Universidad de Carabobo Facultad Experimental de Ciencia y Tecnología Departamento de Computación DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE CONSULTA DE CONFIGURACIÓN DE EQUIPOS DE LAS REDES DE ACCESO GSM Y UMTS Y DE LA RED DE TRANSPORTE DE LA CORPORACIÓN DIGITEL C.A. EN LA REGIÓN CENTRO. FASE I Informe Final de Pasantías Autor: Tutor Académico: Tutor Empresarial: Br. Javier Carrasco. Lic. Luis León. Ing. Henry Gómez Valencia, Enero 2011 Índice General 1. Descripción de la Empresa y Contexto del Proyecto. ............................... 3 1.1 Descripción de la Empresa. ................................................................ 3 1.2 Descripción y Contexto del Proyecto. ................................................. 4 1.3. Plan de Trabajo ................................................................................. 5 2. Requisitos, características y conocimientos necesarios para el Desarrollo del Proyecto ................................................................................... 7 2.1. Características Generales del Sistema.............................................. 7 2.2. Herramientas Utilizadas ..................................................................... 8 2.3. Proceso para la obtención de Datos de configuración de las BTS. . 10 Conclusión ...................................................................................................... 12 Recomendaciones .......................................................................................... 12 Anexos............................................................................................................. 14 2 1. Descripción de la Empresa y Contexto del Proyecto. 1.1. Descripción de la Empresa. El proyecto fue desarrollado en el departamento de Operación y Mantenimiento (O&M) Región Centro de la Corporación Digitel C.A., ubicado en la AV EsteOeste Zona Industrial Norte Condominio Industrial Jiménez-Márquez Valencia, edo. Carabobo. La región Centro está conformada por los estados Carabobo, Cojedes y Falcón. La ejecución de la Fase I del proyecto fue supervisada por el Ing. Henry Gómez, Coordinador de Operaciones y el Ing. Jesner Lugo, especialista de Operaciones. La Corporación Digitel C.A. es una empresa de telecomunicaciones que presta servicios de telefonía inalámbrica básica, pública y móvil en Venezuela, a través de la tecnología 2G (GSM, Global System for Mobile Communications) y 3G (UMTS, Universal Mobile Telecommunications System), cuyo principal objetivo es brindar a sus clientes un servicio confiable y de calidad. El departamento O&M Región Centro es el encargado de realizar labores de mantenimiento preventivo y correctivo en todos los elementos que conforman: • La red de acceso 2G o Subsistema de Estación Base (BSS, Base Station Subsystem). • La red de acceso 3G o Red de Acceso Radio Terrestre UMTS (UTRAN, UMTS Terrestrial Radio Access Network). 3 • La red de Transporte (radios PDH, radios SDH, Switches, Routers, etc). 1.2. Descripción y Contexto del Proyecto. El personal del departamento de O&M cuenta con Sistemas para la gestión de los equipos que conforman la red de acceso 2G, la red de acceso 3G y su correspondiente red de Transporte los cuales son proporcionados por los proveedores de los mismos equipos. Muchos de estos sistemas ofrecen la posibilidad de conexión remota mediante diversos protocolos (telnet, ssh, ftp), para la consultas de sus bases de información. A pesar de contar con los Sistemas de Gestión de los equipos, no existe una plataforma capaz de concentrar toda la información que permita describir en forma esencial y mostrar de manera sencilla la realidad de la red (configuración de equipos, diagrama de interconexión, etc) en un momento determinado. Dicha realidad es consecuencia de las actividades ejecutadas por distintos factores: departamento de Planificación, departamento de Implementación y departamento de O&M, entre los cuales no hay presente un normal flujo de información. Todo lo anterior tiene como consecuencia inconsistencias en la realidad de la red manejada por los departamentos involucrados y por consiguiente el aumento de tiempo necesario para realizar las diversas actividades de planificación, implementación y mantenimiento de manera oportuna, lo cual influye directamente en la prestación del servicio. 4 De la necesidad de un Sistema centralizado con las características mencionadas, se plantea el proyecto “Diseño e Implementación de un Sistema de Consulta de Configuración de Equipos de las Redes de Acceso GSM Y UMTS y de la Red de Transporte de la Corporación Digitel C.A. en la Región Centro.” La realización de este trabajo de pasantía se destinó a la ejecución de la Fase I del proyecto la cual comprendió un conjunto de actividades que se muestran en el siguiente plan de Trabajo. 1.3. Plan de Trabajo El Cronograma de actividades desarrolladas en la pasantía se divide en fechas según lo siguiente: • 1/09/2010: Estudio de las actividades realizadas dentro del departamento de O&M, conocimiento del equipo de trabajo. • 13/09/2010: Estudio del estándar para sistemas de telefonía móvil de segunda generación (GSM), su arquitectura, diferentes subsistemas, equipos e interfaces. A partir de esta actividad se realiza la caracterización de los equipos de la red de acceso 2G GSM (BSS) Huawei • 4/10/2010: Estudio del estándar para sistemas de telefonía móvil de tercera generación (UMTS), su arquitectura, diferentes subsistemas, equipos e interfaces. A partir de esta actividad se realiza la caracterización de los equipos de la red de acceso 3G UMTS (UTRAN) Huawei. 5 • 25/10/2010: Caracterización los equipos de transporte (radios SDH, radios PDH, switches, routers). • 8/11/2010: Diseño de un modelo de datos que soporte las necesidades de información del sistema a ser desarrollado. • 29/11/2010: Implementación de una rutina para la consulta de la configuración de los elementos de la red de acceso 2G BTS (Base Transceiver Station) y la actualización de su información en la base de datos. • 6/12/2010: Evaluación de diferentes librerías y herramientas de software para visualización de redes con el fin de seleccionar la que mejor se adapte a los requerimientos del sistema. Actividades realizadas durante todo el periodo de pasantía • Salidas de campo con los especialistas de operaciones a fin de tener contacto directo con los equipos de la red y un mejor entendimiento de su estructura y funcionamiento. • Análisis, especificación y refinamiento de los requerimientos funcionales y no funcionales del sistema a ser desarrollado. 6 2. Requisitos, conocimientos características necesarios para y el Desarrollo del Proyecto 2.1. Características Generales del Sistema • Visualización, como un diagrama de interconexiones o grafo, de la estructura de la Red de Telecomunicaciones de Digitel Región Centro (Redes de acceso 2G y 3G y red de Transporte asociada) con elementos representativos para cada tipo de nodo (Sitios con tecnología 2G y 3G, Clientes Corporativos) y enlace (radios PDH y SDH, con o sin protección). • Consulta de configuración de elementos que componen la red de acceso 2G (BTS -Base Transceiver Station , BSC – Base Station Controller) y 3G (RNC – Radio Network Controller, Nodo B). • Consulta de configuración de elementos que componen la red de transporte. • Filtrado en la visualización del diagrama de interconexiones de acuerdo a configuración de los equipos de las redes de acceso y transporte. • Consulta de información sobre Intervenciones a un Nodo (Asistencia del personal de O&M a un Sitio para ejecutar labores de mantenimiento preventivo o correctivo). • Consulta de información de Pendientes en un Nodo (Actividad que requiere ser ejecutada por el equipo de O&M en un Sitio). 7 2.2. Herramientas Utilizadas Como servidor de Base de datos se utilizo: • MySQL Server 5.5: es un sistema de gestión de base de datos relacional, multihilo y multiusuario. Se utilizo este gestor debido a su alto rendimiento y rapidez. Para el diseño del modelo de datos se utilizo: • MySQL Workbench 5.2 CE: es una herramienta para el diseño visual de esquemas de bases de datos, multiplataforma, desarrollada por MySQL. Algunas de las características que posee esta herramienta: Soporte de MySQL 5 Modelado de datos: Creación y edición de modelos EntidadRelación Extendido (Diagramas ERE). Exportar script para creación de base de datos (comandos SQL CREATE) Exportar el diagrama ERE gráficamente en formatos png, svg, pdf y PostScript, Conexión a bases de datos existentes para ejecutar comandos SQL, scripts SQL, editar datos y manejar objetos. Administración del servidor de base de datos, configurar cuentas de usuario, consultar status y registros (archivos log). Se utilizo esta herramienta debido a que permite diseñar esquemas de bases de datos visualmente de manera muy intuitiva, facilita el manejo de la base de datos y representa una buena plataforma para hacer análisis de los esquemas de base de datos con el fin de escribir aplicaciones, realizar mejoras en el diseño conceptual y físico, escalar el modelo, etc. Para el continuar con el desarrollo del sistema se propone utilizar: • Java JUNG (Java Universal Network/Graph Framework) 2.0.1: es una librería de software que provee un lenguaje extensible para el modelado, análisis y visualización de datos que pueden ser representados como un 8 grafo o una red. Está escrito en Java, lo que permite a las aplicaciones basadas en JUNG hacer uso de las capacidades extensas de la API (Application programming interface) de Java, así como de otras librerías de Java desarrolladas por terceros. Después de evaluar diversas librerías y software para visualización de redes utilizando criterios como se propone Java JUNG ya que cuenta con un conjunto de características deseables para la satisfacción de los requerimientos del sistema. Algunas de estas características son: Es una librería de código abierto disponible bajo la licencia BSD (Berkeley Software Distribution) Aspectos de visualización altamente configurables (imágenes para representar nodos, diferentes colores y tipos de línea para representar los enlaces, enlaces paralelos, zoom, etc) Permite realizar filtrado de los nodos y de los enlaces de acuerdo a sus características. Librería con amplia documentación. En consecuencia se propone Java como lenguaje de programación a utilizar para el desarrollo del sistema. • Java: es un lenguaje de programación orientado a objetos, multiplataforma que cuenta con amplia cantidad de librerías de desarrollo y una extensa documentación. 9 2.3. Proceso para la obtención de Datos de configuración de las BTS. Los equipos de la red de acceso 2G de Digitel Centro son proporcionados por la compañía Huawei Technologies Co. Ltd. La rutina de consulta y actualización de información se escribió para el modelo de BSC (Base Station Controller) BSC6000, el cual es el único modelo instalado en esta Red. Para la obtención de la información de configuración se realizaron dos procedimientos: Procedimiento 1: Obtención de archivos de configuración de la BSC. • Conexión telnet a la BSC6000. • Ejecutar comando LST BTS- LSTTYPE=ALL; y guardar su salida en un archivo de texto. Este comando se utiliza para obtener información sobre todas las BTS asociadas a dicha BSC. • Ejecutar comando LST CELL-; y guardar su salida en un archivo de texto. Este comando se utiliza para la obtener información sobre las celdas asociadas a cada BTS. • Ejecutar comando LST TRXDEV-; y guardar su salida en un archivo de texto. Este comando se utiliza para obtener información sobre los TRx asociados a cada celda. • Cerrar conexión telnet. Procedimiento 2: Obtención de datos de configuración de las BTS. • Procesar archivo LST BTS- LSTTYPE=ALL;.txt y actualizar la base de datos. • Procesar archivo LST CELL-;.txt y actualizar la base de datos • Procesar archivo LST TRXDEV-;.txt y actualizar la base de datos 10 En la siguiente imagen se muestra la estructura de una red GSM y un esquema de la ejecución del Procedimiento 1 y Procedimiento 2 Procedimiento 1 Procedimiento 2 11 Conclusión Después de realizar un estudio de las actividades del departamento de O&M y explorar sus necesidades se planteo un proyecto para el desarrollo de un sistema centralizado para la consulta de información diversa sobre las redes de acceso 2G y 3G, la red de transporte de Digitel Centro. En la Fase I de este proyecto se logró la recolección de los requerimientos de información del departamento de O&M además de diseñar, utilizando herramientas computacionales, un modelo de datos conceptual que representa fielmente dichos requerimientos y su modelo de datos lógico implementado en el manejador de Base de Datos MySQL. Luego de un análisis detallado de los distintos requerimientos se obtiene que el lenguaje de programación Java junto con la librería de visualización Java JUNG constituyen el marco de trabajo ideal realizar el desarrollo de un sistema que permita visualizar el diagrama de interconexión de una red y consultar su información de manera intuitiva. Adicionalmente se diseñaron e implementaron unos procedimientos para actualización de configuración de las BTS en la base de datos cuya verificación se realizo a partir de consultas realizadas desde el propio sistema de gestión. Esto permite actualizar de manera automatizada y sobre bases periódicas esta información. Recomendaciones Para finalizar se indican algunas recomendaciones: • Desarrollo de los procedimientos de actualización de configuración de Nodo B tomando como esquema los procedimientos análogos para BTS implementados durante el desarrollo de este trabajo. 12 • Revisión de la documentación de la librería Java JUNG disponible en internet además de los diversos ejemplos proporcionados en su pagina http://jung.sourceforge.net/applet/index.html a fin de obtener un buen entendimiento de su funcionamiento y de esta manera satisfacer las necesidades referentes a la visualización en el Proyecto que está en desarrollo. • Revisión constante de los requerimientos departamento de O&M y realizar cualquier de información del adición o modificación pertinente directamente en el Diagrama ERE mediante la herramienta MySQL Workbench para luego ejecutar el script de creación (Forward Engineer) a fin de mantener correspondencia entre el modelo de datos Conceptual (representado por el diagrama) y el modelo de datos Lógico (implementado en la base de datos). También se recomienda obtener respaldo de los datos antes de realizar cualquier modificación al modelo. 13 Anexos En la siguiente página se muestra el modelo de datos conceptual (Diagrama ERE) diseñado para este proyecto utilizando la herramienta MySQL Workbench 5.2 CE. En el diagrama se muestran diferentes áreas de color en las cuales se agrupan entidades relacionadas. Estas áreas son: • 2G: Comprende las entidades BSC, BTS, BTS_Marca_Modelo y CeldaGSM encargadas de almacenar información sobre la red de acceso 2G. • 3G: Comprende las entidades RNC, NodoB, NodoB_Marca_Modelo y CeldaUMTS encargadas de almacenar información sobre la red de acceso 3G • Enlace: comprende las entidades Enlace y Radio, encargadas de almacenar información referente los equipos de la red de transporte (radios PDH y SDH). • Información General: comprende las entidades FotoSitio, Intervención, fotoIntervención, Pendiente y Región, encargadas de almacenar información referente a los Sitios o Estaciones donde se encuentras los equipos de las redes de acceso. • PIC_CDA_CC: comprende las entidades PIC_CDA_CC y ServicioPCC encargadas de almacenar información sobre los PIC, CDA y Clientes Corporativos. • Sistema: comprende la entidad Usuario, encargada de almacenar información sobre los usuarios que tendrán acceso al sistema. • Switch/Router: abarca las entidades SwitchRouter y SwRt_marca_modelo. Existe una entidad llamada Sitio la cual es el centro de todo el Sistema, y representa los nodos dentro de la red a partir de los cuales se podrá consultar la información. 14 2G BTS_Marca_Modelo CeldaGSM Informacion General fotoIntervencion Modelo VARCHAR(20) idfotoIntervencion INT marca VARCHAR(20) cellIndex MEDIUMINT Pendiente cellID INT nombreCelda VARCHAR(45) ReportadoPor VARCHAR(45) numTRX TINYINT siteIndex MEDIUMINT nombreBTS VARCHAR(45) Indexes PRIMARY fk_Celda_BTS1 BTS DepartamentoResponsable V… FotoSitio siteIndex MEDIUMINT Prioridad ENUM('Alta','Baja') idFotoSitio SMALLINT nombreBTS VARCHAR(45) Modelo VARCHAR(20) tipoAcceso ENUM(...) nombreSitio VARCHAR(45) Descripcion TEXT Foto MEDIUMBLOB Foto MEDIUMBLOB Status ENUM(...) Indexes Intervencion NumeroIntervencion INT Region nombreSitio VARCHAR(45) region VARCHAR(20) FechaIntervencion TIMESTAMP Indexes Ejecutantes VARCHAR(100) Indexes nombreSitio VARCHAR(45) Descripcion TEXT PRIMARY fk_Pendientes_Sitio1 NumeroBSC TINYINT NumeroBSC TINYINT Indexes FechaReporte TIMESTAMP Configuracion VARCHAR(15) BSC foto MEDIUMBLOB nombreSitio VARCHAR(45) Indexes BCCHFrequency TINYINT cellBand VARCHAR(20) NumeroIntervencion INT idPendiente INT Comentarios TEXT idPendiente INT Indexes Indexes nombreSitio VARCHAR(45) Marca VARCHAR(20) Modelo VARCHAR(20) DireccionIP VARCHAR(20) ImagenBSC MEDIUMBLOB Indexes PRIMARY fk_BSC_Sitio1 Enlaces Sitio NumBSC nombreSitio VARCHAR(45) Enlace ReferenciaUbicacion TEXT Latitud VARCHAR(15) NombreEnlace VARCHAR(100) Longitud VARCHAR(15) SitioA VARCHAR(45) TipoAcceso ENUM(...) SitioB VARCHAR(45) TipoSitio SET(...) Configuracion VARCHAR(3) Region VARCHAR(20) TipoEnlace ENUM(...) 3G ODUDescripcion_A VARCHAR(100) DireccionOyM_A VARCHAR(45) RNC ODUDescripcion_B VARCHAR(100) RNCindex TINYINT nombreSitio VARCHAR(45) Marca VARCHAR(20) Modelo VARCHAR(20) DireccionIP VARCHAR(45) ImagenRNC MEDIUMBLOB Indexes PRIMARY fk_RNC_Sitio1 RNCIndex Radio DireccionOyM_B VARCHAR(45) MarcaRadio VARCHAR(15) MarcaRadio VARCHAR(15) ModeloRadio VARCHAR(15) ModeloRadio VARCHAR(15) ColorEnlace INT FotoRadio MEDIUMBLOB NodoB Indexes NombreNodoB VARCHAR(45) Indexes idNodoB SMALLINT DireccionOyM VARCHAR(15) Indexes TipoInterfaz ENUM(...) PRIMARY fk_Sitio_Region1 E1configurados TINYINT PRIMARY fk_Sitio_has_Sitio_Sitio2 PRIMARY Index_ModeloRadio ColorEnlace_UNIQUE fk_Enlace_Radio1 Subrack TINYINT NodoB_Marca_Modelo Modelo VARCHAR(20) Marca VARCHAR(20) Slot TINYINT Subsistema TINYINT nextHopIPadress VARCHAR(… tipoAcceso ENUM(...) Indexes nombreSitio VARCHAR(45) PRIMARY Modelo VARCHAR(20) Switch/Router RNCindex TINYINT CeldaUMTS cellID SMALLINT SwitchRouter Indexes PIC CDA CC Usuario cellName VARCHAR(45) DLScramblingCode SMALLINT NombreNodoB VARCHAR(45) Indexes nombreEquipo VARCHAR(45) Sistema PIC_CDA_CC login VARCHAR(45) nombreSitio VARCHAR(45) password CHAR(40) tipoSitio ENUM(...) Nombre VARCHAR(20) nombrePCC VARCHAR(45) Email VARCHAR(20) NombreContacto VARCHAR(45) Telefono VARCHAR(15) ServicioPCC servicio VARCHAR(20) Indexes Apellido VARCHAR(20) email VARCHAR(45) Departamento VARCHAR(20) Servicio SET(...) Comentarios TEXT Indexes Indexes DireccionOyM VARCHAR(45) SwRt_marca_modelo Descripcion TINYTEXT Marca VARCHAR(20) nombreSitio VARCHAR(45) Modelo VARCHAR(20) tipoEquipo ENUM(...) Marca VARCHAR(20) Modelo VARCHAR(20) Indexes tipoEquipo ENUM(...) Indexes Vista del ejemplo PluggableRendererDemo de Java JUNG disponible en http://jung.sourceforge.net/. En este ejemplo se puede apreciar las capacidades de configuración dinámica para visualización y filtrado de nodos y enlaces de acuerdo con sus características. 16 Vista del ejemplo ImageShaperDemo de Java JUNG disponible en http://jung.sourceforge.net/. En este ejemplo se puede apreciar la posibilidad de colocar imágenes como nodos en el grafo además de etiquetas de identificación. 17