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Capítulo 2. Fundamentos de Tems Investigation

CAPÍTULO 2. FUNDAMENTOS DE TEMS INVESTIGATION

2.1 Introducción

TEMS es una herramienta de test para redes celulares que soporta:

• GSM/GPRS/EGPRS

• WCDMA/HSDPA/HSUPA

• cdmaOne/cdma2000/1xEV-DO

Permite la monitorización de voz, videollamada y otros servicios de datos sobre

conmutación de paquetes y de circuito.

TEMS Investigation combina recolección de datos, análisis en tiempo real y pos

procesado.

Se divide en dos módulos: Data Collection y Route Analysis.

Data Collection es la parte de TEMS Investigation que trabaja con los terminales

telefónicos y demás dispositivos, recoge los datos de funcionamiento de la red y los grava en

ficheros llamados logfiles, que luego serán analizados.

Route Analysis es el módulo que permite el análisis de estos ficheros.

La manera de presentación (los mapas, los diagramas lineales,...) es fundamentalmente

la misma en ambos módulos.

2.1.1 Definiciones

En este apartado se explican algunos conceptos propios de Tems Investigation.

Servicios de datos (Data Services): Hace referencia a servicios que necesitan una

conexión de datos, tanto de conmutación de paquetes como conmutación de circuito, en

contraposición de servicios de llamada o videollamada.

Evento (Event): Es una señal generada por Tems para indicar que algo importante ha

ocurrido tanto en la red como en los terminales telefónicos u otros dispositivos conectados a

este.

Elemento de Información (Information Element): Los elementos de información son

datos numéricos o con formato de texto referente a los dispositivos conectados al programa

que presenta Tems. Muchos de ellos constan de una tabla de valores en lugar de un solo valor,

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y para acceder a uno de ellos se usan argumentos. Por ejemplo, el elemento de información de

GSM Neighbor RxLev contiene los niveles de potencia de los canales vecinos al que estamos

conectados, hasta un máximo de 32.

2.2 Obtención de datos de la red. Data collection

En este apartado se describe el funcionamiento del módulo encargado de recoger los

datos de la red móvil, cada uno de los dispositivos con los que puede interaccionar el

programa, la naturaleza de los ficheros que éste genera, los diferentes tipos de medida que

pueden realizarse, tanto en voz como en datos, y su utilidad.

2.2.1 Conexión de dispositivos

En este apartado se describe cómo se establece el contacto con los dispositivos

externos en TEMS Investigation.

La conexión física de un dispositivo al PC se hace a través de un puerto USB.

Casi todos los dispositivos admitidos por el programa son reconocidos por éste una

vez conectados físicamente al PC.

Para poder empezar a utilizar cualquier dispositivo con TEMS es necesario realizar

dos pasos una vez enchufado el dispositivo: primero se debe habilitar y después hay que

conectarlo.

2.2.1.1 Ventana de configuración de equipos o Equipment configuration window

Es la ventana donde se encuentra la lista de los dispositivos enchufados al PC

detectados automáticamente o manualmente, conocidos por TEMS INVESTIGATION (T.I).

Cada dispositivo se representa con un campo EQ. Dentro de este campo existen tantos

subcampos, llamados canales, como fuentes de datos proporcione el dispositivo. Por ejemplo,

si nos referimos a un terminal móvil, el programa lo identifica con dos canales, MS sería el

canal de medidas propias de TEMS, y DC el canal de medidas del servicio de datos. Ambas

partes se mantienen separadas a través de los puertos virtuales que genera Windows. Lo

mismo ocurre cuando lo que conectamos es una tarjeta de datos tipo Qualcom PCMCIA. No

pasa lo mismo al conectar un escáner, ya que sólo tenemos el canal MS, o si lo que

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conectamos es una simple antena de GPS, que se representa con un canal PS (P por position).

En la figura 1 vemos la ventana de configuración de equipos. En ella se muestran

distintos equipos reconocidos por T.I. El punto rojo a la izquierda de cada canal indica que no

está conectado. Si fuera verde indicaría que sí lo está.

La primera columna indica el nombre de los dispositivos, la segunda, el número de

teléfono que corresponde con la SIM conectada y el puerto COM usado por cada canal. En la

tercera y la cuarta columna se muestran los números IMEI e IMSI de cada terminal, y por

último en la quinta columna nos dice si la licencia que estamos usando nos permite el uso de

dicho dispositivo en conjunto con T.I. En caso afirmativo aparece “detected”, en caso

negativo “no license”.

La designación de EQ con su correspondiente índice para identificar a los equipos sólo

se usa en la ventana de configuración. Fuera de ésta la identificación se hace por medio de los

canales de datos MS, DC, PS.

Una vez reconocidos los equipos es fácil conectarlos, basta con indicárselo al

programa mediante el uso de los botones

Para conectar el canal seleccionado.

Para conectar todos los canales en la lista de la ventana de configuración de

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Figura 1. Ventana de configuración de equipos

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equipos.

Una vez conectados, la ventana de configuración de equipos tendrá el siguiente

aspecto:

Si los equipos tienen una fuente de energía externa, el hecho de conectar sus canales

hace que el dispositivo se encienda.

Los botones de conexión tienen sus homólogos de desconexión:

Para desconectar el canal seleccionado.

Para desconectar todos los canales.

En la ventana de configuración de los equipos, entrando en propiedades podemos

configurarla para que al desconectar los equipos (sus canales) se apaguen automáticamente.

2.2.2 Ficheros de datos. Logfiles

En este apartado se describe todo lo relacionado con los ficheros donde se almacenan

los datos recogidos de la red a través de los equipos conectados a TEMS INVESTIGATION.

2.2.2.1 Generación de logfiles

Una vez conectados los equipos y configurados según nos interese, para comenzar la

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Figura 2. Equipo conectado

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grabación basta con pulsar el botón grabar de la barra de herramientas. Para detener la

grabación basta pulsar el botón de top y para pararla y reanudarla posteriormente el botón de

pausa.

2.2.2.2 Insertar notas o filemarks

Los “filemarks” son notas que se insertan manualmente mientras se está grabando un

archivo. Se usan para indicar situaciones especiales, y se tengan en cuenta a la hora de

reproducir y analizar los datos. Por ejemplo, una nota podría indicar que en un momento

determinado se atraviese un túnel. A la hora de analizar los datos, el filemark explicaría la más

que posible llamada caída, la pérdida de posición geográfica y la disminución de potencia de

las señales recibidas.

Figura 3. Inserción de una nota

2.2.2.3 Cambio de archivo o Swapping

El cambio de archivo o swapping consiste en cerrar el archivo que se está grabando

actualmente y comenzar la recopilación de datos en uno nuevo.

Otra forma de hacerlo sería parar la grabación pulsando stop, y comenzar una nueva

pulsando grabar.

El swap se hace por seguridad. Si el archivo que estamos generando está corrupto, al

menos no todos los datos adquiridos lo estarán si cambiamos de archivo cada cierto tiempo.

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2.2.2.4 Otras opciones de grabado

Si entramos en las propiedades de grabado dentro del menú de logfile, podemos elegir

varias opciones:

• Ubicación de los archivos (default recording folder): Es donde podemos elegir

dónde guardar nuestros ficheros logfiles.

• Generación rápida (Quick logging): Marcando esta casilla el nombre de los

ficheros será el de por defecto mmdd_nn.log que indica el dia, el mes y una

numeración índice. En esta opción se ofrece la posibilidad de crear archivos

nuevos (swap) cada cierto número de mensajes, que también podemos elegir.

• Nota rápida (Quick Filemark): Si marcamos la casilla las notas insertadas serán

números correlativos. No existe la posibilidad de escribir nada.

• Añadir comentario (Add user info): Al terminar una grabación te da la posibilidad

de escribir un comentario.

• Limpiar historial ( Clear History Buffer at Start of New Logfile): Al comenzar un

nuevo logfile elimina la información previa obtenida de los equipos conectados.

Sirve para liberar espacio de disco y para descargar a la CPU de tareas mientras

dura la grabación.

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Figura 4. Ventana de propiedades de grabado

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2.2.2.5 Marcas de posicionamiento o Pinpoints

Se trata de una técnica para saber situar los datos en espacios interiores, en ambientes

donde la señal de GPS no es capaz de llegar.

Para comenzar a utilizar el posicionamiento por marcas se pulsa el botón

correspondiente.

Una vez activada la función, cada marca que hagamos en el mapa se marcará con un

rombo negro y genera una trayectoria en linea recta desde la última marca realizada. Los

datos recogidos se situarán uniformemente a lo largo de la línea generada entre dos marcas.

Es aconsejable crear una marca de posicionamiento cada vez que se cambia de

posición, y mantener una velocidad constante a lo largo de toda la medida. Por ejemplo, en la

figura 5 vemos como entre la marca 3 y 4 la velocidad es visiblemente mayor.

2.2.2.6 Reproducción de Logfiles

En este apartado se describe cómo utilizar las funciones de reproducción que admite el

T.I.

Una vez que tenemos creados el Logfile podemos reproducirlo, es decir, ver todo lo

que ha ocurrido a lo largo de la medida con todos los dispositivos conectados.

Podemos reproducirlo a distintas velocidades, incluso paso a paso; también podemos

buscar dentro del logfile eventos concretos, marcas (filemarks), mensajes e incluso podemos

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Figura 5: Ruta creada usando Pinpoints

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realizar búsqueda por tiempo, es decir, podemos ver que ocurrió en un momento determinado.

Y todo ello particularizado para el dispositivo que nos interese en cada momento.

Para acceder a estas funciones lo más rápido es hacerlo a través de los botones de la

barra de herramientas. A continuación se muestran algunos y su función específica:

Abrir/cerrar Logfile. Sólo se puede tener abierto uno.

Rebobina el archivo al principio.

Reproduce/para la reproducción del archivo. Cuando se para, se

actualiza toda la presentación de ventanas.

Avanza paso a paso en la reproducción del archivo, se para cada

mensaje del teléfono. Hay que tener en cuenta que la

presentación no se actualiza en cada paso.

Reproduce a alta velocidad. No se actualiza la presentación

hasta que se para la reproducción.

Busca hacia adelante en el archivo un instante determinado, un

tipo de mensaje, o un tipo de evento.

Muestra información del Logfile. Muestra la fecha cuando se

creó el archivo y la información que hayamos guardado en la

opción “añadir información de archivo” cuando se creó el

fichero.

En la figura 6 vemos la ventana de propiedades de reproducción. En ella podemos

seleccionar la velocidad a la que queremos reproducir el archivo.

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Las velocidades de reproducción son:

• Normal: Es la más rápida.

• Intermedia: Un poco más lenta.

• Interpretable (lenta): Es la única a la que la pantalla se actualiza en cada mensaje.

En la figura 7 se muestra un ejemplo de búsqueda de evento. En este caso se trata del

móvil número uno, y lo que buscamos es un soft handover.

2.2.2.7 Exportación de archivos

Los archivos creados contienen mucha información de cada uno de los dispositivos

conectados a T.I. Para analizar los datos es necesario ordenar la información y separarla de

forma que se pueda estudiar por partes, modularmente. Para ello es para lo que se exportan los

archivos.

Básicamente el programa lo que hace es pasarle una plantilla al archivo que queremos

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Figura 6: Propiedades dereproducción de un Logfile

Figura 7. Búsqueda de un evento en un Logfile

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analizar, una especie de filtro que se queda con los datos que nos interesan y desecha el resto.

El resultado es varios archivos de salida que contienen la información que nos interesa y del

dispositivo que nos interesa.

Tems proporciona varios formatos de salida para los archivos resultantes del

procesado:

1. Mapinfo 3.0

Ofrece dos subformatos, intercambio (interchange) y en forma de tabla (tab

format).

Archivos exportados por cada logfile (interchange):

• *.mif: Datos gráficos en ASCII (información de símbolos).

• *.mid: Datos de texto (Información de dispositivo, mensajes, eventos,...).

Archivos exportados por cada logfile (tab format):

• *.tab: Estructura de tabla en ASCII (formato, definición de campos).

• *.dat: Información almacenada por fecha en formato binario(mensajes,

eventos,...).

• *.map: Almacenamiento de objetos del mapa en binario.

• *.id: Enlaces al *.map en binario.

2. Arcview 3.2 para Windows. El formato de exportación está definido en el

documento “ESRI Shapefile technical description” disponible en la web:

www.esri.com/library/whitepapers/pdfs/shapefile.pdf.

Archivos exportados por cada logfile:

• *.shp: Archivo principal que contiene información de símbolos y otros

datos.

• *.shx: Archivo índice del archivo principal *.shp.

• *.dbf: Archivo que guarda información de eventos, mensajes, dispositivo,...

3. Marconi Planet.

Archivos exportados por cada logfile:

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• *.txt: Información en ASCII en las secciones de cabecera, definición y

principal.

4. Ethereal.

Archivos exportados por cada logfile:

• *.eth

5. MDM . Normalmente se exporta un archivo MDM por cada dispositivo encontrado

en el logfile, por ejemplo si tenemos tres dispositivos conectados a TEMS, MS1, MS2 y

MS3, la exportación producirá tres ficheros llamados:

<nombre original del logfile>_MSn_<nombre mdm>, donde n=1, 2, 3.

2.2.2.7.1 Parámetros previos a la exportación

Para empezar a exportar antes que nada debemos desconectar todos los dispositivos

del TEMS, y después buscar la orden “export” en el menú Logfile.

Pulsando el botón “añadir” nos aparece la ventana de “add export order” que nos sirve

para definir algunos parámetros básicos en la exportación de archivos. Podemos verla en la

figura. Esos parámetros son:

• Format: Elegimos el formato de salida de la exportación (mapinfo, arcfile,..).

• Input files: Seleccionamos los archivos de datos que queremos exportar.

• Merge output: Si estamos exportando varios logfiles y está marcada esta opción,

los estaremos agrupando todos en un único grupo de archivos de exportación.

Simplemente se concatenan como si fuese un solo archivo logfile. Si por el

contrario la opción no está marcada, se creará un grupo de archivos de exportación

por cada logfile.

• Output Directory: Seleccionamos cual será la ubicación de los archivos de

exportación.

• Prefix, Sufix: Podemos añadir un texto en forma de prefijo y de sufijo al nombre de

los archivos de exportación.

• Output Extension: Elegimos la extensión de los archivos. Válido solo en formato

de texto.

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2.2.2.7.2 Generación de plantillas para el procesado de “logfiles”

Como ya se ha explicado en un apartado anterior, el procesado consiste en pasarle una

plantilla al archivo que queremos analizar, una especie de filtro que se queda con los datos

que nos interesan y desecha el resto. Estas plantillas especifican al programa la información

que queremos obtener de los archivos de medida, y en este apartado vemos cómo crearlas.

Pulsando el botón “setup” de la ventana de procesado nos aparece una nueva ventana

en la que puede verse una lista de Elementos de Información (IE: Information Elements), que

pueden elegirse para nuestra plantilla.

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Figura 8. Propiedades de exportado

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Para añadir un elemento a nuestra plantilla basta con seleccionarlo y pulsar el botón

“>”. Si el elemento tiene argumento, es decir, si se trata de una tabla de valores

correspondientes, por ejemplo, a los niveles de potencia recibidos de una serie de canales de

frecuencia, se añaden uno a uno pulsando repetidas veces el mismo botón, y aparecerán al

otro lado de la ventana con su argumento índice: Elemento[índice].

Los elementos seleccionados por defecto están marcados para todos los dispositivos

conectados. Para asociarlo a un solo dispositivo tenemos que pulsar el botón “Edit” y

especificar el MS del que queremos sacar la información que indica el elemento.

Encima de la lista de elementos hay una casilla en la que podemos elegir el tipo de

elementos que queremos ver. Por ejemplo, GSM, WCDMA, DATA,... Podemos mezclar

elementos de distintas listas en nuestra plantilla.

Para eliminar elementos de la plantilla basta con seleccionarlos y pulsar “<<”, o “<” si

los borramos de uno en uno.

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Figura 9. Parámetros a exportar en mapinfo

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2.2.2.7.3 Ajustes específicos para el procesado en formato Mapinfo

En la misma ventana donde elegimos los elementos de información para las plantillas,

hay una segunda pestaña “options”, y en este apartado se describe la específica de Mapinfo.

En la figura 10 se observan las siguientes opciones:

• “Reports to esport data from”: Se eligen los tipos de datos (procedentes del teléfono)

que se incluyen en los archivos de procesado.

➢ Todo tipo de datos

➢ Sólo datos de capa 3

➢ Sólo datos de modo

Por defecto se elige el primero de ellos.

• “Export Message Information”: Se marca si queremos incluir información en los

mensajes de capa 2 y 3. La información que se añade es la dirección del mensaje, el

nombre,...

• “Events”: Se configura la exportación de los eventos

➢ No se exporta ninguna información de eventos.

➢ Se exportan los eventos pero no se imprimen en el mapa.

➢ Se exportan los eventos y se imprimen en el mapa.

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• “ Include file name in file”: Se marca para incluir el nombre del archivo “logfile” en el

nombre del archivo exportado.

2.2.3 Escáner de GSM

Tems Investigation Data Collection soporta dispositivos de escaneo tales como

algunos terminales de Ericsson (K800i, K600i, W600,...) y escáneres de la firma PCTel

Seegull LX/EX que son los que usamos en el apartado ejemplos.

2.2.3.1 Propiedades del escáner y presentación

En este apartado vemos cómo configurar el equipo de escáner para nuestras medidas.

Una vez conectado el escáner, pulsamos el botón de propiedades para elegir los

canales de las bandas de GSM que queremos medir.

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Figura 10. Opciones del exportado en Mapinfo

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Una vez ajustadas la propiedades del escáner podemos ponerlo a funcionar y ver lo

que nos muestra el programa.

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Figura 11. Selección de canales a escanear

Figura 12. Esquema de barras del escáner GSM

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En la ventana de presentación podemos ver el nivel de potencia de cada uno de los

canales que hemos elegido medir. En la primera gráfica ordenados de mayor a menor potencia

recibida, debajo por orden ordinario y más abajo los valores numéricos exactos. Los canales a

representar en esta ventana son configurables, es decir, podemos mostrar sólo algunos de los

canales que se están midiendo.

2.2.4 Escáner de WCDMA

T.I soporta varios dispositivos escáneres de frecuencias UMTS como son PCTel

(SeeGull LX/EX), Rohde & Schwarz (TSMU), o Anritsu (ML8720/8740/8741), siendo el

primero de ellos el que usamos en nuestras medidas.

El escáner de PCTel, SeeGull LX que usamos nos ofrece la posibilidad de escanear

distintos argumentos como son:

• CPICH, static SC set

• CPICH, Top N

• SCH timeslot

• Continuous Wave (CW)

• Spectrum analysis, DL

Estos métodos de escaneo son independientes conceptualmente y se pueden realizar

simultáneamente, eso si, perdiendo puntos de medida.

Podemos elegir los scrambling codes que queremos medir sobre todas las frecuencias

de los UARFCN que hayamos marcado (máximo de cuatro, aunque las compañías de

telefonía móvil en España tiene asignadas dos). También podemos optar por medir los N (N ≤

32) scrambling codes más potentes de todos los UARFCN elegidos. Es el propio escáner el

que encuentra automáticamente los códigos aleatorios más potentes en cada momento.

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2.2.4.1 Presentación de escáner CPICH

Cada frecuencia de UMTS, cada UARFCN tiene su ventana de presentación.

En ella se muestran los scrambling codes que le llegan con más potencia al escáner.

Cada SC va a identificar a un sector dentro de un emplazamiento, de forma que a medida que

nos estemos acercando su zona de influencia aumentará la potencia que nos llega y se verá

reflejado en la ventana de presentación del escáner.

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Figura 13: Selección de canales en el escáner de UMTS

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2.2.5 Secuencia de órdenes (Command Sequence)

El command sequence es una función que ofrece Tems para predefinir y automatizar

las acciones que realizan los terminales móviles durante una sesión de medida.

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Figura 14. Diagrama de barras del escáner UMTS

Figura 15. Diagrama de línea del escáner UMTS

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En la columna de la izquierda tenemos todas las posibles ordenes para configurar la

rutina que queremos que ejecuten los terminales móviles. En la columna central está la rutina

en si o la secuencia de ordenes, y en la columna de la derecha podemos ajustar las

propiedades de cada una de las acciones.

Las ordenes son de distinta naturaleza. Las hay de llamada, de voz y de vídeo, y las

hay de datos. Podemos lanzar una sesión de FTP o de HTTP, mandar sms o correo

electrónico,...También podemos realizar llamadas y recibirlas, tanto de voz como de vídeo.

La columna de propiedades nos indica el terminal que realiza la acción, al número que

llamamos o la dirección de carga o descarga de la sesión de FTP, el tiempo de llamada,...

2.2.6 Eventos

Los eventos (Events) en Tems son sucesos de interés que ocurren en la red y que nos

ayudan a conocer su estado. Existen una serie de eventos ya predefinidos por el programa

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Figura 16 Configuración de las órdenes a los equipos

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Capítulo 2. Fundamentos de Tems Investigation

pero también existe la posibilidad de crear nuevos.

2.2.6.1 Presentación de los Eventos

Los eventos que ocurren aparecen listados en una ventana, Events Window, también

aparecen como símbolos en el mapa, también como símbolos y líneas verticales en las

gráficas de línea, y por último, se dejan sentir como señales sonoras.

2.2.6.2 Eventos definidos por el usuario. Ejemplo

Son varias las posibles causas de valores bajos de C/I. Las dos más comunes son la

interferencia cocanal y la interferencia de canal adyacente. Sin embargo, en algunas ocasiones

el principal problema no procede de otras comunicaciones sino del ruido.

Vamos a crear un evento que nos indique un valor bajo de C/I, debido, probablemente

al ruido, basado en que el valor bajo de C/I coincida también con un bajo valor de la potencia

de señal. Abrimos la ventana para crear el nuevo evento llamado “Ruido Alto” definido como:

• C/I Worst < 10 AND RxLev Sub (dBm) < 99

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Figura 17. Lista de eventos

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Una vez creado el evento, cada vez que se den las condiciones que lo definen,

aparecerá como un evento ocurrido, en la ventana de eventos, en el mapa,...

2.3 Generación de informes

T.I ofrece la posibilidad de crear un informe de uno o varios logfiles en formato html,

que resume los datos que estos contienen.

Para crear este informe adecuadamente todo dispositivo debe estar desconectado y

ninguno de los logfiles implicados debe estar abierto.

Pulsando este botón iniciamos el proceso de creación del informe. Al hacerlo nos

aparece una ventana donde elegir los archivos de los que obtener el informe, el directorio de

salida,...

Ahora pulsamos en propiedades para indicar los contenidos que queremos que

contenga el informe.

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Figura 18. Evento definido por usuario

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El informe contiene comparaciones de valores de los elementos de información con

cotas, estadísticas del tipo: ”porcentaje de tiempo de medida con nivel de potencia recibido <

100dBm”,...

Hay un número predefinido de cotas, aunque podemos definir las nuestras propias.

Basta con pulsar el botón añadir y elegir el elemento y las cotas.

Cada elemento de la lista representa una comparación del tipo:

IE[Arg] ≤ T1, IE[Arg] ≤ T2

ó

IE[Arg] ≥ T1, IE[Arg] ≥ T2

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Figura 18. Logfiles de los que sacar el informe

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Capítulo 2. Fundamentos de Tems Investigation

Si durante la medida hemos usado dispositivos escáneres, podemos también incluir

datos de estos en el informe. Podemos elegir los canales, si hablamos de escáner de GSM, o

los códigos aleatorios (scrambling codes) si hablamos del escáner de WCDMA, de los que

queremos obtener información en el informe. Por cada uno de ellos el informe contiene

niveles de potencia y estadísticos (media, mediana, valores máximos y mínimos) y un gráfico

de barras.

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Figura 19. Acotación de parámetros

Figura 20. Propiedades del informe

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2.4 Ejemplos de visualización en Tems Investigation

En este apartado vamos a comentar algunas de las pantallas más comunes en la

recolección de datos.

Comenzamos por la vista general

En la figura 22 se pueden apreciar diferentes sub-ventanas que ofrecen información de

los dispositivos de medida que están funcionando en ese mismo instante. Por ejemplo, las

cuatro ventanas de la esquina superior izquierda nos muestran información de los teléfonos

móviles conectados al Tems. Un Sony Ericsson K600i dual, que en este momento está

conectado a la red UMTS y un W600 de la misma compañía que funciona sólo en GSM.

Alguna de esta información es, por ejemplo, el canal de GSM que está utilizando y los canales

de los que también recibe potencia, (posibles próximos en ser utilizados), el scrambling code

activo en el teléfono 3G. En los diagramas de línea de la parte superior se pueden apreciar

barras negras verticales que indican el momento en que se ha producido un handover suave.

Más abajo se ven un par de diagramas de barras. Son las ventanas de los escáneres de

GSM y UMTS y muestran los canales de GSM y los scrambling codes visibles desde la

posición en que se encuentran, y la potencia con que llegan.

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Figura 22. Vista general con 2 móviles y escáneres 2G y 3G

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En la esquina inferior izquierda se ve la ventana del GPS, que nos indica la posición

actual, la velocidad y la dirección que tomamos.

A la derecha tenemos el mapa donde podemos ver por donde estamos pasando y, según

como lo tenemos configurado, información de algún dispositivo mediante un código de

colores y una serie de símbolos. En el ejemplo se muestra información del teléfono 3G.

Encima del mapa se pueden ver las ventanas de comandos, correspondientes a los

teléfonos 3G y 2G. En ellas se configuran las acciones que deseamos realicen los terminales y

se ve cómo las ejecutan.

En la figura 23 vemos la ventana de control y configuración donde comprobamos los

equipos que están conectados a Tems, y qué número ocupan.

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Figura 23. Control y configuración

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Capítulo 2. Fundamentos de Tems Investigation

En la figura 24 se muestran el UARFCN sobre el que funciona el móvil UMTS, los

scrambling codes que puede ver y a los que está conectado. De cada uno de ellos la ventana

muestra también los valores de los parámetros Ec/No y RSCP del CPICH.

En la figura 25 se muestra la ventana homóloga a la anterior para el terminal GSM.

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Figura 24. Parámetros móvil WCDMA

Figura 25: Parámetros Móvil GSM

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Capítulo 2. Fundamentos de Tems Investigation

La figura 26 muestra la pestaña de visualización de los escáneres. En la parte izquierda

se ven dos ventanas correspondientes a los dos canales UMTS asignados a la operadora. Cada

barra muestra la potencia con que se reciben los distintos scrambling codes. A las derecha, la

ventana de los canales de GSM.

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Figura 26. Pestaña escáneres

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Capítulo 2. Fundamentos de Tems Investigation

En la figura 27 observamos un ejemplo de mapa típico. Sobre éste, aparte de la

información de nivel de potencia recibida por el móvil, también podemos ver los distintos

emplazamientos físicos a los que el terminal podrá ir conectándose a su paso.

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Figura 27. Mapa con la posición de los emplazamientos y posición GPS

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Capítulo 2. Fundamentos de Tems Investigation

2.5 Indicadores de funcionamiento: KPI (Key Performance

Indicators)

Existen una serie de indicadores llamados KPI que nos dan una idea fiable del

funcionamiento de la red. Ellos dan la voz de alerta cuando superan ciertas cotas mostrando

un comportamiento erróneo que hacen a los nodos (BTS o nodos B) objeto de estudio. Estos

KPI son propios de cada celda en concreto, de forma que cada celda tiene sus propios KPI,

eso sí, el funcionamiento de una celda influye en los KPI de las celdas de su alrededor.

2.5.1 Propósito de los KPI

Todos los indicadores se han diseñado de acuerdo con la ETSI TS 102 250-2 V1.4.1

para estimar accesibilidad, estabilidad, e integridad.

• Accesibilidad

Accesibilidad es la capacidad de un servicio de ser obtenido dentro de ciertos limites

de tolerancia y bajo ciertas condiciones.

• Estabilidad

Estabilidad es la capacidad del servicio de mantenerse activo una vez que ha sido

accedido bajo ciertas condiciones y por un periodo de tiempo establecido.

También implica que el usuario no tenga que realizar ninguna operación manual para

que el servicio no se caiga.

• Integridad

La integridad de un servicio indica el grado de buen funcionamiento de este una vez

que ha sido accedido.

2.5.2 Descripción de los KPI

En este apartado nos centramos en los indicadores propios de telefonía.

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Page 31: CAPÍTULO 2. FUNDAMENTOS DE TEMS INVESTIGATION

Capítulo 2. Fundamentos de Tems Investigation

• Tasa de establecimiento de llamada o call setup success rate

Denota la probabilidad de que el usuario pueda acceder al servicio de telefonía

cuando lo requiere y tiene cobertura.

Tasa deestablecimiento de llamada=Númerodellamadasestablecidas

Número Total de intentos de llamada

La fracción de tiempo en que tiene lugar este KPI comienza con uno de los mensajes

“RRC Connection Request” o “Channel Request” y termina con el mensaje “Connect” desde

la MSC. En un intento de llamada fallido nunca se alcanza este punto.

Cuando tenemos un intento fallido de establecimiento de llamada, hablamos de

bloqueo de llamada, es decir, la comunicación no ha llegado a establecerse. La causa

fundamental de que se dé un bloqueo es la congestión de la red. El móvil solicita un canal

pero la red no tiene ninguno libre.

• Tasa de llamadas completadas con éxito

Este KPI muestra la relación entre el número de llamadas que acaban

satisfactoriamente, es decir, cuando lo decide uno de los interlocutores, y el número total de

llamadas establecidas.

Tasa de llamadas completadas con éxito=Númerodellamadascaídas

Número de llamadas establecidas

El concepto es idéntico a la tasa de llamadas caídas, sólo que en sentido contrario.

• Tiempo de establecimiento de la comunicación

Denota el tiempo en segundos entre el envío de la información de dirección y la

recepción de la notificación de llamada establecida, es decir

Tiempodeorganizacion[s]= tConnection Established−t RRC ConnectionRequest

• Calidad de conversación [dBQ]

Denota la calidad de la conversación de extremo a extremo del servicio de telefonía,

calculado muestra a muestra.

Para definir el KPI es necesario hacer una breve descripción de los índices de calidad

de conversación SQI y MOS.

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Capítulo 2. Fundamentos de Tems Investigation

SQI (Speech Quality Index) es un parámetro que estima la calidad de conversación en

la red celular como si de un oído humano se tratase. Se obtiene por medio de una serie de

algoritmos propiedad de Sony Ericsson y se aplican a sus propios terminales.

Tradicionalmente la calidad de conversación se medía con un parámetro llamado

RxQual disponible también en Tems, pero tiene una serie de inconvenientes que lo hacen ser

impreciso.

RxQual se obtiene de transformar la BER en una escala de 0 a 7. Es decir,

simplemente refleja la BER en un cierto periodo de tiempo. SQI, sin embargo, es un

estimador de calidad mucho más complejo, y tiene en cuenta muchos factores que el RxQual

no contempla. Algunos de estos factores son:

• La distribución de la BER en el tiempo: si la BER fluctúa mucho la calidad percibida

es menor que si la BER se mantiene más o menos constante. Este hecho no lo estudia

RxQual, que toma una media de la BER.

• Pérdida de tramas: Afecta muy negativamente a la calidad de la voz.

• Handovers: Los traspasos de célula siempre causan alguna perdida de trama, y en

consecuencia afectan a la calidad de la comunicación.

• Elección del Codec de voz.

El SQI junto a otros parámetros puede ser muy útil en los procesos de optimización de

red.

Por ejemplo, a continuación vemos un par de gráficas en la que vemos reflejados

valores de SQI, potencia recibida y C/I en un intervalo de tiempo de 40 segundos. Se observa

como en los últimos 5 segundos el SQI decrece bruscamente, sin embargo el nivel de potencia

recibida se mantiene aproximadamente constante. Una posible explicación la buscamos en la

relación C/I, y en efecto, si miramos la siguiente gráfica observamos un par de canales que

sufren una de cadencia del C/I que hace disminuir la calidad de la comunicación.

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Capítulo 2. Fundamentos de Tems Investigation

Otro parámetro que mide la calidad de conversación es el MOS. Consiste en enviar a

la red un archivo de voz .wav que sirve de patrón. La señal es devuelta tras pasar por el canal

radio y por la red fija. El MOS es una correlación de las señales enviada y recibida, es decir,

se compara la señal original con la señal recibida, después de pasar por el canal radio y por la

red fija. La diferencia con el SQI es que este último no tiene en cuenta la red fija, sólo

parámetros del canal radio.

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Figura 28: Ejemplo relación SQI con C/I

Figura 29: SQI y MOS

SQIRed Fija

MOS

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Capítulo 2. Fundamentos de Tems Investigation

Calidad de conversacion[dBQ]=∑ resultados de SQI de cada muestra

numerototaldemuestras

Se mide entre los mensajes de conexión y desconexión.

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Capítulo 2. Fundamentos de Tems Investigation

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Figura 30. Intercambio de mensajes entre el terminal y la red de acceso

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Capítulo 2. Fundamentos de Tems Investigation

Los KPI vistos hasta aquí son aplicables tanto a UMTS como a GSM. Ahora veamos

algunos KPI que, dependiendo de la tecnología, tienen un tratamiento especial. Estudiamos en

primer lugar el caso UMTS.

2.4.3 KPIs para UMTS

2.4.3.1 Traspasos o Handovers

Existen varios tipos de handovers. Tenemos el intra-mode handover (incluye soft,

softer, y hard handover), el inter-mode handover (es decir handover a TDD), y el intersystem

handover (es decir, handover a GSM). Vamos a considerar el primer tipo, en el que

intervienen algunos parámetros radio importantes.

El Intra-mode handover depende de la medición de algunos parámetros

proporcionados por la capa física. Son el valor de la potencia recibida en un código (RSCP,

‘Received Signal Code Power’) y el valor de potencia total medida en un canal RF (RSSI,

‘Received Signal Strength Indicator’). A partir de éstos, el móvil puede calcular el parámetro

Ec/No del canal piloto CPICH (‘Common PIlot CHannel’) de las estaciones base de interés;

dicho parámetro se define como el cociente entre el valor RSCP del canal piloto y el valor

total de potencia recibida RSSI.

La tasa de Handover con éxito es el KPI relacionado con los traspasos de celda. Los

datos a tener en cuenta son el número de handovers con éxito, y el número total de handover

iniciados. Lo mismo con los handovers de 3G a 2G y viceversa. Además de comprobar si el

mecanismo funciona correctamente, estos KPI nos dan una idea de si la cobertura de una

zona/localidad es mejor en una tecnología que en otra, etc. Otro dato relacionado con los

handovers importante para la operadora es el porcentaje de uso de la tecnología. Con esto se

observa si el diseño de la red en una zona ofrece el resultado esperado.

Tasa de HO realizados conéxito=NúmerodehandoverscorrectosNúmerodehandoversiniciados

Para que pueda realizarse un Handover de una celda a otra, tiene que estar definida (en

la RNC o en la BSC según corresponda) dicha vinculación, denomidada vecindad. En algunas

ocasiones, la no definición de vecindades es la causa de que se produzcan llamadas caídas,

problema que se resuelve definiendo la vecina correspondiente.

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Capítulo 2. Fundamentos de Tems Investigation

2.4.3.2 Porcentajes de cobertura

Hemos nombrado antes los parámetros RSCP, RSSI y Ec/No para hablar de

handovers. Ahora los nombramos para hablar de los llamados porcentajes de cobertura, un

dato importante para las operadoras. Existen unas cotas aproximadas para los parámetros

Ec/No y RSCP entre las que se suelen mover. Según estén por encima o por debajo de estos

niveles veremos si la cobertura en la zona de medición es aceptable o no. Estos niveles se

refieren al CPICH de la servidora más fuerte o “best server”, de la que nos llega más potencia

en cada instante. Consiste en mostrar en qué porcentaje del tiempo la “best server” se

encuentra entre qué niveles. Estas medidas se hacen con el escáner de 3G y los niveles en los

que se mueven el Ec/No y la RSCP se muestran el la Tabla 1:

Relación Nivel Cobertura

Ec/No > -15dB Bueno

RSCP > -75dBm Muy bueno

87dBm < RSCP < -75dBm Bueno

-95dBm < RSCP < -87dBm Malo

RSCP< -95dBm Muy maloTabla1: Niveles de Ec/No y RSCP

Dando los valores de porcentaje en los que se mueven estos parámetros podemos

entender cómo es la cobertura en la zona.

2.4.3.3 Pilot Pollution

Es un parámetro relacionado con estos tres parámetros Ec/No, RSCP y RSSI.

Como sabemos, nuestro terminal móvil puede estar sirviéndose de varias portadoras al

mismo tiempo si es que le llega más de una con buen nivel. Las operadoras definen un

número máximo de portadoras a las que puede conectarse un terminal simultáneamente, y éste

suele ser tres. Es decir, el terminal puede llegar cursar la información a través de tres

scrambling codes distintos, de tres sectores distintos si los niveles Ec/No de los CPICH son

buenos. El móvil tomará el SC que le llega con más Ec/No como referencia (la “best

server”) e identificará también como activos los SC que se encuentren con un nivel Ec/No de

CPICH por debajo de la best server no más de 3dB, hasta un máximo de dos. Si hay más SC

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Capítulo 2. Fundamentos de Tems Investigation

que llegan al móvil en ese rango de potencia para Ec/No (y con un valor para

RSCP >-90dBm), están introduciendo pilot pollution. Es decir, están introduciendo potencia

no útil interferente.

El KPI que define el pilot pollution se expresa en tanto por ciento y se define como:

Pilot Pollution=NúmerodePolluted PilotsNúmerototal depilotos

⋅100

En la gráfica ejemplo (figura 32) vemos los Scrambling Codes que llegan al móvil. El

sc1 actúa de best server, y junto con el sc2 y sc3 forma el Active Set de pilotos que sirven al

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Figura 31: Ventana de TEMS que muestra los SC activos ennuestro terminal

Figura 32: Pilot Pollution

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Capítulo 2. Fundamentos de Tems Investigation

móvil. El sc4 es el que introduce pilot pollution, ya que el cupo de AS está cubierto, pero tiene

una potencia superior a los 3dB por debajo del best server.

2.4.4 KPIs para GSM

2.4.4.1 Handovers

La definición del parámetro "Handover success rate" es la misma que para UMTS,

pero lógicamente depende de otros parámetros propios de GSM. Los parámetros radio de los

que depende la consecución de un handover son RxLev, o potencia recibida, y RxQual, que es

un índice de calidad obtenido de segmentar la BER en tramos según indica la figura.

El traspaso entre la célula servidora y la candidata se produce generalmente cuando el

RxLev y/o RxQual son bajos en la céluda servidora, y en la célula destinataria el RxLev es

mayor. Pero también depende de otros parámetros propios de la red y además el Hanover es

configurable, es decir, podemos jugar con estos parámetros para modificar las condiciones en

que deba producirse el HO, adecuarnos a cada caso concreto. Hay unos valores por defecto

que pueden variarse en situaciones especiales de orografía o de otra índole, y la modificación

de estos parámetros puede solucionar problemas de caídas y bloqueos.

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Tabla 2: Valores RxQual