64 ICA $ 22,091,124.00 75 $294,548.32 179 $52,724,149.28 LIMA $ 62,045,371.00 264 $235,020.34 335 $78,731,815.47 JUNÍN $ 69,140,640.00 425 $162,683.86 948 $154,224,298.16 PUNO $ 84,068,777.00 162 $518,943.07 1674 $868,710,695.67 MOQUEGUA $ 16,752,913.00 258 $64,933.77 42 $2,727,218.40 TACNA $ 16,901,142.00 320 $52,816.07 31 $1,637,298.13 ANCASH $ 91,186,760.00 447 $203,997.23 921 $187,881,445.10 HUÁNUCO $ 52,974,346.00 56 $945,970.46 995 $941,240,611.96 LA LIBERTAD $ 92,191,788.00 108 $853,627.67 720 $614,611,920.00 PASCO $ 22,175,308.00 418 $53,050.98 166 $8,806,462.03 SAN MARTIN $ 47,225,192.00 230 $205,326.92 623 $127,918,672.24 AREQUIPA $ 33,262,961.00 51 $652,214.92 149 $97,180,023.31 TOTAL $ 1,188,686,271.00 6092 $ 5,886,359.98 13806 $ 4,385,566,424.45 El costo de la implementación tendría dificultades por el hecho que se necesitaría empalmes de fibra óptica, postes para su implementación demandando un mayor coste y para el radio enlace punto a punto. Sería muy difícil llegar a los saltos requeridos, a causa de la demografía y acceso. Asimismo, supera ampliamente el monto proyectado en los Proyectos Regionales, en donde tampoco es tomado en cuenta los principales departamentos de la selva. C) Conclusiones de la evaluación El ancho de banda a utilizar en los centros poblados donde se pretende desplegar el servicio no sería suficiente por la capacidad que tienen los nodos de acceso que actualmente se encuentran en los proyectos regionales y por la difícil penetración al acceso de las comunicaciones en las áreas rurales. De lo evaluado económicamente, se verifica un incremento mayor en los costos en comparación a lo validado en los Proyectos Regionales lo que hace no viable esta alternativa. Y, por lo tanto, esta alternativa quedaría descartada. 29 Poblados utilizan enlaces con tecnologías disruptivas. LOON es una red de globos que viajan al borde del espacio. Asociado a un operador en nuestro país podría brindar cobertura conveniente después de desastres naturales. Brindando conectividad de globos que vuelan a 20 km en la estratosfera. A) Evaluación Económica El acceso a Internet podría ampliar las oportunidades económicas en las poblaciones que no acceden a los servicios de telecomunicaciones. B) Conclusiones de la evaluación La opción de globos LOON de Google no será tomada en cuenta, porque solo se asocia con operadores móviles a nivel mundial. Asimismo, para poder brindar el servicio a todo el país se necesitaría de más de uno de estos globos y de un dimensionamiento y un análisis de estabilidad de los globos. Por acción del aire a la altura en que son monitoreados es posible que se mantengan en constante movimiento. Poblados utilizan enlace satelital VSAT de HTS multibanda. Esta opción sería la más beneficiosa para las áreas rurales y centros poblados que no son considerados por los proyectos de conectividad de banda ancha del estado, como se mostrará en la presente tesis. A) Evaluación Técnica La capacidad de las tecnologías satelitales HTS Ka y Ku, será utilizado en cubrir todo el territorio peruano y sus regiones, con tráfico suficiente para cubrir todas las localidades de los centros poblados considerados. La banda C se utilizará en lugares dispersos, principalmente en áreas como la selva donde es confiable en escenarios de lluvias torrenciales y difícil penetración. En las localidades se instalará una VSAT, desde donde se tendrá una red inalámbrica utilizando radio enlaces hacia las instituciones consideradas en el proyecto de tesis. B) Evaluación Económica Sería la opción más conveniente en lo que respecta a rentabilidad y costo. Se elabora un diseño basado en tecnologías de satélites de alto caudal. Con ese propósito, se empleará la siguiente metodología de diseño de VSAT, realizada por el Profesor Christian Chee [37], la cual se muestra en la Figura 6 : 30 Figura 6. Proceso de diseño de una red VSAT [37]. C) Conclusiones de la evaluación El satélite HTS multibanda sería capaz de atender la demanda de las instituciones consideradas como los colegios, puestos de salud, comisarias, órganos de gobierno, internet y telefonía móvil. Se considera ofrecer servicio de telecomunicaciones conforme a las regiones y la demografía presentada, implementando una solución para cada tipo de región de nuestro país. 3.2 Diseño de red satelital Tiene por finalidad brindar el servicio de Internet en los colegios, puestos de salud, comisarias, municipalidades y centros poblados. A partir de una red satelital HTS, se tendrá un diseño de 15087 localidades de 100 a 300 personas y 17836 centro beneficiarios como centros educativos, centros de salud y comisarias. Estas localidades no son consideras dentro de los Proyectos regionales. En las consideraciones de diseño, se tiene el proceso de diseño de la Figura 6, la cual seguirá el modelo del tráfico IP, el comportamiento y tratamiento de todos los centros poblados seleccionados de todo el Perú. Luego, en las entradas (Demanda) consideraremos los recursos satelitales para obtener como salidas (Oferta), la capacidad del tráfico de red necesitado, la capacidad del ancho de banda en bajada desde y hacia los satélites. Según el tráfico de salida se realiza la dimensión del ancho de banda necesitado, de acuerdo con lo requerido en las bandas Ka, Ku y C, terminales, gateways y la cantidad de VSATs. Disponibilidad de la red satelital 31 Se ha considerado una redundancia en pisadas donde las bandas Ka y Ku son respaldadas en caso de contingencia con las pisadas de la banda C. Se ha estimado un valor de 95% de disponibilidad. Parámetros de la red satelital Los parámetros para diseñar la red satelital están basados en el modelo presentado por el profesor Christian Chee. Donde, se presenta a continuación los valores considerados: 1. Tasa de información comprometida (CIR): Velocidad promedio que la red está comprometida a entregar en condiciones normales. 2. Velocidad de bajada (FWD): Es el valor de transferencia en bit hacia cada consumidor. Expresado en Mbps o Gbps. 3. Asimetría (FWD-RTN): Es el vínculo entre velocidad de bajada y subida. 4. Factor de Simultaneidad: Es el valor que indica el porcentaje de usuarios que son permitidos a la red. 5. Asignación en colores en las bandas Ka y Ku: Es destinado cada color para las cuatro frecuencias que son utilizadas. A las cuatro frecuencias se les denomina clúster. En la Figura 7 se muestra circunferencias las cuales han sido designadas para utilizar módulos en 4 distintas frecuencias: Figura 7. Reutilización de frecuencias en Clúster. E.P. 6. Asignación de color banda C: Se brinda un color a las frecuencias que se aplican para abarcar todo el territorio del Perú, como se muestra en la Figura 8. Además, se 32 superpone las cuatro frecuencias en solo dos pisadas, utilizando la multiplexación por división de frecuencias [8]. 7. Diámetros de las pisadas de satélites: En la presente tesis se asignará los siguientes diámetros en kilómetros mostradas en la Tabla 4, donde se realiza la conversión de millas a kilómetros: Tabla 4. Diámetro de pisadas satelitales E.P. Banda Diámetro en millas milla a Km Diámetro en kilómetros Ka 200 millas 1.609 321.80 kilómetros Ku 600 millas 1.609 965.40 kilómetros C 1000 millas 1.609 1609 kilómetros Figura 8. Reutilización de frecuencia en banda C. E.P. 8. Capacidad de velocidad por pisada: Se presenta el siguiente dimensionamiento para calcular la calidad total de la red: Tabla 5. Capacidad en velocidad por pisada. E.P. Banda Frecuencia en Gbps Pisadas Costa Sierra Selva Frecuencia por pisadas Ka 1.5 25 10 9 6 37.5 Ku 0.43 25 10 9 6 10.75 C 0.43 4 1.72 Capacidad total de la red 49.97 33 Para el análisis de la Tabla 5, se tiene 25 pisadas en banda Ka y banda Ku, repartidas en la costa con 10 pisadas, en la sierra con 9 pisadas y en la selva con 6 pisadas. Se tiene presente los siguientes puntos de vista de la tesis del Mg. Alcócer [8].  Las pisadas están distribuidas en frecuencias distintas de acuerdo con el principio de la telefonía móvil, por ende, las frecuencias similares no serán contiguas.  Se asigna primeramente las frecuencias en la banda Ka a las 25 pisadas. Cada pisada en banda Ka es de 1.5 Gbps. Lo que da un resultado de 37.5 Gbps en para todo el territorio del país.  Se asigna en banda Ku con una capacidad de cada pisada de 0.425 Gbps. Lo que da un resultado de 10.625 Gbps. El valor de 0.425 Gbps por pisada se consigue utilizando el conversor de la marca Newtec modelo FRC0750 (Active L-Band combiner and upconverter) [38], y el modem de la marca Newtec modelo MDM6100 (Broadcast Satellite Modem) [39].  Se distribuirá dos grandes pisadas que cubren todo el país con distintas frecuencias cada uno, de las 4 pisadas de 0.425 Gbps, se obtiene superponer dos pisadas en banda C con una capacidad total de 1.7 Gbps. 9. Servicio de Internet: Las siguientes instituciones son consideradas: Instituciones Educativas, Establecimiento de salud, Comisarias, Municipios de centros poblados, proveedores de internet y OIMR para proveedores de servicio móvil. 10. Telefonía móvil: Se podría ejecutar servicios de red móvil por medio de operadores móviles, a los cuales se conectaría la red a su infraestructura como carrier en las localidades consideradas. En la Figura 9, se exponen los parámetros de diseño de red satelital. Serán desarrollados a partir de cada institución considerada con servicio de Internet. 34 Figura 9. Diseño de la red – Dimensionamiento del tráfico de Internet. E.P. Cronograma de trabajo. A continuación, se presenta el cronograma realizado para los estudios del expediente técnico con un ciclo de duración de 480 días. Figura 10. Cronograma de estudio de expediente técnico, factibilidad e inversión. E.P. También, se presenta el cronograma de ejecución de la red satelital e inalámbrica y su operación. Figura 11. Cronograma de ejecución de la red. E.P. Dimensionamiento Satelital El diseño satelital seguirá los siguientes procedimientos de diseño, los cuales se explicarán detalladamente a continuación: 1. Se cuenta con los datos de colegios de todo el país brindados por el Ministerio de Educación (MINEDU) a partir del censo escolarizado nacional del 2019. La información fue remitida en consecuencia a lo solicitado en el acceso a la información conforme con el Texto Único de Procedimientos Administrativos MINEDU, aprobado por Decreto Supremo N° 010-2016- MINEDU, rectificado en el Decreto Supremo 002-2018-MINEDU y el artículo 13° del Reglamento de la Ley de Transparencia y Acceso a la Información Pública, aceptado en el Decreto Supremo N° 072-2003-PCM. 35 2. Se cuenta con los datos de las postas y centros de salud proporcionados por el Ministerio de Salud (MINSA), con los datos estadísticos que cuentan con referencias actualizados al 31 de diciembre del 2018, la cual es información del Registro Nacional de Instituciones Prestadores de Servicio de Salud RENIPRESS de la Superintendencia Nacional de Salud (SUSALUD). 3. Se cuenta con los datos del Directorio Nacional de Centros Poblados. Censos Nacionales 2017, del Instituto Nacional de Estadística e informática (INEI). 4. Los datos estadísticos se procesaron con el Software ArcGIS v10.7 dando como resultado los mapas geográficos, en el que se muestran a las instituciones educativas, salud, centros poblados, comisarias, e ISPs como puntos de georreferencia. 5. Para atender el tráfico generado por las instituciones en las áreas rurales del país, se diseñó las siguientes pisadas con su respectivo diámetro en kilómetros. Se escogió el diámetro de 300 Kilómetros, el cual se hace uso por el proveedor Telefónica, en el océano del país en la Banda Ka. Se muestra la siguiente Tabla 6 de distribución de pisadas en banda Ka. Tabla 6. Pisadas en Banda Ka. E.P. Pisadas en Banda Ka Región Número de pisadas Diámetro en kilómetros Costa 10 pisadas 300 kilómetros Sierra 9 pisadas 300 kilómetros Selva 6 pisadas 600 kilómetros TOTAL 25 pisadas 6. El diámetro de 300 Kilómetros también es utilizado para la banda Ku, como se muestra en la Tabla 7, lo que da un resultado de 25 pisadas superpuestas a las existentes en banda Ka. Estas no generarán interferencias entre sí. Tabla 7. Pisadas en Banda Ku. E.P. Pisadas en Banda Ku Región Número de pisadas Diámetro en kilómetros Costa 10 pisadas 300 kilómetros Sierra 9 pisadas 300 kilómetros Selva 6 pisadas 600 kilómetros TOTAL 25 pisadas 36 7. En la Banda C, se tiene 2 pisadas que cubrirá todo el país y otras 2 pisadas superpuestas en distintas frecuencias con el objetivo de obtener 4 pisadas para la capacidad del tráfico total de ancho de banda. Mapas del dimensionamiento Satelital Seguidamente, se presentan los siguientes mapas del dimensionamiento satelital: Figura 12. Mapa geográfico de centros educativos y pisadas. E.P. Figura 13. Mapa geográfico de centros de salud y pisadas. E.P. Figura 14. Mapa geográfico de centros poblados y pisadas. E.P. Figura 15. Mapa geográfico de dos pisadas CW en banda C. E.P. Figura 16. Mapa geográfico de dos pisadas CWW en banda C. E.P. Figura 12. Mapa geográfico de centros educativos y pisadas. E.P. 37 Figura 13. Mapa geográfico de centros de salud y pisadas. E.P. Figura 14. Mapa geográfico de centros poblados y pisadas. E.P. 38 Figura 15. Mapa geográfico de dos pisadas CW en banda C. E.P. Figura 16. Mapa geográfico de dos pisadas CWW en banda C. E.P. 39 Dimensionamiento del requerimiento Satelital En esta sección se dimensiona los requerimientos del satélite, para ello, utilizamos el software de sistema de información geográfica ArcGIS, el cual, nos permite procesar la información brindada por las distintas instituciones a las que se realizó la consulta de acceso a la información para obtener los datos de la presente tesis. El software ArcGIS, se encarga de procesar los datos ya georreferenciados para obtener un análisis espacial de los mismos. El sistema de información geográfica (SIG) describe y categoriza la geografía del planeta y sus áreas para presentar y revisar la información. El objetivo del sistema de información geográfica es establecer, difundir, adaptar la información justificados en mapas que apoyan los trabajos efectuados, asimismo, permite la creación y administración de la información geográfica de interés [40]. El procedimiento aplicado para la generación y estudio de mapas es la siguiente: Recopilación de la Información de acceso público En esta sección con la información ya solicitada y proporcionada por las instituciones se procede a identificar los valores que se tomaran en cuenta para realizar el cruce de información. Se cuenta con la información de Centros Poblados a nivel nacional de INEI, Censo Escolarizado 2019 MINEDU, Centros de Salud a nivel nacional MINSA y para las comisarias se toma como referencias los centros poblados con municipios a nivel nacional, dado que se realizó la consulta al MININTER en dos ocasiones sin obtener alguna respuesta de la información solicitada. Elaboración de los mapas Nos brindan recopilar y revisar datos que son administrados en una base de datos georreferenciada. Un mapa se utiliza en introducir los datos al sistema. Estructuración del Sistema de Información Geográfica Es así como se tiene la información de los centros poblados georreferenciados para ser exportados y visualizarlos con el Software ArcGIS como puntos que pueden ser editados. Asimismo, se dispone de una capa de datos de los distritos, provincias y departamentos del mapa del Perú para las referencias de ubicación. Los datos georreferenciados de MINEDU, MINSA y MININTER ya fueron previamente filtrados, tomando como referencia el ubigeo, código INEI y nombre de la localidad. Por último, al desplegar los mapas con el software ArcGIS, se obtiene la información que nos sirve para posteriormente realizar la evaluación de las redes de acceso. Dimensionamiento de Internet en instituciones y Centros poblados 40 A continuación, se procederá a realizar el cálculo de ancho de banda para proporcionar Internet en las instituciones consideradas, de los sectores educación, salud, interior, centros poblados y proveedores de internet ISP. A) Dimensionamiento – MINEDU Para el siguiente dimensionamiento se empleó los datos solicitados al Ministerio de Educación (MINEDU). Los datos brindados, son parte del censo escolarizado nacional 2019. Contiene la relación de colegios, la cantidad de alumnos por cada institución en primaria y secundaria, si las instituciones acceden a servicios de Internet, se evidencia en la Tabla 8. Tabla 8. Colegios y servicio de Internet. E.P. Número de colegios primarios Número de colegios secundarios Número total de colegios Institución educativa con Internet. 15623 10878 26501 Institución educativa sin Internet. 22982 3953 26935 Total 38605 14831 53436 De la base de datos brindada se realizó el cruce de información para determinar cuáles serán consideradas tomando en cuenta un mínimo de 50 alumnos por institución, para luego realizar el despliegue en el software ArcGIS. A partir de la información se determinó el promedio total de alumnos en cada departamento, a los que se les asignara 10 Mbps por cada 100 alumnos. Acorde al valor asignado de velocidad de ancho de banda ponderado fundamentado con el número de alumnos, se consiguió una tasa de descarga/bajada por cada institución educativa de cada departamento. Se dimensionó las pisadas del espectro satelital en las regiones del país, obteniendo 25 pisadas de 300 kilómetros en banda Ka y Ku. A continuación, se muestran las pisadas a nivel nacional en la Figura 17. 41 Figura 17. Centros educativos a nivel nacional E.P. Al realizar el cálculo considerando las instituciones educativas del país, se obtiene la Tabla 9 con el promedio de alumnos de las instituciones primarias y secundarias a nivel nacional es de 100.4 alumnos por colegio. El cálculo del ancho de banda total para las instituciones educativas es de 63.78 Gbps. Tabla 9. Cálculo velocidad de bajada por colegios a nivel nacional. E.P. Departamento Número de alumnos Número de colegios Promedio alumnos Promedio Ancho de banda Velocidad de bajada Amazonas 33764 368 91.75 9.14 3362.84 Ancash 23444 254 92.30 9.19 2334.98 Apurímac 10187 97 105.02 10.46 1014.61 Arequipa 16249 153 106.20 10.58 1618.37 Ayacucho 14537 170 85.51 8.52 1447.86 Cajamarca 61578 764 80.60 8.03 6133.07 Cusco 31995 319 100.30 9.99 3186.65 Huancavelica 8263 99 83.46 8.31 822.98 Huánuco 24368 292 83.45 8.31 2427.01 Ica 6975 50 139.50 13.89 694.70 42 Junín 36295 376 96.53 9.61 3614.92 La Libertad 40114 436 92.00 9.16 3995.29 Lambayeque 21274 183 116.25 11.58 2118.86 Lima 83170 640 129.95 12.94 8283.60 Loreto 74194 692 107.22 10.68 7389.60 Madre De Dios 4148 35 118.51 11.80 413.13 Moquegua 429 4 107.25 10.68 42.73 Pasco 9427 105 89.78 8.94 938.91 Piura 53067 489 108.52 10.81 5285.39 Puno 23879 223 107.08 10.67 2378.31 San Martin 35712 371 96.26 9.59 3556.86 Tacna 2531 28 90.39 9.00 252.08 Tumbes 1430 12 119.17 11.87 142.43 Ucayali 23342 218 107.07 10.66 2324.82 Total de Alumnos 640372 Total Mbps 63780.00 Mbps Total de colegios 6378 Total Gbps 63.78 Gbps 43 B) Dimensionamiento – MINSA Para el dimensionamiento en los centros de salud, manejamos la información brindada por el Ministerio de Salud – MINSA. Se encuentra conformada por las postas y centros de salud de los departamentos del Perú. De los datos brindados y ejecutando los valores georreferenciados al software ArcGIS, se consiguió elaborar el mapa de centros de salud MINSA, la cual es presentada en Figura 18. Figura 18. Centros de salud a Nivel nacional. 100 a 300 pobladores. E.P. Adicional, se tiene las pisadas para las bandas satelitales y de ellas se obtiene la Tabla 10. En la cual, se realiza el cálculo de número de centros de salud a nivel nacional por cada departamento donde se evaluó la capacidad de 8 Mbps por cada establecimiento. El cálculo total a las instituciones de salud del MINSA es de 72.176 Gbps. 44 Tabla 10. Cálculo velocidad de bajada por centros de salud. E.P. Departamento Número de centros de salud Velocidad de bajada por departamento Amazonas 497 3976 Ancash 443 3544 Apurímac 401 3208 Arequipa 308 2464 Ayacucho 414 3312 Cajamarca 885 7080 Cusco 386 3088 Huancavelica 423 3384 Huánuco 349 2792 Ica 174 1392 Junín 551 4408 La Libertad 365 2920 Lambayeque 211 1688 Lima 924 7392 Loreto 488 3904 Madre De Dios 105 840 Moquegua 71 568 Pasco 274 2192 Piura 459 3672 Puno 510 4080 San Martin 399 3192 Tacna 99 792 Tumbes 59 472 Ucayali 227 1816 Total 9022 Total Mbps 72176 Total Gbps 72.176 C) Dimensionamiento - MININTER La consulta que se realizó al ministerio del Interior (MININTER), por comisarias o puestos policiales que cuentan o no con el servicio de Internet, fue respondida por el área de DIRTIC PNP mencionando que la información solicitada es de carácter reservada, siendo desestimada la solicitud. Asimismo, la información que se considera en el presente trabajo de tesis es de los municipios de centros poblados por departamento del Directorio Nacional de Centros Poblados [41]. La presente tesis no atenderá a los capitales de distritos por ser considerados en los proyectos regionales de Pronatel. Para el dimensionamiento se considera la capacidad de 8 45 Mbps exhibido en la Tabla 11, el cálculo del ancho de banda total para las comisarías de 19,488 Gbps. Tabla 11. Cálculo velocidad de bajada por comisaria. E.P. Departamento Número de comisarías Velocidad de bajada por departamento Amazonas 67 536 Ancash 201 1608 Apurímac 95 760 Arequipa 23 184 Ayacucho 141 1128 Cajamarca 327 2616 Cusco 127 1016 Huancavelica 252 2016 Huánuco 258 2064 Ica 4 32 Junín 108 864 La Libertad 96 768 Lambayeque 36 288 Lima 56 448 Loreto 22 176 Madre De Dios 10 80 Moquegua 24 192 Pasco 71 568 Piura 67 536 Puno 308 2464 San Martin 96 768 Tacna 24 192 Tumbes 7 56 Ucayali 16 128 Total 2436 Total Mbps 19488 Total Gbps 19.488 46 D) Dimensionamiento de Municipalidades y Centros poblados Los datos obtenidos del Instituto Nacional de Estadística e Informática – INEI, en los centros poblados a nivel nacional al 2010, se verifica que existen 91557. Al realizar el dimensionamiento según las premisas establecidas, se depura la información con la población mayor o igual a 100 pobladores y menor o igual a 300 pobladores, puesto que, es el alcance que proyectamos para el trabajo de tesis en el cual esta población en su mayoría no es considerada por los proyectos regionales y proyectos PRONATEL. Por lo tanto, tendríamos como primer dimensionamiento de 15087 centros poblados que son mostrados en la Figura 19. Figura 19. Centros Poblados a Nivel nacional. 100 a 300 pobladores. E.P. Para el cálculo de la velocidad de bajada por departamento, primero se tiene la Tabla 12 de INEI [42], con los siguientes porcentajes por año: hogares que poseen televisor, hogares que cuentan con teléfono, hogares con un integrante con teléfono móvil, hogares que cuentan con computadora o laptop y hogares que tienen internet: 47 Tabla 12. Consumo por año de TV, Celular, Teléfono e Internet. Fuente INEI. 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 Hogares que poseen televisor 49.20% 49.30% 51.84% 50.42% 51.50% 51.38% 50.25% 50.26% 51.03% 50.98% 50.22% 51.01% 51.08% Hogares que poseen teléfono 2.47% 1.90% 2.26% 2.35% 1.61% 1.30% 0.92% 0.63% 0.48% 0.27% 0.23% 0.20% 0.20% Hogares con un integrante con teléfono móvil, 49.78% 58.20% 63.11% 68.94% 73.13% 76.37% 78.64% 79.89% 81.17% 88.10% 85.26% 89.05% 91.20% Hogares que cuentan con computadora o laptop 3.54% 4.40% 5.78% 6.05% 5.69% 5.77% 5.53% 5.76% 6.44% 8.23% 8.16% 9.40% 10.30% Hogares que tienen internet 0.43% 0.80% 0.94% 1.16% 1.01% 1.49% 1.56% 2.07% 4.64% 8.84% 17.59% 20.98% 26.05% En la Tabla 13, se realiza el cálculo para validar en promedio cuantos hogares de 4 miembros existen por cada poblado en los departamentos. Tabla 13. Promedio de hogares de 4 miembros por poblado a nivel nacional. E.P. Departamento LOCALIDADES POBLACIÓN POBLADOS PROMEDIO HOGAR POR POBLADO AMAZONAS 524 87967 167.88 41.97 ANCASH 921 150700 163.63 40.91 APURÍMAC 467 77732 166.45 41.61 AREQUIPA 149 25489 171.07 42.77 AYACUCHO 609 98507 161.75 40.44 CAJAMARCA 2291 410021 178.97 44.74 CUSCO 1186 194949 164.38 41.09 HUANCAVELICA 651 110779 170.17 42.54 HUÁNUCO 995 165518 166.35 41.59 ICA 179 30451 170.12 42.53 JUNÍN 948 162593 171.51 42.88 LA LIBERTAD 720 120076 166.77 41.69 LAMBAYEQUE 411 67880 165.16 41.29 LIMA 335 56357 168.23 42.06 LORETO 903 150985 167.20 41.80 MADRE DE DIOS 59 9837 166.73 41.68 MOQUEGUA 42 6585 156.79 39.20 PASCO 166 25792 155.37 38.84 PIURA 864 149559 173.10 43.28 PUNO 1674 277527 165.79 41.45 SAN MARTIN 623 107983 173.33 43.33 TACNA 31 5302 171.03 42.76 TUMBES 20 3318 165.90 41.48 UCAYALI 319 52089 163.29 40.82 TOTAL 15087 2547996 Luego, se realiza el cálculo de consumo de ancho de banda en Mbps por hogar teniendo en cuenta el consumo promedio de TV, teléfono fijo, celular y pc o laptop. 48 Tabla 14. Consumo de ancho de banda por hogar. E.P. Departamento TV T FIJO CELU PC MBP S TV MBPS T FIJO MBPS CELULA R MBP S PC TOTA L 51.08 % 0.20 % 91.20 % 10.30 % 4.00 0.30 3.00 12.00 AMAZONAS 21.44 0.08 38.27 4.32 5.36 0.28 12.76 0.36 18.76 ANCASH 20.89 0.08 37.31 4.21 3.90 0.29 2.92 11.70 18.81 APURÍMAC 21.25 0.08 37.95 4.29 5.45 0.28 12.98 0.37 19.08 AREQUIPA 21.84 0.09 39.00 4.40 4.01 0.30 3.01 12.02 19.34 AYACUCHO 20.65 0.08 36.88 4.17 5.15 0.27 12.27 0.35 18.04 CAJAMARCA 22.85 0.09 40.80 4.61 4.43 0.33 3.33 13.30 21.39 CUSCO 20.99 0.08 37.48 4.23 4.73 0.25 11.27 0.32 16.57 HUANCAVELIC A 21.73 0.09 38.80 4.38 4.59 0.34 3.44 13.77 22.15 HUÁNUCO 21.24 0.08 37.93 4.28 4.63 0.24 11.02 0.31 16.20 ICA 21.72 0.09 38.79 4.38 4.69 0.35 3.52 14.08 22.65 JUNÍN 21.90 0.09 39.10 4.42 4.67 0.24 11.11 0.31 16.33 LA LIBERTAD 21.30 0.08 38.02 4.29 4.56 0.34 3.42 13.69 22.02 LAMBAYEQUE 21.09 0.08 37.65 4.25 4.62 0.24 11.00 0.31 16.17 LIMA 21.48 0.08 38.36 4.33 4.65 0.35 3.49 13.95 22.43 LORETO 21.35 0.08 38.12 4.31 4.59 0.24 10.93 0.31 16.07 MADRE DE DIOS 21.29 0.08 38.01 4.29 4.64 0.35 3.48 13.91 22.37 MOQUEGUA 20.02 0.08 35.75 4.04 4.32 0.23 10.28 0.29 15.12 PASCO 19.84 0.08 35.42 4.00 4.59 0.34 3.45 13.78 22.17 PIURA 22.10 0.09 39.47 4.46 4.81 0.25 11.45 0.32 16.84 PUNO 21.17 0.08 37.80 4.27 4.40 0.33 3.30 13.20 21.23 SAN MARTIN 22.13 0.09 39.52 4.46 5.03 0.26 11.98 0.34 17.61 TACNA 21.84 0.09 38.99 4.40 4.34 0.33 3.26 13.03 20.95 TUMBES 21.18 0.08 37.82 4.27 4.88 0.25 11.62 0.33 17.08 UCAYALI 20.85 0.08 37.23 4.20 4.27 0.32 3.20 12.82 20.62 Por último, en la Tabla 15, se considera el cálculo de la velocidad de bajada por departamento que se ha obtenido del consumo promedio por poblado de ancho de banda y luego aplicando el factor de simultaneidad del 10% por hogar y del 12% por poblado, obteniendo el valor de velocidad de bajada por departamento y el total de 145,799 Gbps. 49 Tabla 15. Cálculo de la velocidad de bajada por departamento. E.P. Departamento LOCALIDADES CONSUMO BW HOGAR HOGAR POR POBLADO BW POBLADO FACTOR DE SIMULTANEIDAD VELOCIDAD DE BAJADA POR DEPARTAMENTO AMAZONAS 524 18.76 42.0 787.22 78.72 4950.05 ANCASH 921 18.81 40.9 769.61 76.96 8505.72 APURÍMAC 467 19.08 41.6 794.00 79.40 4449.58 AREQUIPA 149 19.34 42.8 826.93 82.69 1478.54 AYACUCHO 609 18.04 40.4 729.58 72.96 5331.74 CAJAMARCA 2291 21.39 44.7 957.22 95.72 26315.94 CUSCO 1186 16.57 41.1 680.95 68.09 9691.22 HUANCAVELICA 651 22.15 42.5 942.21 94.22 7360.55 HUÁNUCO 995 16.20 41.6 673.67 67.37 8043.56 ICA 179 22.65 42.5 963.27 96.33 2069.10 JUNÍN 948 16.33 42.9 700.26 70.03 7966.18 LA LIBERTAD 720 22.02 41.7 918.23 91.82 7933.52 LAMBAYEQUE 411 16.17 41.3 667.80 66.78 3293.56 LIMA 335 22.43 42.1 943.48 94.35 3792.80 LORETO 903 16.07 41.8 671.94 67.19 7281.17 MADRE DE DIOS 59 22.37 41.7 932.41 93.24 660.15 MOQUEGUA 42 15.12 39.2 592.50 59.25 298.62 PASCO 166 22.17 38.8 861.08 86.11 1715.27 PIURA 864 16.84 43.3 728.79 72.88 7556.10 PUNO 1674 21.23 41.4 879.97 88.00 17676.80 SAN MARTIN 623 17.61 43.3 762.94 76.29 5703.72 TACNA 31 20.95 42.8 895.79 89.58 333.23 TUMBES 20 17.08 41.5 708.33 70.83 170.00 UCAYALI 319 20.62 40.8 841.77 84.18 3222.29 TOTAL 15087 Total Mbps 145799.4058 Total Gbps 145.799 50 E) Dimensionamiento – ISP Para los ISP se ha destinado 200 Mbps por cada pisada con el fin de comercializar Internet a instituciones privadas y proveedores de servicio de comunicaciones que lo requieran en las localidades consideradas. Seguidamente, en la Tabla 16, se cumple el cálculo de la capacidad total para los ISP de 5 Gbps. Tabla 16. Cálculo de pisadas por región y velocidad de bajada. E.P. Departamento COSTA SIERRA SELVA AMAZONAS 200 ANCASH 200 200 APURÍMAC 200 AREQUIPA 200 AYACUCHO 200 CAJAMARCA 200 CUSCO 200 HUANCAVELICA 200 HUÁNUCO 200 ICA 200 JUNÍN 200 LA LIBERTAD 200 LAMBAYEQUE 200 LIMA 200 LORETO 200 MADRE DE DIOS 200 MOQUEGUA 200 PASCO 200 PIURA 200 PUNO 200 SAN MARTIN 200 TACNA 200 TUMBES 200 UCAYALI 200 TOTAL 2000 1800 1200 Total Mbps 5000 Total Gbps 5.0 F) Determinación de caudal El cálculo de la velocidad de bajada por cada departamento se muestra en la Tabla 17, en donde, se considera la información del ancho de banda por institución considerada, así como, el cálculo de pisadas por región. 51 Tabla 17. Determinación de caudales por departamento. E.P. Departamento Centros Educativos Centros de Salud Comisarias Centros Poblados COSTA SIERRA SELVA Velocidad de bajada AMAZONAS 3362.84 3976 536 4950 0 0 200 13024.89 ANCASH 2334.98 3544 1608 8506 200 200 0 16392.71 APURÍMAC 1014.61 3208 760 4450 0 200 0 9632.19 AREQUIPA 1618.37 2464 184 1479 200 0 0 5944.92 AYACUCHO 1447.86 3312 1128 5332 0 200 0 11419.60 CAJAMARCA 6133.07 7080 2616 26316 0 200 0 42345.00 CUSCO 3186.65 3088 1016 9691 0 0 200 17181.87 HUANCAVELICA 822.98 3384 2016 7361 0 200 0 13783.53 HUÁNUCO 2427.01 2792 2064 8044 0 200 0 15526.57 ICA 694.70 1392 32 2069 200 0 0 4387.80 JUNÍN 3614.92 4408 864 7966 0 200 0 17053.10 LA LIBERTAD 3995.29 2920 768 7934 200 0 0 15816.80 LAMBAYEQUE 2118.86 1688 288 3294 200 0 0 7588.42 LIMA 8283.60 7392 448 3793 200 0 0 20116.40 LORETO 7389.60 3904 176 7281 0 0 200 18950.77 MADRE DE DIOS 413.13 840 80 660 0 0 200 2193.28 MOQUEGUA 42.73 568 192 299 200 0 0 1301.35 PASCO 938.91 2192 568 1715 0 200 0 5614.18 PIURA 5285.39 3672 536 7556 200 0 0 17249.49 PUNO 2378.31 4080 2464 17677 0 200 0 26799.11 SAN MARTIN 3556.86 3192 768 5704 0 0 200 13420.57 TACNA 252.08 792 192 333 200 0 0 1769.32 TUMBES 142.43 472 56 170 200 0 0 1040.43 UCAYALI 2324.82 1816 128 3222 0 0 200 7691.11 Total Mbps 63780.00 72176.00 19488.00 145799.41 2000.00 1800.00 1200.00 306243.41 Total Gbps 63.78 72.176 19.488 145.799406 2 1.8 1.2 306.24 Se despliega en la Figura 20 la disposición del ancho de banda. Figura 20. Disposición del ancho de banda. E.P. Centros Educativos 63.78 Gbps Centros de Salud 72.18 Gbps Comisarias 19.49 Gbps Centros Poblados 145.80 Gbps COSTA 2.00 Gbps SIERRA 1.80 Gbps s SELVA 1.20 Gbps Centros Educativos Centros de Salud Comisarias Centros Poblados COSTA SIERRA SELVA 52 Asimismo, en la Figura 21 se presenta la geografía peruana y el despliegue de los centros poblados y de los establecimientos considerados en el diseño. Figura 21. Mapa de los centros poblados, centros de salud y educativos. E.P. Determinación del caudal de demanda satelital Se obtiene el cálculo de la demanda de tráfico a nivel nacional en la Tabla 18, el cual, se extrae la información de las 25 pisadas de todas las regiones y se hace un cálculo comprimido que es producto del ancho de banda de cada departamento por la velocidad del caudal de la información asegurada 40% y por el factor de simultaneidad 20% brindándonos un resultado que al multiplicarlo por el factor de crecimiento al 2040, con un valor de 2.084. Nos da el valor comprimido al 2040. Luego, se realiza el cálculo de backhaul celular de 25 pisadas, el cual se considera los cálculos de la tesis del Mg. Alcócer [8], con las siguientes premisas:  Se atenderá a la población entre 100 a 300 pobladores.  Se considera un teléfono móvil por cada familia.  El tráfico móvil es igual a 30mE (0.03 E). Datos utilizados por el MTC.  El tráfico del códec de voz en llamada por teléfono es de 30 kbps. 53 Tabla 18. Cálculo de la demanda de tráfico a nivel nacional. E.P. Departamento 25 pisadas (Mbps) 25 pisadas comprimido Gbps Factor de crecimiento al 2040 Comprimido al 2040 Gbps Backhaul celular 25 pisadas Gbps Factor de crecimiento celular al 2040 - Gbps Backhaul PRONATEL 25 pisadas al 2040 Tráfico al 2040 AMAZONAS 13314.84 1.07 2.084 1.87 0.03 1.996 0.06 1.93 ANCASH 17096.98 1.37 2.084 2.50 0.06 1.996 0.14 2.64 APURÍMAC 9852.61 0.79 2.084 1.36 0.03 1.996 0.04 1.40 AREQUIPA 5956.37 0.48 2.084 0.77 0.01 1.996 0.01 0.78 AYACUCHO 12177.86 0.97 2.084 1.74 0.04 1.996 0.06 1.80 CAJAMARCA 38939.07 3.12 2.084 5.89 0.15 1.996 0.89 6.78 CUSCO 19350.65 1.55 2.084 2.95 0.07 1.996 0.21 3.17 HUANCAVELICA 12932.98 1.03 2.084 1.87 0.04 1.996 0.08 1.95 HUÁNUCO 17433.01 1.39 2.084 2.66 0.06 1.996 0.16 2.82 ICA 4108.70 0.33 2.084 0.55 0.01 1.996 0.01 0.56 JUNÍN 18566.92 1.49 2.084 2.71 0.06 1.996 0.16 2.87 LA LIBERTAD 15083.29 1.21 2.084 2.25 0.04 1.996 0.10 2.35 LAMBAYEQUE 8404.86 0.67 2.084 1.24 0.03 1.996 0.03 1.28 LIMA 19673.60 1.57 2.084 2.65 0.02 1.996 0.06 2.70 LORETO 20699.60 1.66 2.084 3.11 0.06 1.996 0.17 3.28 MADRE DE DIOS 2123.13 0.17 2.084 0.27 0.00 1.996 0.00 0.27 MOQUEGUA 1422.73 0.11 2.084 0.17 0.00 1.996 0.00 0.17 PASCO 5558.91 0.44 2.084 0.74 0.01 1.996 0.01 0.75 PIURA 18333.39 1.47 2.084 2.73 0.06 1.996 0.15 2.89 PUNO 25862.31 2.07 2.084 3.95 0.10 1.996 0.41 4.36 SAN MARTIN 13946.86 1.12 2.084 2.06 0.04 1.996 0.08 2.14 TACNA 1746.08 0.14 2.084 0.21 0.00 1.996 0.00 0.21 TUMBES 1070.43 0.09 2.084 0.12 0.00 1.996 0.00 0.12 UCAYALI 7658.82 0.61 2.084 1.11 0.02 1.996 0.02 1.13 Total 311314.00 45.50 0.92 2.84 47.23 Para el cálculo de backhaul, se tiene como referencia que de 2700 habitantes / 4 = 675 celulares activos. Se tiene 16.2E acogido por 26 canales lo cual se determinó según la tabla de cálculo de Erlang [43]. Las líneas operan a 30 Kbps, donde 26 líneas requieren de 780 Kbps de caudal. Se da un margen del 30% obteniendo 234 Kbps adicionales, donde el total es de 1014 Kbps. Cálculo de la proporción de gateways y de VSATS Para establecer la proporción de gateways se emplea el procedimiento del Profesor Christian Chee, también utilizado en la tesis del Mg. Alcócer [8], de la cual, consideraremos los cálculos realizados en su tesis en el siguiente trabajo con el gentil permiso del autor. 54 Del ancho de banda normalizado por la ITU-T, según Maral en el libro VSAT Networks [44]. A continuación, se realiza el dimensionamiento para las bandas: Dimensionamiento banda C El Perú está asignado según la ITU T en todo el mundo (WW) a la región 2 conforme a lo que se muestra en la Figura 22. Figura 22. Frecuencia asignada al servicio satelital en banda C para redes VSAT - ITU T [44]. En banda C, se asigna los siguientes anchos de banda: Conexión de bajada: BW-C bajada 1 = 4.2 GHz – 3.4 GHz = 800 MHz BW-C bajada 2 = 4.8 GHz – 4.5 GHz = 300 MHz BW-C bajada total = 800 MHz + 300 MHz = 1100 MHz Conexión de subida: BW-C subida = 7.075 GHz – 5.850 GHz = 1225 MHz Cálculo de ancho de banda para las 4 pisadas banda C: Pisadas C = 0.425 x 4 = 1.70 Gbps BW-C bajada = 1.70 Gbps / (2bit/Hz) = 850 MHz BW-C subida = 0.25 Gbps x 850 MHz = 212.50 MHz Dimensionamiento banda Ku El Perú está asignado según la ITU T en todo el mundo (WW) a la región 2 conforme a lo que se muestra en la Figura 23: 55 Figura 23. Asignación de frecuencia en banda Ku para redes VSAT. ITU-T [44]. Para banda Ku, se tiene los siguientes anchos de banda asignados: Conexión de bajada: BW-Ku bajada 1 = 11.7 GHz – 10.7 GHz = 1000 MHz BW-Ku bajada 2 = 12.2 GHz – 11.7 GHz = 500 MHz BW-Ku bajada total = 1000 MHz + 500 MHz =1500 MHz Conexión de subida: BW-Ku subida 1 = 13.25 GHz – 12.75 GHz = 500 MHz BW-Ku subida 2 = 14.50 GHz – 13.75 GHz = 750 MHz BW-Ku subida total = 500 MHz + 750 MHz =1250 MHz Figura 24. Frecuencias asignadas y polaridades de las pisadas en banda Ku [45]. E.P. 56 La capacidad de cada pisada es el siguiente cálculo: Pisada-Ku = 250 x 2 b/Hz Pisada-Ku = 500 Mb. En la Figura 24 se muestra el Número de clústeres de 4 pisadas = 1500 MHz / 425 MHz = 3.52 MHz. Para obtener el número de pisadas se multiplica por 4 obteniendo 14 pisadas por Gateway. Si se requiere 25 pisadas el número de gateways operativos en la banda Ku será de 25/14 = 1.78, equivalente a dos gateways operativos y asignando dos gateways de respaldo. Dimensionamiento banda Ka El Perú está asignado según la ITU T en todo el mundo (WW) a la región 2 conforme a lo que se muestra en la Figura 25. Figura 25. Frecuencia asignada en banda Ka para redes VSAT - ITU T [44]. Para banda Ka, se tiene los siguientes anchos de banda asignados: Conexión de bajada: BW-Ka bajada total = 21.20 GHz – 17.70 GHz = 3500 MHz Conexión de subida: BW-Ka subida total = 31 GHz – 27 GHz = 4000 MHz 57 Figura 26. Frecuencias asignadas y polaridades de las pisadas en banda Ka [45]. E.P. Según la Figura 26, se tiene asignado por clúster una frecuencia de 500 MHz, que tienen dos anchos de banda de 250 MHz. Se ha considerado dos polaridades y el espectro total de 1000 MHz. Solo se considera 1.5 Gbps que han sido considerados para el dimensionamiento del clúster. Determinación del número de VSATs: En la Tabla 19, se proporciona el total de VSATs por institución considerada, centros poblados e ISP. Tabla 19. Número total de VSATs y tráfico por banda. E.P. Institución VSATs Ka Ku C Centros educativos 6378 5613 446 319 Centros de salud 9022 7939 632 451 Comisarias 2436 2144 171 122 Centros poblados 15087 13277 1056 754 Porcentaje 100% 88.00% 7.00% 5.00% Total 32923 28972 2305 1646 3.3 Dimensionamiento de la red de acceso Se procedió a realizar un análisis en los centros de educación, establecimientos de salud, comisarías y centros poblados que cumplen con los requerimientos para ser considerados, en la Tabla 20 se especifica las instituciones acordes a las premisas establecidas. 58 Tabla 20. Instituciones consideradas de acuerdo con las premisas establecidas. E.P. Departamento Centros de educación Centros de salud Comisarias Centros Poblados Amazonas 368 497 67 524 Ancash 254 443 201 921 Apurímac 97 401 95 467 Arequipa 153 308 23 149 Ayacucho 170 414 141 609 Cajamarca 764 885 327 2291 Cusco 319 386 127 1186 Huancavelica 99 423 252 651 Huánuco 292 349 258 995 Ica 50 174 4 179 Junín 376 551 108 948 La Libertad 436 365 96 720 Lambayeque 183 211 36 411 Lima 640 924 56 335 Loreto 692 488 22 903 Madre De Dios 35 105 10 59 Moquegua 4 71 24 42 Pasco 105 274 71 166 Piura 489 459 67 864 Puno 223 510 308 1674 San Martin 371 399 96 623 Tacna 28 99 24 31 Tumbes 12 59 7 20 Ucayali 218 227 16 319 Total 6378 9022 2436 15087 Según la Tabla 20, se observa por departamento el número de centros educativos, centros de salud, comisarías y centros poblados. Se considera 6378 centros educativos, 9022 centros de salud, 2436 comisarías y 15087 centros poblados, lo que da un total de 32923. Para realizar el dimensionamiento y la simulación de las redes de acceso se empleará la aplicación “Radio Mobile” [46], la cual es una herramienta de predicción de propagación de ondas de que nos permite simular nuestros enlaces de radio para verificar la conectividad entre los enlaces de radiofrecuencia que estarán en los centros poblados y las instituciones consideradas. Para obtener la información en el software lo que se procedió a realizar es importar la información filtrada de las localidades, teniendo en cuenta que para hacer las simulaciones de las localidades 59 se necesita de información con georreferencia de cada institución en las localidades y desde donde se empieza a desplegar la red. Asimismo, luego de obtener la información en unidades, corroboramos que se encuentren georreferenciadas en el mapa que descargamos en el software Radio Mobile donde se puede observar que lleva el nombre asignado por localidad y tipo de institución considerada. Luego de ello, procedemos a configurar los parámetros de las radios de marca Cambium Networks punto a punto, PTP 450i [47]. Y de la radio punto a multipunto, ePMP™ 2000 [48]. Figura 27. PTP 450i. [47] Fuente: Cambium Networks Figura 28. ePMP™ 2000. [48] Fuente: Cambium Networks. 60 Las cuales, ya han servido en los proyectos regionales de banda ancha en las regiones Huancavelica, Ayacucho y Apurímac con resultados positivos. La función principal de la red de acceso es proveer conectividad en las instituciones consideradas en la presente tesis. Mediante una red inalámbrica punto a punto (PTP) o una red punto multipunto (PMP) sea el caso, mediante radioenlace. En cada institución considerada se tendrá un mástil con una radio ePMP Force 180 [49], para recibir la señal desde la radio principal y luego será distribuida a los equipos dentro de la institución que brindará el servicio final. Figura 29. ePMP Force 180. [49] Fuente: Cambium Networks. Deberán ser distribuidos en nodos donde ya se tenga desplegada la red de VSATs. A partir de la red de VSATs se conecta la radio PTP o PMP y se despliega la red inalámbrica hasta la institución considerada, en donde existirá una radio PTP o una Access Point (AP) receptor de la red PMP. Disponibilidad de la red de acceso En el dimensionamiento de la disponibilidad garantizadas en las redes acceso, se ha estimado la redundancia de conectividad con los sistemas VSATs, la penetración de la red y las instituciones que estarán conectadas a la red. Por lo que, se ha considerado un 99,9% de disponibilidad. Parámetros de la red de acceso Diseñar una red capilar para brindar servicio de telecomunicaciones a los centros poblados lejanos del país. Los centros poblados de las zonas rurales tendrán que cumplir con al menos uno de los siguientes parámetros para realizar el cálculo de la demanda de centros poblados considerados:  Es un centro poblado con más de 100 y menos de 300 pobladores. 61  Cuenta con un número de estudiantes superior o similar a 50 y cuenta con servicio de Internet.  Tiene un centro de salud o posta de salud.  Tiene una comisaría.  Tiene un gobierno municipal o comunidad de centro poblado. Adicionalmente, no se atenderá a los poblados y a las instituciones ya consideradas directamente por los proyectos regionales, proyectos de PRONATEL o por la red dorsal nacional de fibra óptica (RDNFO). Tampoco se atenderán a las capitales de distritos, ya que, estas ya son consideradas por los proyectos regionales. Realizar el despliegue de red de acuerdo con la demanda generada por el tráfico de las instituciones que se muestran seguidamente en la Tabla 21. Tabla 21. Ancho de banda para las instituciones consideradas. E.P. INSTITUCIÓN ANCHO DE BANDA CONSIDERADO Colegios - Centros Educativos. 10 Mbps por cada 100 alumnos. Postas Medicas – Centros de Salud. 8 Mbps por cada centro de salud. Comisarias – Puestos policiales. 8 Mbps por cada comisaria. Municipios – Centros poblados. Asignado de acuerdo con cálculos de ancho de banda. ISP – Carrier. 10 Mbps por cada 100 habitantes. Parámetros del terreno y equipamiento de la red de acceso En cada localidad se tendrá un terreno destinado para acoger a los equipos del presente diseño de red. Se tendrá como premisa los nodos construidos para las redes de los proyectos regionales donde se consideran un área de 6m x 10m. Para la instalación de la VSAT satelital se tendrá una asignación de 2x2 en el terreno. Luego, para garantizar la conectividad en la instalación del radio enlace entre el predio y las instituciones consideradas, se tendrán desplegadas torres con una altura entre 15 y 42 metros depende del área, cobertura y línea de vista que se considere luego del análisis con el software de simulación del radio enlace. Se contará un gabinete metálico (Shelter), en el cual se encontrarán los equipos de red, radio enlace, seguridad y energía. El terreno contara con suministro eléctrico en el caso en que en la localidad o centro poblado se cuente con el servicio. En los centros poblados en los que no se cuente con suministro eléctrico, se contara con paneles solares dentro del nodo. Luego, se contará con equipos rectificadores y cargadores de voltaje 220 AC. Los cuales suministrarán voltaje DC -48V al -54V en los equipos instalados en el gabinete metálico. Se dispondrá de un banco de baterías el cual tendrá como autonomía de 62 24 a 48 horas en las soluciones de energía comercial y paneles solares. Se considerará la instalación de un CCTV, provisto de 2 a 4 cámaras para salvaguardar la seguridad de los equipos instalados en el nodo. También para la seguridad del equipamiento de seguridad en el terreno se podrá disponer de la utilización de sensores de apertura de puertas, movimiento, aniego y de temperatura. También se utiliza para el diseño de las redes de acceso radioenlaces de banda no licenciada para evitar el uso de licencias y permisos o interferencias con enlaces ya establecidos en las localidades si fuera el caso. Se seguirá los lineamientos también de los proyectos regionales, en donde no se utilizará equipamiento que sea mayor el PIRE de 36 dBm o la potencia de transmisión de 24 dBm. Solo en los centros poblados rurales se podrá hacer uso del PIRE que exceda lo normado por el MTC. Enlaces punto a punto Los enlaces punto a punto serán utilizados en las localidades donde solo se tenga una institución considerada. La cantidad de puntos de conectividad solo será de uno en los escenarios presentados en las localidades consideradas. Las radios PTP 450i [47], tendrán una configuración en la banda de 5GHz (4900 – 5925 MHz). Es capaz de transmitir 300 Mbps de rendimiento sobre un canal de 40 MHz. En cada enlace punto a punto se considera una antena, un switch, un router y el cableado estructurado para la conectividad. En la Figura 30 se muestra la red punto a punto. Puesto de Salud Figura 30. Enlace punto a punto. E.P. Enlace punto multipunto 63 Los enlaces punto multipunto serán utilizados en las localidades haya más de una institución considerada. Las radios ePMP™ 2000, tendrán una configuración en la banda de 5GHz (5150 – 5925 MHz) [48]. En cada enlace punto multipunto se considera una antena, un switch, un router y el cableado estructurado para la conectividad. Para las instituciones consideradas se tendrá un módulo de radio ePMP Force 180 [49]. La cual es una radio pequeña que se conecta directamente con la radio ePMP™ 2000. En la Figura 31 se muestra la red punto a punto. Colegio Figura 31. Enlace punto multipunto. E.P. Equipamiento en las instituciones consideradas El equipamiento de las instituciones contempla a los equipos terminales que garantiza la conectividad para el beneficio de la población. Se tendrá un mástil para la antena ePMP Force 180 en el exterior de la institución considerada. El cual, cumplirá con la línea de vista respectiva desde el terreno donde se esta la red de acceso. Adicional, se tendrá un Cable UTP de categoría 5e para exteriores que conectará a un equipo CPE el cual tendrá la función de router y switch. Luego, se instalará en el interior de la institución un Access Point Indoor que funcionará de repetidor para la institución considerará y por último los equipos terminales laptops, computadoras, impresoras y equipos móviles. Resultados de despliegue de red Utilizamos el software Radio Mobile, los parámetros de configuración de las radios PTP y PMP se indican en la Tabla 22: 64 Tabla 22. Parámetros de configuración de las radios PTP y PMP. E.P. Potencia de transmisor 40 dBm Perdida de línea 0.5 dB Modelo de antena Omnidireccional y sectorial. Ganancia 65.15 dBi. Altura entre 15 a 42 metros. Frecuencia mínima 4900 MHz. Frecuencia máxima 5925 MHz. Polarización Vertical. Se realiza el despliegue de las redes en: Amazonas, Ayacucho, Ica, Madre de Dios, Apurímac y Piura. Con énfasis en dos departamentos de cada región geográfica tradicional del Perú. Consideramos la información obtenida de los centros poblados, colegios, postas y comisarias para realizar el despliegue en las tres regiones. Seguidamente, se demuestra la información obtenida en los despliegues realizados: Despliegue de red en la localidad de Amazonas Para el despliegue de la red del departamento de Amazonas, se filtró la base de datos para generar las unidades en el software. En la Figura 32 se muestra las unidades exportadas a Google Earth. Figura 32. Localidades de la red del departamento de Amazonas - Google Earth. E.P. 65 Seguidamente, se presentan las unidades conectadas de Nodos e instituciones beneficiarias de las localidades de Acerillo y El Triunfo, y el enlace de radio con los parámetros de radioenlace. Figura 33. Despliegue de red en la localidad de Acerillo. E.P. Figura 34. Enlace de radio en la localidad de Acerillo. E.P. 66 Figura 35. Despliegue de red en la localidad de El Triunfo. E.P. Figura 36. Enlace de radio en la localidad de El Triunfo. E.P. Despliegue de red en la localidad de Ayacucho Para el despliegue de la red del departamento de Ayacucho, se filtró la base de datos para generar las unidades en el software. En la Figura 37 se muestra las unidades exportadas a Google Earth. 67 Figura 37. Localidades de la red del departamento de Ayacucho - Google Earth. E.P. A continuación, se presentan las unidades conectadas de Nodos e instituciones beneficiarias de las localidades de Iglesia Huasi y Ñahuinpuquio, y el enlace de radio con los parámetros de radioenlace. Figura 38. Despliegue de red en la localidad de Iglesia Huasi. E.P. 68 Figura 39. Enlace de radio en la localidad de Iglesia Huasi. E.P. Figura 40. Despliegue de red en la localidad de Ñahuinpuquio. E.P. 69 Figura 41. Enlace de radio en la localidad de Ñahuinpuquio. E.P. Despliegue de red en la localidad de Ica Para el despliegue de la red del departamento de Ica, se filtró la base de datos para generar las unidades en el software. Posteriormente, se presentan las redes y enlaces de radio de las localidades de Coyungo y Las Trancas. Figura 42. Despliegue de red en la localidad de Coyungo. E.P. 70 Figura 43. Enlace de radio en la localidad de Coyungo. E.P. Figura 44. Despliegue de red en la localidad de Las Trancas. E.P. 71 Figura 45. Enlace de radio en la localidad de Las Trancas. E.P. Despliegue de red en la localidad de Madre de Dios Para el despliegue de las redes en la región Madre de Dios, se filtró la base de datos para generar las unidades en el software. En la Figura 46 se muestra las unidades exportadas a Google Earth. Figura 46. Localidades de redes en la región Madre de Dios - Google Earth. E.P. 72 A su vez, se presentan las redes y enlaces de radio de las localidades de Yomibato y Tayacome, en donde, se tiene un radio enlace PMP para brindar conectividad a 2 instituciones consideradas en cada localidad. Figura 47. Despliegue de red en la localidad de Yomibato y Tayacome. E.P. Figura 48. Despliegue de red en la localidad de Yomibato enlace 1. E.P. 73 Figura 49. Despliegue de red en la localidad de Yomibato enlace 2. E.P. Figura 50. Despliegue de red en la localidad de Tayacome enlace 1. E.P. 74 Figura 51. Despliegue de red en la localidad de Tayacome enlace 2. E.P. Despliegue de red en la localidad de Apurímac Para el despliegue de la red del departamento de Apurímac, se filtró la base de datos para generar las unidades en el software. En la Figura 52 se muestra las unidades exportadas a Google Earth. Figura 52. Localidades de la red del departamento de Apurímac - Google Earth. E.P. Enseguida, se presentan las redes y enlaces de radio de las localidades de Motoy y Tamburqui, en donde, se observó en la localidad de Motoy que a causa de 75 problemas de linea de vista en el enlace con pérdida de señal, se diseñó un repetidor para poder realizar la conectividad a la institución considerada. Figura 53. Despliegue de red en la localidad de Motoy. E.P. Figura 54. Enlace de radio en la localidad de Motoy enlace 1 repetidor. E.P. 76 Figura 55. Enlace de radio en la localidad de Motoy enlace 2 repetidor. E.P. Figura 56. Despliegue de red en la localidad de Tamburqui. E.P. 77 Figura 57. Enlace de radio en la localidad de Tamburqui. E.P. Despliegue de red en la localidad de Piura Para el despliegue de la red del departamento de Piura, se filtró la base de datos para generar las unidades en el software. En la Figura 58 se muestra las unidades exportadas a Google Earth. Figura 58. Localidades de la red del departamento de Piura - Google Earth. E.P. A continuación, se presentan las redes y enlaces de radio de las localidades de Sausal y Pillo, en donde, se observó en la localidad de Pillo que a causa de 78 problemas de linea de vista en el enlace con pérdida de señal, se diseñó dos repetidores para poder realizar la conectividad a la institución considerada. Figura 59. Despliegue de red en la localidad de Sausal. E.P. Figura 60. Enlace de radio en la localidad de Sausal. E.P. 79 Figura 61. Enlace de radio en la localidad de Pillo sin linea de vista. E.P. Figura 62. Despliegue de red en la localidad de Pillo con repetidores. E.P. 80 Figura 63. Enlace de radio en la localidad de Pillo repetidor 1. E.P. Figura 64. Enlace de radio en la localidad de Pillo repetidor 2. E.P. 81 CAPITULO 4: COSTOS Introducción Se realizará el cálculo de los costos de la alternativa escogida, de la red satelital, VSATs y acceso hacia las instituciones consideradas y el equipamiento en las localidades donde se tendrá el despliegue del presente trabajo de tesis. 4.1 Evaluación de los costos de implementación En base a lo mostrado en el mapa de medios y fines, se realizó la evaluación de las tres alternativas propuestas, de las cuales se eligió la opción más viable “Poblados utilizan redes inalámbricas a partir de una VSAT de un satélite HTS multibanda”. Se evaluará la rentabilidad del servicio satelital multibanda y de la red inalámbrica, considerando los costos de CAPEX y costos de OPEX en el segmento terrestre y espacial, obtenidos por diversas fuentes, los cuales se tomaron algunos cálculos con el permiso del Mg. Alcócer [8] de su tesis para el presente trabajo. También se tienen valores obtenidos del libro de Gerald Maral, VSAT Networks [44]. Según Resolución Ministerial 810-2019 MTC/01.03 del 20 de setiembre del 2019, se puede considerar la adjudicación del proyecto mediante Ley de APP, Proyectos en Activos u obras por impuestos regulada por la Ley número 30225. Asimismo, el financiamiento podrá ser cofinanciado por el estado y por la empresa privada, como mineras que beneficien a la población rural. Para la viabilidad del proyecto se presentan los siguientes valores:  Valor presente de los costos  Evaluación Privada  Evaluación Social 4.2 CAPEX Para los cálculos de CAPEX se tendrá dos segmentos: 1) Segmento Terrestre  4 Gateways  Estaciones VSATs para los centros poblados considerados  Radio enlace PTP para instituciones consideradas  Radio enlace PMP para instituciones consideradas 2) Segmento Espacial 82  Costos del satélite  Costos del lanzamiento  Aseguramiento del satélite  Costos de subvención – financiamiento 4.2.1 CAPEX - Segmento terrestre Se realizó el cálculo del costo de las VSATs por cada banda en la Tabla 23. Tabla 23. Costo de VSAT. E.P. VSAT Banda Unidades Costo de VSAT Costo total VSAT Ka 28972 $1,943.00 $56,293,062.32 VSAT Ku 2305 $2,271.00 $5,233,769.31 VSAT C 1646 $3,831.00 $6,306,400.65 TOTAL VSATs 32923 $67,833,232.28 Asimismo, el cálculo del segmento terrestre satelital se presenta en la Tabla 24. Tabla 24. Cálculo en el segmento terrestre satelital. E.P. Gateways 4 Precio de 1 Gateway $10,000,000.00 Precio de 4 Gateways $40,000,000.00 VSAT bandas Año 0 $67,833,232.28 Inversión del segmento terrestre satelital $107,833,232.28 VSAT bandas Año 5 $67,833,232.28 VSAT bandas Año 10 $67,833,232.28 En la Tabla 25, se incluye en los costos de CAPEX del segmento terrestre el equipamiento de la red inalámbrica, las obras civiles en cada localidad y el equipamiento en cada institución considerada. Tabla 25. Cálculo en el segmento terrestre de la red inalámbrica. E.P. Equipamiento Costo unitario Unidades necesarias Costo total EQUIPOS ACTIVOS Equipos de Microondas para Enlace PTP y PMP. $4,800.00 32923 $158,030,400.00 Switch de comunicaciones Layer 2 - 48 ports $400.00 32923 $13,169,200.00 Router Layer 3 - 8 ports $450.00 32923 $14,815,350.00 Servidor $600.00 32923 $19,753,800.00 EQUIPOS PASIVOS Gabinete Rack 24 RU $300.00 32923 $9,876,900.00 UPS autonomía de energía $180.00 32923 $5,926,140.00 Sistema de protección eléctrica (incluidos materiales) $800.00 32923 $26,338,400.00 Mástil de 3 metros $80.00 32923 $2,633,840.00 Servicios de instalación $2,000.00 32923 $65,846,000.00 OBRAS CIVILES EN CADA LOCALIDAD 83 Sistema de energización de terreno en la localidad considerada (incluido equipamiento e instalación) $1,200.00 32923 $39,507,600.00 Sistema de protección puesta a tierra en la localidad considerada (incluido equipamiento e instalación) $400.00 32923 $13,169,200.00 Sistema de seguridad de terreno en la localidad considerada (incluido equipamiento e instalación) $800.00 32923 $26,338,400.00 Torre arriostrada (incluida instalación) $2,800.00 32923 $92,184,400.00 Adquisición de terreno en cada localidad red de acceso $3,500.00 32923 $115,230,500.00 EQUIPAMIENTO EN LAS INSTITUCIONES Equipamiento de Instituciones educativas $2,400.00 6378 $15,307,200.00 Equipamiento de Establecimientos de Salud $2,200.00 9022 $19,848,400.00 Equipamiento de Comisarias $2,200.00 2436 $5,359,200.00 Equipamiento de Centros Poblados $2,200.00 15087 $33,191,400.00 TOTAL $676,526,330.00 4.2.2 CAPEX - Segmento espacial Se realiza el cálculo de los costos satelitales, los cuales incluyen todo lo referente al satélite. Costos, lanzamiento, plataforma de control, seguros y financiamiento. Se detalla el costo CAPEX del segmento espacial en la Tabla 26. Tabla 26. Costos del segmento espacial. E.P. Costos del satélite $250,000,000.00 Costos del lanzamiento $100,000,000.00 Seguro del satélite $80,000,000.00 Centro de Operación $50,000,000.00 Financiamiento $20,000,000.00 Inversión en satélite $500,000,000.00 4.3 OPEX Para los cálculos de OPEX se tendrá dos segmentos: 1) Segmento Terrestre - Mantenimiento del satélite y de la red de inalámbrica. - Mantenimiento del sistema de energía, seguridad y protección. - Mantenimiento en la torre. - Mantenimiento en equipamiento de las instituciones consideradas. 2) Segmento Espacial - Mantenimiento satelital. - Mantenimiento de los gateways. - Mantenimiento de VSATs. 4.3.1 Costos OPEX del segmento terrestre Para los cálculos del OPEX en el segmento terrestre, tenemos la siguiente Tabla 27: 84 Tabla 27. Costos OPEX del segmento terrestre. E.P. Mantenimiento de red inalámbrica $300,000.00 Mantenimiento de equipo de comunicaciones $300,000.00 Mantenimiento de equipos de seguridad $120,000.00 Mantenimiento de sistema de energía $200,000.00 Mantenimiento de sistema de protección $120,000.00 Mantenimiento de torre $160,000.00 Mantenimiento de equipamiento en Instituciones educativas $220,000.00 Mantenimiento de equipamiento en Establecimientos de salud $220,000.00 Mantenimiento de equipamiento en comisarias $220,000.00 Mantenimiento de equipamiento en centros poblados $220,000.00 Total de costos operativos y mantenimiento $2,080,000.00 Asimismo, se tiene los cálculos del capital humano designado a fin de la operatividad en la Tabla 28. Tabla 28. Capital humano designado en la operación de la red. E.P. PUESTO CANTIDAD SUELDO MENSUAL SUELDO ANUAL Gerente de Operaciones y Mantenimiento 1 $4,021 $4,854 Jefe de Operaciones 1 $2,681 $3,236 Supervisor de Operaciones 3 $1,609 $1,942 Jefe de Logística 1 $2,681 $3,236 Supervisor de Logística 3 $1,609 $1,942 Jefe de Mantenimiento 1 $2,681 $3,236 Supervisor de Mantenimiento 3 $1,609 $1,942 Analista de Mantenimiento 12 $804 $971 Supervisor de Planta Externa 12 $1,340 $1,618 Supervisor de Planta Interna 12 $1,340 $1,618 Técnico de Planta Interna 48 $670 $809 Técnico de Planta Externa 48 $670 $809 Jefe NOC 1 $2,681 $3,236 Supervisor NOC 3 $1,609 $1,942 Ingeniero de Redes - N3 4 $1,340 $1,618 Ingeniero NOC - N2 6 $938 $1,133 Analista NOC - N1 12 $670 $809 Total 171 $28,954.42 $34,952.24 4.3.2 Costos OPEX del segmento espacial Para los cálculos del OPEX en el segmento espacial, tenemos la siguiente Tabla 29: 85 Tabla 29. Costos OPEX del segmento espacial. E.P. Mantenimiento satelital $12,500,000.00 Mantenimiento y operación de Gateways (Anual) $600,000.00 Mantenimiento y operación de VSATs (Anual) $2,800,000.00 Total de costos operativos y mantenimiento $15,900,000.00 4.4 Valor actual de costos El cálculo está basado en el valor del CAPEX y OPEX mostrados en el capítulo anterior, para la elaboración de la Tabla 30, se tomó como plantilla el formato de la conferencia “Modelo técnico económico para un satélite de telecomunicaciones del Foro de Conectividad satelital, cobertura total”. Planteado por el Mag. Luis Montes. 86 Tabla 30. Valor actual de costos. E.P. 87 4.5 Evaluación privada El cálculo de la evaluación privada está realizado en base al valor del CAPEX y OPEX mostrados en el capítulo anterior. Para el diseño de la evaluación privada, primero, consideraremos los niveles de factor de crecimiento calculados en el capítulo 3 y en la Tabla 31. Se realiza el cálculo del factor de crecimiento del servicio de Internet, telefonía móvil y poblacional rural anual. Asimismo, se calcula el valor del desarrollo poblacional de acuerdo con los valores publicados por INEI. Tabla 31. Factor de crecimiento. E.P. Factor / Tasa 2020-2040 Anual Crecimiento del servicio de Internet 2.084 0.139 Crecimiento del servicio de Telefonía móvil 1.996 0.133 Tasa crecimiento de población rural anual (*) 1.05% Tabla 32. Tasas de crecimiento de población rural, entre los años 2000 a 2040. E.P. Año Tasa 2000 1.60% 2005 1.50% 2010 1.30% 2015 1.20% 2020 1.05% 2025 0.91% 2030 0.77% 2035 0.63% 2040 0.49% Promedio 1.050% En la Tabla 33 se presenta la evaluación privada tomando en cuenta los valores de desarrollo en los pobladores, utilización de internet en hogares rurales y las instituciones consideradas. El cálculo está expresado en dólares americanos. 88 Tabla 33. Evaluación privada. E.P. 89 4.6 Evaluación social El presente cálculo de la evaluación social mantiene como propósito determinar la rentabilidad en los proyectos de financiación pública designado a la sociedad en su conjunto. Se obtiene realizando el contraste de los beneficios y el costo social ligados al proyecto. Para el diseño de la Tabla 34, se presenta la evaluación social se considera el mismo crecimiento de población, y los porcentajes de consumo de internet en hogares rurales y las instituciones consideradas. No se considera el servicio de telefonía pública en la presente evaluación social por causa de la disminución de la demanda del servicio. El siguiente cálculo esta expresado en soles. 90 Tabla 34. Evaluación social. E.P. 91 4.7 Resultados de la evaluación privada y social Se consideró como plantilla el formato de la conferencia “Modelo técnico económico para un satélite de telecomunicaciones” del Foro de Conectividad satelital presentado por el Mag. Luis Montes en agosto del 2017. Se consideraron en ambas evaluaciones los mismos valores de crecimiento de población, los cuales se obtuvieron desde el diseño de la red para todo el Perú. Los valores conseguidos de la evaluación privada son los siguientes:  VAN PRIVADO: $1,282,825,194.61  TIR PRIVADO : 25% Los valores conseguidos de la evaluación social son los siguientes:  VAN SOCIAL: S/ 0  TIR SOCIAL: 12% Para concluir, el proyecto cuenta con rentabilidad. 92 CONCLUSIONES 1. Se podrá conseguir aminorar la brecha digital en las áreas rurales, así como en los centros poblados alejados del país. Implementando una red de acceso inalámbrica que brinda comunicación y acceso a Internet. Se demuestra que es económicamente viable y rentable el presente trabajo de tesis. 2. Se podrá intensificar y acrecentar el acceso al servicio de telecomunicaciones en los centros poblados alejados del país. 3. Se logrará formular una red capilar de telecomunicaciones a poblados y localidades no atendidas por los proyectos del Estado. 4. La red inalámbrica implementada en el presente trabajo de tesis permitirá beneficiar a los centros poblados que no son contemplados por los proyectos del estado ni por la red dorsal de fibra óptica. Llegando a lugares alejados que eran parte de la brecha de comunicaciones de nuestro país. 5. Se ha realizado el dimensionamiento de la red con base en el tráfico producido por las siguientes instituciones consideradas:  Colegios - Centros Educativos: 10 Mbps por cada 100 alumnos.  Postas médicas – Centros de Salud: 8 Mbps por cada centro de salud.  Comisarías – Puestos policiales: 8 Mbps por cada comisaria  Municipios – Centros poblados: 10 Mbps por cada centro poblado.  ISP – Carrier: 10 Mbps por cada 100 habitantes. 6. Con el software ArcGIS y la base de datos brindada por cada institución del estado, se puede mejorar el dimensionamiento de ancho de banda considerando las localidades beneficiadas donde llegara el servicio de comunicaciones. Se podría tener la información de estas localidades por cada pisada incluso, actualizando la información y extrayendo los datos desde el software ArcGIS hacia una hoja de cálculo para el tratamiento posterior. 7. Con el software Radio Mobile se pudo determinar el despliegue correcto de los radioenlaces mediante la simulación y el despliegue en cada región geográfica tradicional del Perú, considerando la costa, sierra y selva. Considerando dos departamentos por cada región: Amazonas, Ayacucho, Ica, Madre de Dios, Apurímac y Piura. 93 RECOMENDACIONES 1. Se recomienda el uso de redes inalámbricas de penetración para las zonas rurales de difícil acceso, el costo comparado a implementaciones con otros medios de comunicación es más accesible y de menos costo. 2. Se empleó el software ArcGIS y Radio Mobile, los cuales son recomendados para el trabajo de análisis y simulación de localidades con georreferencia y despliegue de radioenlaces. 3. Se recomienda establecer una base de datos estándar y compartida en todos los establecimientos de salud para facilitar el uso inmediato de personas que estén en distintas localidades. 4. En el presente trabajo de tesis se recolectó información brindada por las instituciones del estado, se recomienda tener estandarizada las localidades a nivel nacional, en vista de que se encontró un código único a cada localidad del país. No siendo compartidos entre sí por cada institución del estado. 5. Se recomienda el uso de alquiler de terrenos y torres arriostradas de operadores que están instaladas en las localidades para aminorar los costos en los que se incurre en cada localidad. 94 BIBLIOGRAFÍA [1] R. 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